槽式太陽能熱發(fā)電電站油鹽換熱器控制研究

滕飛++鐘福春++崔賢基++孫志強

摘 要：槽式太陽能熱發(fā)電電站儲熱系統(tǒng)中的油鹽換熱器是儲熱系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的部件，在槽式鏡場收集到的熱量在滿足汽輪機工作后，通過油鹽換熱器將多余的熱量傳遞給儲熱罐的熔鹽，將熱量儲存在熱鹽罐。同時在槽式鏡場為汽輪機提供的負(fù)荷不能滿足其運行要求時，再通過油鹽交換器，將儲存在熱罐內(nèi)的熱量釋放出來。油鹽換熱器的控制性能好壞直接影響整個儲熱系統(tǒng)的性能，該文對油鹽換熱器儲熱工況和放熱工況控制進行研究，提升油鹽換熱器整體性能。

關(guān)鍵詞：槽式熱發(fā)電 儲熱系統(tǒng) 油鹽換熱器 控制器

中圖分類號：TK514 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）06（b）-0082-02

1 儲熱工況運行控制回路

槽式太陽能熱發(fā)電電站儲熱工況時，操作者必須保證通過油鹽換熱器加熱的熔鹽溫度不能低于350 ℃。為了避免上述情況出現(xiàn)，必須對進入油鹽換熱器的冷鹽流量進行控制。

熔鹽溫度的控制有兩種控制器。

（1）流量控制器：熔鹽流量的設(shè)計點是根據(jù)油鹽換熱器接收的導(dǎo)熱油的流量和溫度計算出來的。計算使用油鹽換熱器中的焓值平衡（加熱介質(zhì)是導(dǎo)熱油，被加熱介質(zhì)是熔鹽）。

通過焓值平衡計算得到質(zhì)量流量控制要求的數(shù)據(jù)：F導(dǎo)熱油（kg/s）：導(dǎo)熱油進口流量；F冷鹽（kg/s）：計算的熔鹽流量設(shè)置點；T1（°C）：鹽油換熱器中導(dǎo)熱油進口溫度；T2（°C）：鹽油換熱器中導(dǎo)熱油出口溫度；T3（°C）：熔鹽進口溫度；T4（°C）：溫度設(shè)置點（386 °C）；Cp導(dǎo)熱油（J/kg·°C）=3.302·THTF+1363.28，這里導(dǎo)熱油溫度是兩個測量儀器所測得結(jié)果的平均值。Cp熔鹽（J/kg·°C）=0.165·T+1 450.12，此處冷鹽的溫度是測量儀器所測得結(jié)果和設(shè)置點的平均值。

儲熱過程中輸入流量控制器的變量是冷鹽的流量，由兩個流量計測得：一個位于油鹽換熱器進口處，另一個位于其出口處。

流量控制回路檢查熔鹽的流量是否滿足系統(tǒng)要求，體積流量和質(zhì)量流量之間的轉(zhuǎn)換公式如下。

Ρ熔鹽（kg/m3）=-0.639 8·T（℃）+2090.1

Ρ導(dǎo)熱油（kg/m3）=-0.90797·T（℃）+0.000 78116·T2 （℃）-2.367×10-6·T3（℃）+1083.25

（2）反饋溫度控制器。該控制回路的功能是根據(jù)與冷鹽設(shè)置點的溫度差異來修正之前計算得到的流量，見圖1。

控制回路通過范圍控制油鹽換熱器出口閥門和冷鹽泵。

2 放熱工況運行控制回路

控制回路的功能是控制油鹽換熱器的導(dǎo)熱油溫度，將輸送到蒸汽發(fā)生器中的導(dǎo)熱油控制在一定溫度。為了保證溫度滿足要求，熱熔鹽的流量按照導(dǎo)熱油流量和預(yù)期焓值的函數(shù)進行調(diào)節(jié)。操作人員根據(jù)導(dǎo)熱油的預(yù)期焓值調(diào)節(jié)熔鹽流量，過程與儲熱工況類似。

有兩路控制回路控制熱熔鹽的流量。

（1）流量控制器：按照進口導(dǎo)熱油流量和溫度計算熱熔鹽流量的設(shè)定點。計算依據(jù)油鹽換熱器中的焓值平衡（加熱介質(zhì)為熔鹽，被加熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油）。

通過焓值平衡計算得到質(zhì)量流量控制要求的數(shù)據(jù)：F導(dǎo)熱油（kg/s）：導(dǎo)熱油流量；F熱鹽（kg/s）：計算得到的熱熔鹽流量；T1（℃）：379 ℃；T2（℃）：導(dǎo)熱油進口溫度；T4（℃）：熱器熱熔鹽進口管道溫度；T3（℃）：換熱器熱熔鹽出口管道溫度；Cp導(dǎo)熱油（J/kg·℃）=3.302·T+1363.28，導(dǎo)熱油的溫度認(rèn)為是油鹽換熱器導(dǎo)熱油進出口測量結(jié)果的平均值；Cp熔鹽（J/kg·℃）=0.165·T+1450.12，熱熔鹽的溫度認(rèn)為是油鹽換熱器熔鹽進出口測量結(jié)果的平均值。

輸入到流量控制器的過程變量為兩個流量計分別測得的熔鹽流量。其中一個流量計位于換熱器進口，另一個位于出口。

連同測得的體積流量，質(zhì)量流量也必須可用。如果一個流量計出現(xiàn)故障，操作人員也可以不使用這個流量計，利用質(zhì)量流量繼續(xù)進行控制。流量控制回路檢查熔鹽的流量是否滿足系統(tǒng)要求，體積流量和質(zhì)量流量之間的轉(zhuǎn)換公式如下。

Ρ熔鹽（kg/m3）=-0.6398·T（?C）+2090.1

Ρ導(dǎo)熱油（kg/m3）=-0.90797·T（?C）+ 0.00078116·T2（?C）-2.367×10-6·T3（?C）+1083.25

（2）溫度反饋控制器。該控制回路的功能是根據(jù)導(dǎo)熱油設(shè)置點溫度（379 ?C）和實際溫度之間的溫差修正前面計算得到的流量。

控制回路通過范圍控制油鹽換熱器出口閥門和熱鹽泵。

3 結(jié)語

槽式太陽能熱發(fā)電電站儲熱系統(tǒng)油鹽換熱器控制性能直接影響整個儲熱系統(tǒng)的性能。該文通過對油鹽換熱器的兩種運行模式進行分析研究，并分別設(shè)計出流量控制器和反饋控制器，能夠有效地對油鹽換熱器進行控制，保證整個儲熱系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，且性能優(yōu)異。

參考文獻(xiàn)

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