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太陽(yáng)能集熱器、太陽(yáng)能工業(yè)蒸汽系統(tǒng)、太陽(yáng)能熱利用
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更新日期2021-10-01 04:02
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長(zhǎng)期有效 |
SCE單元開(kāi)口寬度: |
3000mm |
拋物線焦距: |
950mm |
SCE單元開(kāi)口寬度 | 3000mm |
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拋物線焦距 | 950mm |
SCE單元長(zhǎng)度 | 6m |
SCE光學(xué)效率 | ≥77%(入射角為0,風(fēng)速≤7m/s) |
攔截因子 | ≥96.5% |
鋼結(jié)構(gòu)主要材料 | Q235B |
集熱管 | 3支 |
反射鏡 | 8片RP3/RC3A |
安裝方式 | 落地式 |
工作溫度 | 中溫集熱板 |
外殼材質(zhì) | 玻璃 |
品牌 | 成都禪德 |
型號(hào) | RP1、RP2、RP3、RP4 |
加工定制 | 是 |
反射聚光 | 凹面鏡(直射式) |
傳熱工質(zhì) | 液體 |
集熱板材質(zhì) | 銅鋁復(fù)合集熱板 |
是否跟蹤太陽(yáng) | 是 |
隨著“煤改氣”、“煤改電”雙替代改造的實(shí)行,眾多工業(yè)企業(yè)面臨能源蒸汽成本迅速上漲、燃料價(jià)的不斷攀升的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,市場(chǎng)亟需提供抑制能源成本增加的有效解決方案。
作為一種可再生能源技術(shù),槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的高效利用方式開(kāi)始受到越來(lái)越多的關(guān)注,并逐步走向?qū)嵤┞涞亍2凼教?yáng)能工業(yè)蒸汽系統(tǒng),擁有更佳的適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性,同時(shí)解決太陽(yáng)能系統(tǒng)的持續(xù)性、匹配性、安全性等諸多挑戰(zhàn),達(dá)到不同企業(yè)工廠用蒸汽模式所要求的最佳耦合運(yùn)行方案。
圖:光熱發(fā)電開(kāi)口5770mm集熱器
圖:工業(yè)蒸汽開(kāi)口3000mm集熱器
目前,成都禪德太陽(yáng)電力有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“成都禪德”)正積極推廣和實(shí)踐槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)。考慮到目前的工業(yè)企業(yè)“煤改氣、電”為主要的鍋爐形式,成都禪德優(yōu)先開(kāi)展燃?xì)忮仩t、電鍋爐用戶(hù)的太陽(yáng)能再節(jié)約替代方向,該集熱系統(tǒng)對(duì)于生物質(zhì)、醇基燃料、清潔煤等其他形式保留下來(lái)的鍋爐,同樣可行有效。同時(shí),該公司根據(jù)用戶(hù)的資源條件設(shè)計(jì)優(yōu)化合理的多能互補(bǔ)模式。
在設(shè)計(jì)階段,其擯棄了目前光熱發(fā)電槽式集熱的相對(duì)高成本設(shè)計(jì)思想,利用更匹配應(yīng)用溫度區(qū)間采取降低集熱溫度(集熱場(chǎng)出口溫度由393℃下降至235℃左右)、從繁到簡(jiǎn)(采用4片反射鏡組成的拋物線減少到2片組成)、從大到小(開(kāi)口寬度從5770mm降低到3000mm,焦距從1710mm降低到950mm)、從長(zhǎng)到短(集熱器組合從150m減少到50m)的思路。這樣使工程所需材料、導(dǎo)熱介質(zhì)及全系統(tǒng)的配置成本大幅下降,溫度和壓力的降低則使集熱系統(tǒng)也降低了安全風(fēng)險(xiǎn),反射鏡采用兩片的設(shè)計(jì)也極大的降低了施工安裝成本。
成都禪德利用當(dāng)前市場(chǎng)常規(guī)的中高溫槽式集熱的技術(shù),采取了提高增強(qiáng)的設(shè)計(jì)思維,在現(xiàn)有中高溫集熱器開(kāi)口2550mm的基礎(chǔ)上提高了14%的寬度比例,從而達(dá)到了2片反射鏡產(chǎn)品設(shè)計(jì)的接近合理極限寬度,同時(shí)其焦距設(shè)計(jì)也在此基礎(chǔ)上提高了10%,相應(yīng)地,采光面積也提高了14%,加之對(duì)金屬結(jié)構(gòu)部分的優(yōu)化設(shè)計(jì),既可以保證性能,還可以降低成本。
