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国家级职称论文槽式太阳能热发电项目导热油选型研究

来源：职称论文发表咨询网作者：王编辑时间：2015-12-10 16:24

　　太阳能热发电作为我国近几年才兴起的全新朝阳产业，有非常大的发展空间，有很多新东西在等待我们去学习、研究、开发。

　　【摘　要】在寒冷地区建设大型抛物面槽式太阳能热发电项目时传热流体(一般选用导热油)的低温流动性成为了选择传热流体的突出问题，选择什么样的导热油，各种性能的导热油对整个项目有何影响，选择什么样的导热油既不造成投资的浪费，又能使抛物面槽式太阳能热发电技术得到很好地发挥，本文是国家级职称论文，主要在这方面进行一些探讨。

　　【关键词】抛物面槽式太阳能热发电,导热油,选型,国家级职称论文

　　一、简介

　　太阳能热发电属于国家提倡的低能耗、低排放、清洁、无污染、廉价的新兴能源，开发前景十分广阔。

　　抛物面槽式太阳能热发电属于太阳能热发电的一种，是将多个抛物面槽式聚光器串并联的排列，聚焦太阳法向直射辐照度，加热真空吸热体里面的传热流体，再通过蒸汽发生系统产生蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。

　　我国太阳能资源丰富地区绝大部分在西北地区，西北地势平坦开阔，大气污染程度较低，具有很好的太阳能热开发利用价值，适于建设大规模太阳能热发电项目。同时西北地区也属寒冷地区，年最低气温也都在零度以下。

　　在整个抛物面槽式太阳能热发电技术当中，作为传热流体的导热油起到了关键作用，导热油性能直接影响着抛物面槽式太阳能热发电技术的效率、安全等环节。在西北地区建设大型抛物面槽式太阳能热发电项目时导热油的低温流动性成为了选择导热油的重要因素之一。选择什么样的导热油，各种性能的导热油对整个抛物面槽式太阳能热发电项目有何影响，选择什么样的导热油既不造成投资的浪费，又能使抛物面槽式太阳能热发电技术得到很好地发挥，本文以典型抛物面槽式太阳能热发电项目为基础，对导热油选型方面进行一些粗浅的探讨。

　　二、技术概况

　　抛物面槽式太阳能热发电技术是目前为止最成熟的和商业应用规模最大的太阳能热发电技术，并得到了相对广泛的应用,与其它太阳能发电技术相比较，该技术具有较高的效率，较低的单位发电成本和较大的安装容量，具备大规模发展的条件。抛物面槽式太阳能热发电技术基本原理为利用传热流体(一般采用导热油)吸收太阳能热，在蒸汽发生系统内把热量传给水，进而产生蒸汽推动汽轮发电机组发电。

　　集热器的抛物面槽式聚光器将太阳辐射会聚到焦线上，在焦线上安装抛物面槽式吸热管，以吸收聚焦后的太阳辐射。抛物面槽式吸热管内的传热流体(一般采用导热油)被加热后。集热器阵列对太阳进行一维跟踪，聚光比是在60~80之间，导热油温度可达400℃左右。

　　为防止导热油低温凝结或低温粘度过大进而影响导热油泵正常运转。抛物面槽式太阳能热发电项目导热油温度必须始终保持高出所使用导热油凝点60~100℃。不管选用什么样的导热油，抛物面槽式太阳能热发电项目必须设置导热油防凝系统，来保证深夜或寒冷天气时导热油温度在安全温度范围内。因此典型的抛物面槽式太阳能热发电项目均设置导热油防系统。导热油防凝系统主要由导热油凝泵、导热油防凝加热装置等组成。

　　三、导热油

　　导热油又称传热油，正规名称为热载体油(GB/T4016-83),英文名称为Heat transfer oil,所以也称热导油，热媒油等。导热油是一种热量的传递介质，由于其具有加热均匀，调温控制准确，能在低蒸汽压下产生高温，传热效果好，节能，输送和操作方便等特点，近年来被广泛应用于各种场合，尤其在光热太阳能领域得到了广泛应用，而且其用途和用量越来越多。

