1、塔式太陽能電站熔鹽換熱器的設計特點摘要：塔式太陽能的利用儲熱原理進行發電，為人們提供電力服務，其發電過 程中一個重要的設備既熔鹽換熱器，作為塔式太陽能進行發電的重要系統，熔鹽 換熱器因為太陽能儲存熱量技術，發電水平的進步，形成了了各種種類不同樣式 的設計。本文從熔鹽物性定義以及塔式太陽能發電技術定義的方面開始，詳細闡 述了熔鹽換熱器的運作流程和主要原料。并通過熔鹽換熱器在設計過程中存在的 缺點，和解決問題進行探討，闡述熔鹽換熱器設計中的新型換熱器技術，以謀求 塔式太陽能發電技術的新發展。關鍵詞：熔鹽換熱器；塔式太陽能電站；聚電技術一、熔鹽換熱器的含義熔鹽換熱器熔鹽的狀態一般為液體，主要成分是無

2、機鹽或其混合物形成的的熔融狀態下 的液體成分。普通的熔鹽有硝酸鹽、硫酸鹽、氟化鹽、碳酸鹽等，熔鹽的主要特 點是熱容量大，使用溫度類型廣、蒸汽氣壓低、穩定性好，高溫粘度小、熱穩定 性高，以及價格低廉方便得到等好處，被廣泛應用，是一種受大眾喜歡的傳熱能 蓄熱能的媒介。熔鹽換熱器裝置比較常見的是由熔鹽鍋爐，泵、換熱器、管路和測試控制組 成的換熱器系統，當中熔鹽換熱器的工作原理是利用熔鹽的耐高溫性，從高溫熱 源點存儲熱量后將攜帶的熱量傳導給熱能需要戶，這一環節是熔鹽換熱工作的重 點之一。塔式太陽能塔式太陽能發電主要使用的就是塔式系統。塔式系統被視為集中性系統。表 現在面積巨大的空曠場地上裝配一定數量的

3、大型太陽能反光鏡，一般被稱之為定 日鏡，每臺反射鏡都配備了一個定位跟蹤系統，精確的將太陽光進行定位，并將 其集中反射到一個存在于塔式尖端接受器上。接受器將太陽光進行聚光轉化成為 一千倍率能量，并通過此設備將太陽能轉變為熱能傳導到工質階段，并通過蓄熱 將熱能輸入到熱動力機進行轉化做工，使發電機被帶動，以電能的形態最后輸 出。塔式熱發電系統的關鍵技術主要依靠反射鏡系統和自動跟蹤定位系統，該 系統對于反射鏡要求很高，因為聚焦太陽能對溫度，壓力以及聚光比要求很大， 所以針對反射鏡的需求和質量要求很高的，且要求反射鏡的布局合理，使其反射 的太陽光都能集中匯集到集熱器中。二、塔式太陽能運作流程發展歷程塔式

4、太陽能的發展歷史要追溯到1986年，由美國能源局領銜研究，商業太陽 能集熱發電系統的研究主要有兩個公用工程集團公司進行合作開拓，研發成果由 太陽能集熱發電應用研究研究技術而命名，簡稱為應用研究技術，在商用項目上 稱呼為Sola Two。該技術主要利用低溫形態下的熔鹽媒介放置在塔式太陽能塔頂 進行吸熱，熔鹽在塔頂實現吸熱太陽光能，使熔鹽能夠進行升溫，得到高溫熔鹽 介質，并將其集中保存在在大型的耐高溫儲罐中，隨后將熔鹽吸收的太陽能通過 熔鹽熱能轉化器實現熔鹽與水媒介中的換熱，將熔鹽熱能轉化成高溫的過熱蒸汽。 該技術中運用的熔鹽換熱器主要有三種，主要功能是將熔鹽和水介質進行熱能轉 化一種是對水解質進