通過(guò)合理降級(jí)加上優(yōu)化升級(jí)雙重系統(tǒng)設(shè)計(jì)后,導(dǎo)熱介質(zhì)不僅僅是在最高溫度的設(shè)計(jì)上控制在315°以下,更使導(dǎo)熱油的冷凝點(diǎn)從14℃下降到-18℃,從而降低導(dǎo)熱、傳熱系統(tǒng)的防凝成本。通過(guò)合理的優(yōu)化設(shè)計(jì),為打造更專(zhuān)業(yè)利用光熱發(fā)電技術(shù)的累積經(jīng)驗(yàn),充分汲取中高溫集熱系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn),為槽式太陽(yáng)能工業(yè)用蒸汽市場(chǎng)締造出最理想的槽式集熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)最佳方案,以適用于工業(yè)企業(yè)蒸汽領(lǐng)域的廣泛市場(chǎng)。
參數(shù)名稱(chēng) | 光熱發(fā)電 | 工業(yè)蒸汽 | 備注 |
SCE單元開(kāi)口寬度 | 5770mm | 3000mm | |
拋物線焦距 | 1710mm | 950mm | |
SCE單元長(zhǎng)度 | 12m | 6m |
|
SCE光學(xué)效率 | ≥77% | ≥77% | 入射角為0,風(fēng)速≤7m/s |
攔截因子 | ≥96.5% | ≥96.5% | 入射角為0° |
鋼結(jié)構(gòu)主要材料 | Q235B | Q235B |
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鋼結(jié)構(gòu)表面處理方式 | 熱鍍鋅 | 熱鍍鋅 |
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使用壽命 | ≥25年 | ≥25年 |
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集熱管 | 3支 | 3支 | Φ70mm/50mm/40mm |
反射鏡 | 28片 | 8片 | RP3/RC3A |
表:集熱器單元(SCE)參數(shù)
成都禪德自主開(kāi)發(fā)的槽式太陽(yáng)能工業(yè)蒸汽市場(chǎng)專(zhuān)用集熱器,設(shè)計(jì)開(kāi)口寬度為3000mm、焦距950mm,聚光比70倍左右,集熱管可選用管徑在40mm-60mm范圍大小,適用更大范圍的核心部件選擇,有利于降低成本增加競(jìng)爭(zhēng)力,能夠滿(mǎn)足溫度在120℃~300℃范圍內(nèi)的工業(yè)蒸汽應(yīng)用領(lǐng)域的需要。采取標(biāo)準(zhǔn)化模塊單元每個(gè)SCE集熱器單元(SCE=6000mm)的長(zhǎng)度可以適用于6000mm,或者8000mm以及12000mm的不同場(chǎng)地空間需要靈活合理搭配,整個(gè)集熱系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)回路按照200m設(shè)計(jì),由4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的SCA集熱器組合(SCA=50m)組成,整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照光熱發(fā)電的光學(xué)效率控制每項(xiàng)核心部件的嚴(yán)格設(shè)計(jì)、精細(xì)制造、光學(xué)檢測(cè)、過(guò)程控制、組裝集成、系統(tǒng)優(yōu)化。
參數(shù)名稱(chēng) | 單位 | 光熱發(fā)電 | 工業(yè)蒸汽 | 備注 |
總體長(zhǎng)度 | m | 150 | 50 |
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有效集熱面積 | ㎡ | 817.5 | 134.8 |
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SCE數(shù)量 | 套 | 12 | 8 | 單個(gè)SCE為12m/6m |
支撐立柱 | 套 | 12 | 8 |
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驅(qū)動(dòng)立柱 | 套 | 1 | 1 |
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驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) | 套 | 1 | 1 | 液壓/減速機(jī) |
就地控制系統(tǒng)(LOC) | 套 | 1 | 1 |
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金屬軟管 | 條 | 2 | 2 | 或者回轉(zhuǎn)接頭 |
最大工作風(fēng)速 | m/s | 14 | 14 | 風(fēng)速等級(jí)7級(jí) |
極限風(fēng)速 | m/s |
33 | 33 | 停機(jī)保護(hù)狀態(tài)下集熱器不損壞,風(fēng)速等級(jí)12級(jí) |
工作環(huán)境溫度范圍 | ℃ | -25-50 | -25~50 |