　　导热油具有低温粘度增加、凝结、结晶等特性，在低温环境中、系统长时间停止运行或防凝装置不能正常投入情况下，可能发生系统内的导热油凝结、结晶，无法流动。

　　从上述导热油特点和我国西北地区气象条件能看出，导热油的低温凝结特性是西北地区工程遇到的最大问题，会直接影响到整个槽式太阳能热发电项目的安全稳定运行。

　　目前槽式太阳能热发电项目当中使用的一般均为联苯和联苯醚低熔混合物型导热油。这一类型的导热油为联苯和联苯醚低熔混合物由26.5%的联苯和73.5%的联苯醚组成。

　　四、各种导热油对比

　　下面采用VP-1导热油相关性能参数和对应槽式太阳能热发电项目工艺参数作为基数，做不同性能导热油对整个槽式太阳能热发电项目各各环节的影响分析对比。

　　如前所属，本文档中主要讨论导热油低温流动性对槽式太阳能热发电项目的影响，因此列取了目前在光热发电领域占主导地位的首诺品牌的VP-1、Therminol 55和陶氏品牌的Dowtherm A、Dowtherm Q、Syltherm 800等五种型号导热油和北京燕山石油化工有限公司的燕通品牌YD-350L型号导热油进行了导热油理化性能对比，导热油性能对槽式太阳能热发电项目工艺影响分析，不同导热油对发电量影响解决方法分析、采用不同导热油产生的投资变化对比等。

　　1.导热油性能对比

　　表4-1摘取了影响槽式太阳能热发电项目工艺性能的一些比较典型的导热油理化参数形成对比表。表中的的所有技术数据均来自导热油品牌网站，而非品牌厂家提供的正式资料，最终的技术资料以品牌厂家提供的正式资料为准。

　　表4-1：导热油基本性能参数对比

　　序号导热油型号

　　项目名称VP-155AQ800YD-350L

　　1倾点(℃)12(结晶)-5412(结晶)-35(凝点)-60(凝点)-30(凝点)

　　2着火点(℃)127216118124193---

　　3自燃点(℃)621366599412385470

　　4允许最高使用温度(℃)400315400330400350

　　5允许最高膜温(℃)425335425360---375

　　6厂家推荐导热油适用温度(℃)12~400-25~30015~400-35~330-40~400-25~320

　　应注意的是虽然陶氏品牌Syltherm 800型号导热油的适用温度为-40~400℃，但是Syltherm 800自燃点只有385℃。在与VP-1一样的条件下设定太阳能集热系统出口导热油温度为393℃时，因使用温度高于自然点，Syltherm 800的防火要求比VP-1高得多。

　　2.导热油性能对槽式太阳能热发电项目工艺影响分析

　　(1)导热油性能对防凝系统的影响分析

　　受导热油的低温流动性和低温凝结特性，在寒冷地区使用导热油，导热油要时刻保持较高的温度，以防止因导热油凝结而发生系统瘫痪的危险。

　　各种导热油凝结温度不同，而且相差较大(最高12℃;最低能达到-60℃)，甚至某些型号的导热油在西北地区气象条件下不会出现凝结情况。但是考虑项目安全运行、导热油低温流动阻力等因素，按照工艺要求，不管采用什么样的导热油，槽式太阳能热发电项目实际运行后，都必须采取比较大的导热油温度安全线，即槽式太阳能热发电项目投运后每时每刻导热油的温度均要高出所使用导热油凝结温度约60~100℃以上，因此不管采用什么样的导热油，槽式太阳能热发电项目导热油防凝系统必须设置、而且该系统应保持很高的投运率。

　　在槽式太阳能热发电项目正常运行期间，如果出现导热油防凝系统失灵，实质就是一个失灵多长时间的问题。在正常情况下，虽然环境温度在导热油凝结温度以下，系统导热油也不会马上凝结瘫痪。而是慢慢散失掉系统内余热后会从管道末端、小细管处开始出现凝结，进而发展成全厂导热油系统设备、管路凝结的严重事故。