5、行預熱讓其達到飽和溫度的預熱器，一種是達到飽和溫度的 水解質轉化成飽和蒸汽的蒸發器以及將飽和蒸汽實現過熱的過熱器，一般在電能 轉化的過程中還會有與過熱器同時運作的再熱器。主要原理塔式太陽能發電主要是利用熔鹽系統進行光電操作，對于多種類型的熔鹽主 要選擇熔融硝酸鹽作為工作的介質，通過對太陽能進行收集熱量、存儲熱量和轉 換熱量三個操作系統進行轉化發電。首先將低溫熔鹽利用冷卻熔鹽泵運輸至吸熱 塔的頂部中的熔鹽吸熱器，進行太陽能的吸收，利用太陽能將低溫熔鹽轉化成可 存儲熱量的高溫熔鹽并將其保存在存儲罐中，隨后將其進行熱能轉化使其能夠發 電。熔鹽系統在我國的應用主要是在浙大紫金港實驗基地進行的，這套實驗

6、系統 是我國首個實現塔式太陽能利用熔鹽換熱器進行發電的試驗系統。三、熔鹽換熱器應用時注重點定時進行維護和清理換熱器在運作的過程中，存在于水工質中的化學物質通常受溫度、以及酸性 程度值等影響易形成結晶沉淀在換熱器表面，長期不進行清理則會累計變成頑固 的塊狀物，而這些長期結晶形成的水垢會對換熱器傳熱效果和換熱器壽命造成很 大的危害。故在換熱器的運作過程中，在其生命周期內，定期檢查水流體的清潔 程度，并根據需要對清潔方案進行合理制定，定期對熔鹽換熱器的表面和管程進 行換洗。在清洗管程的同時也要注意到易被污染的殼程，殼程清洗難度較大，所以單 獨列出，相對管程來說，殼程造價昂貴并且拆卸難度大，并且殼程清

7、潔難度大， 因此，從降低機器操作和運行成本的角度來說，可以通過人工操作將易結垢的介 質從管程流通，提高換熱器運行效率。水介質屬于容易結晶和結垢的流體，傳熱 效果的大小通常會受到水垢多少的影響，水垢的存在還會金屬材料的腐蝕速度加 快所以需要對運行過程中存在的水垢進行定期檢查和清理，減少對換熱器的上海對熔鹽換熱器的物性加以重視熔鹽換熱器中存在的流體都會面對腐蝕性強這一問題，為了避免換熱器中的 被腐蝕就得使用質地高端價格昂貴的金屬，這無形中就會加大操作的成本。為節 約成本可以易腐蝕的液體從管程走。熔鹽本身存在著強氧化性和易被高溫的特性， 所以一般來說熔鹽屬于腐蝕性強的流體。實際上在運行過程中，針對熔

8、鹽的特性 選擇合適的化學材料可以減少熔鹽的腐蝕性，同時加上熔鹽從管程走就會使得腐 蝕的情況變得更弱。為了降低成本也可以使壓力高的流體從管程行走，通過管程 的運輸可以降低換熱器的重量，加大換熱器的使用效率，增加換熱器壽命，所以 借鑒壓力高的流體，也該讓水介質從管程走，這樣更能降低換熱器和蒸發器的總 體重量，降低運輸成本，節約安裝成本。總結：熔鹽換熱器的使用是對塔式太陽能的一個創新，解決了太陽能溫度較 高，無法利用合適的媒介進行轉化和儲存的問題，使得電能的使用更加的便利和 簡單，解決了生產和生活中日益加大的用電需求。同時在發展過程中也存在這系 列的問題，比如說熔鹽轉化過程不夠合理，使用器材原則出現問題，設計過程中 存在誤差，這些都會影響到熔鹽換熱器的操作，從而對電能的轉化造成影響。所 以我們需要做的就是解決這些問題，大幅度促進塔式太陽能的供電效率，為人們 的生產生活服務。參考文獻：張亮.太陽能熱發電高溫熔鹽循環相變蓄熱系統研究D.華北電力大學（北 京），2016.劉紫軍.塔式太陽能電站光熱子系統的建模與優化D.浙江大學，2016.3蘇宏業.新能源-塔式太陽能熱發電關鍵技術與發展趨勢A.中國自動化學