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跟蹤范圍 | ° | -30~180° | -30~180° |
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表:集熱器組合(SCA)整體參數(shù)
考慮到集熱系統(tǒng)不能影響建工業(yè)廠房高度的因素,采用槽式拋物線短焦距的技術(shù)形式,可以有效避免光污染問(wèn)題;考慮到工業(yè)有效空間的最大利用,采取單軸跟蹤技術(shù)能夠提高光學(xué)接收效率(相比非跟蹤技術(shù)),為建筑屋頂設(shè)計(jì)更輕便標(biāo)準(zhǔn)模塊化的半拋物面型結(jié)構(gòu)方式;集熱系統(tǒng)采用導(dǎo)熱油吸熱傳熱換熱,能夠降低系統(tǒng)壓力,提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定性,通過(guò)利用導(dǎo)熱油緩沖罐的配置能夠穩(wěn)定輸出給蒸汽發(fā)生器,經(jīng)過(guò)蒸汽發(fā)生器內(nèi)的換熱器加熱水,從而給客戶(hù)提供穩(wěn)定的蒸汽,避免云的遮擋給系統(tǒng)帶來(lái)的不穩(wěn)定影響;通過(guò)合理的設(shè)計(jì)儲(chǔ)能方案,為用戶(hù)提供更長(zhǎng)時(shí)間的太陽(yáng)能蒸汽利用小時(shí)數(shù),目前針對(duì)儲(chǔ)能的技術(shù)在可考慮配置低成本固體儲(chǔ)熱、導(dǎo)熱油、低熔點(diǎn)鹽、相變材料等多種模式,為不同用戶(hù)的需要設(shè)計(jì)最佳的儲(chǔ)熱方案,以滿(mǎn)足用戶(hù)的蒸汽穩(wěn)定需要。
槽式太陽(yáng)能工業(yè)蒸汽系統(tǒng)可以和現(xiàn)有燃?xì)忮仩t、電鍋爐耦合匹配使用,也可以根據(jù)項(xiàng)目情況配置有機(jī)朗肯、螺桿機(jī)等發(fā)電系統(tǒng)達(dá)到更高利用的模式。槽式集熱器采用多倍聚光的方式,提高集熱溫度及熱能品質(zhì),突破太陽(yáng)能只能提供低于80℃熱水的局限,專(zhuān)注于解決工業(yè)領(lǐng)域的蒸汽需求。
圖:為槽式有機(jī)朗肯發(fā)電加供熱的多能互補(bǔ)方案
透過(guò)合理優(yōu)化提供穩(wěn)定運(yùn)行可靠的槽式太陽(yáng)能工業(yè)蒸汽技術(shù),如何能給客戶(hù)帶來(lái)好處,是每個(gè)企業(yè)最為關(guān)心的問(wèn)題,基于槽式光熱技術(shù)的特性,是直接的光熱轉(zhuǎn)換利用,縮短了能量的轉(zhuǎn)換模式。
如今,槽式太陽(yáng)能集熱工業(yè)蒸汽技術(shù)價(jià)值已經(jīng)突顯,以張家口張北地區(qū)光資源DNI1700kwh/m2/y為例,不考慮企業(yè)場(chǎng)地的成本,僅僅利用槽式太陽(yáng)能工業(yè)蒸汽的技術(shù)產(chǎn)生的蒸汽價(jià)格低于175元/噸(準(zhǔn)確數(shù)據(jù)需要根據(jù)場(chǎng)地規(guī)模大小進(jìn)行核算);就目前的天然氣價(jià)格參考3.75元/m3來(lái)測(cè)算,產(chǎn)生的蒸汽成本320元/噸左右,此價(jià)格沒(méi)有考慮供暖季天然氣價(jià)格上漲的風(fēng)險(xiǎn),對(duì)于天然氣未來(lái)價(jià)格會(huì)逐步上漲的風(fēng)險(xiǎn),工業(yè)企業(yè)本身的利潤(rùn)率會(huì)被能源成本增加逐年抵消,在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)會(huì)讓企業(yè)難以承受,相比5年前的蒸汽成本,其價(jià)格幾乎接近翻番的窘境。
表:張北2t/h的燃?xì)忮仩t對(duì)比槽式太陽(yáng)能白天6小時(shí)產(chǎn)生的蒸汽成本對(duì)比(備注:未考慮土地及地基基礎(chǔ)成本)
在“煤改氣”、“煤改電”之后的新時(shí)代,最佳的低成本槽式太陽(yáng)能工業(yè)蒸汽匹配耦合技術(shù),必將會(huì)給企業(yè)帶來(lái)低成本可再生能源多能互補(bǔ)利用時(shí)代。
在未來(lái),提高槽式太陽(yáng)能工業(yè)蒸汽系統(tǒng)優(yōu)化,為廣大工業(yè)企業(yè)節(jié)約能源成本,需要諸多相關(guān)企業(yè)攜手設(shè)計(jì)制造、優(yōu)化技術(shù)、精良裝備、共贏市場(chǎng),開(kāi)展槽式太陽(yáng)能工業(yè)蒸汽系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化、模塊化、規(guī)模化、優(yōu)化集成、合理利用的工業(yè)綠色動(dòng)能發(fā)展之路。
作者:成都禪德太陽(yáng)能電力有限公司
聯(lián)系人:王文瀧
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