　　(2)导热油适用上限温度对发电系统影响分析

　　槽式太阳能热发电技术的核心部分是利用导热油吸收太阳能集热系统收集的热能，然后在蒸汽发生系统内导热油把收集来的热能传递给水，产生蒸汽，推动汽轮机发电。

　　从槽式太阳能热发电项目整个能量传递环节来看，可以看出，导热油在太阳能集热系统吸收热量后的参数直接影响着蒸汽发生系统出口的蒸汽参数。

　　导热油的适用上线温度越高，在太阳能集热系统吸收热量后的导热油温度会越高，对应地在蒸汽发生系统里换热后的蒸汽温度也会越高，蒸汽所带有效焓降也多，进而汽轮机汽耗会减少。如果导热油的适用上线温度低对应的蒸汽温度也会降低，蒸汽所带有效焓降也会减少，进而汽轮机汽耗也会增多，发电效率低。

　　3.导热油性能对槽式太阳能热发电项目影响分析

　　导热油适用上限温度的不同最终会导致同量蒸汽所能发的电量不同。

　　导热油适用上线温度降低造成的发电量降低问题只能通过增加汽轮机进汽量来解决。但是增加汽轮机进汽量会给槽式太阳能热发电项目带来如增大集热面积、增大发电附属设备等影响

　　综合上面几项分析，汇总了表4-2所示导热油性能参数对槽式太阳能热发电项目影响对比表;其中为了直观体现各种因素之间的关系、在VP-1型号导热油性能参数、工艺参数、投资和相同的年总发电量的基础上，假定导热油适用上限温度和蒸汽温度之间、蒸汽温度和汽轮发电机组发电效率之间、汽轮发电机组发电效率和年总发电量之间、为保证年总发电量而调整汽轮机进汽量和投资之间均为线性关系。

　　表4-2：各种导热油对应槽式太阳能热发电项目投资变化对比表

　　序号导热油型号

　　项目名称VP-155AQ800YD-350L

　　1倾点(℃)12(结晶)-5412(结晶)-35(凝点)-60(凝点)-30(凝点)

　　2导热油低温适应性基数很好一样较好很好较好

　　3对应蒸汽发生系统蒸汽温度℃383283383313383303

　　4发电效率影响(估算)(%)基数降19%不变降13%不变降15%

　　5总投资变化(估算)(亿元)基数+1.66不变+1.50+2.72+1.30

　　注：表中“+”号表示增加投，“-”标识减少投资。

　　五、结论

　　通过各项对比分析，槽式太阳能热发电项目导热油选择方法为：

　　1.进行充分的技术分析，选用的导热油各项性能必须满足槽式太阳能热发电项目对导热油的要求。

　　2.通过进行各种导热油对槽式太阳能热发电项目的技术经济影响分析选用导热油。

　　3.导热油的高温稳定性满足要求，导热油在适用温度范围内应有很好的高温稳定性，比易分解、氧化、结焦等。

　　4.导热油的低温流动性、低温凝结性满足要求，综合考虑项目地环境温度、电站导热油防凝工艺设置等情况，选择适宜低温性能导热油。

　　槽式太阳能热发电项目导热油选型研究也应必须跟着太阳能热发电技术的不断发展而一直进行下去，新材料、新技术的应用必定会更加丰富我们的选择范围。

　　《能源技术与管理》(双月刊)创刊于2004年，是由江苏省安全生产监督管理局(江苏煤矿安全监察局)主管，江苏省煤炭工业协会、江苏省煤炭学会、中国矿业大学主办的科技期刊。它是一本面向能源工业的综合性科技杂志，主要报道能源工业经济运行、科学技术进步、企业管理等方面的新成果与信息动态，以及能源行业重大的经济事件、能源行业优秀的管理群体和他们创造的先进的管理模式、管理经验。在国内能源行业享有良好声誉，是中国煤炭信息库的重要信息源之一。