蒸汽發(fā)生器:掌控光熱電站能量轉(zhuǎn)換的“關(guān)鍵先生”
發(fā)布者:walt | 來(lái)源:CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評(píng)論 | 13733查看 | 2018-04-27 12:00:00    
       ——光熱示范項(xiàng)目供應(yīng)鏈關(guān)鍵產(chǎn)品設(shè)備系列報(bào)道之蒸汽發(fā)生器篇

  CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道:與傳統(tǒng)化石燃料電站相似,一般光熱電站后端也需要通過(guò)蒸汽發(fā)生器裝備將熱源與水換熱生成水蒸氣以推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。但是,雖然同為蒸汽發(fā)生器,由于換熱介質(zhì)以及運(yùn)行條件的差異,光熱電站對(duì)蒸汽發(fā)生器的要求與傳統(tǒng)化石燃料電站具有一定差異。

  光熱電站中的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)(SGS)一般由預(yù)熱器、蒸發(fā)器、過(guò)熱器、再熱器、汽包等主設(shè)備和相應(yīng)的汽水、熔鹽連接管道,以及配套的泵、閥門(mén)、儀表等組成。常規(guī)電站中的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)通常包括:布置在鍋爐煙道的省煤器、爐膛的水冷壁與汽包系統(tǒng)、通常布置在爐膛出口處的蒸汽過(guò)熱系統(tǒng)。

  圖:光熱電站蒸汽發(fā)生器流程示意圖

  在光熱電站中,蒸汽發(fā)生器的作用主要是將導(dǎo)熱介質(zhì)傳輸來(lái)的熱量與給水進(jìn)行換熱,產(chǎn)生汽機(jī)所要求品質(zhì)的過(guò)熱蒸汽。

  那么,光熱發(fā)電所用蒸汽發(fā)生器的加工和制造難點(diǎn)有哪些?目前有哪些供應(yīng)商?他們的光熱發(fā)電市場(chǎng)業(yè)績(jī)?nèi)绾??業(yè)主或EPC在采購(gòu)蒸汽發(fā)生器時(shí)應(yīng)該考慮哪些因素?光熱發(fā)電蒸汽發(fā)生器未來(lái)成本下降空間如何?帶著上述問(wèn)題,CSPPLAZA記者采訪了光熱行業(yè)內(nèi)幾家知名的蒸汽發(fā)生器設(shè)備廠商。

  光熱電站VS常規(guī)電站  前者對(duì)SGS系統(tǒng)要求更高

  據(jù)東方鍋爐股份有限公司(簡(jiǎn)稱“東方鍋爐”)技術(shù)中心部長(zhǎng)季敏東介紹,蒸汽發(fā)生器的水、汽側(cè)系統(tǒng)與常規(guī)火電站相似,如水循環(huán)計(jì)算,汽包、定連排的設(shè)置等。與常規(guī)電站的蒸汽發(fā)生設(shè)備相比,光熱電站的蒸汽發(fā)生器不同之處在于蒸汽發(fā)生器主要設(shè)備為管殼式換熱器,其設(shè)計(jì)、制適、檢驗(yàn)需遵守壓力容器行業(yè)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),對(duì)設(shè)備的可靠性要求高。

       山東北辰機(jī)電設(shè)備股份有限公司(簡(jiǎn)稱“山東北辰”)負(fù)責(zé)人趙宏偉和哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱“哈爾濱鍋爐”)新能源產(chǎn)業(yè)工程公司副總經(jīng)理兼新能源技術(shù)處處長(zhǎng)張明寶則一致指出,光熱電站和常規(guī)電站中的蒸汽發(fā)生器的作用都是將給水加熱產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽來(lái)推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。兩者的區(qū)別在于熱源的不同,光熱電站蒸汽發(fā)生器的熱源是經(jīng)太陽(yáng)能加熱的熔鹽或?qū)嵊停R?guī)電站鍋爐的熱源是燃煤的火焰及高溫?zé)煔狻?/div>
  杭州鍋爐集團(tuán)股份有限公司(簡(jiǎn)稱“杭州鍋爐”)相關(guān)負(fù)責(zé)人則表示,光熱電站的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)與常規(guī)電站的高壓加熱器、低壓加熱器有類似之處,但并不完全相同,主要區(qū)別有:

  *熱介質(zhì)不同。光熱電站SGS系統(tǒng)的熱介質(zhì)為熔鹽(或?qū)嵊停?,常?guī)電站加熱器的熱介質(zhì)為汽輪機(jī)抽汽。由于熔鹽介質(zhì)的凝固點(diǎn)高,并有一定腐蝕性,因此對(duì)SGS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了特殊要求。

  *大溫差特性。光熱電站SGS系統(tǒng)中的預(yù)熱器、過(guò)熱器、再熱器等設(shè)備的進(jìn)出口參數(shù)通常存在較大溫差,因此對(duì)SGS系統(tǒng)的換熱設(shè)備提出了特殊要求。

  *內(nèi)外壓差高。光熱電站SGS系統(tǒng)熔鹽側(cè)的壓力較低,而水和蒸汽側(cè)的壓力很高,內(nèi)外壓差高的特性對(duì)SGS系統(tǒng)換熱器的設(shè)計(jì)提出了特殊要求。

  *頻繁、快速啟停。為適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度需求,光熱電站SGS系統(tǒng)通常要滿足頻繁啟停的要求;同時(shí)為了延長(zhǎng)發(fā)電時(shí)間、更充分利用光熱資源,對(duì)SGS系統(tǒng)的啟停速度也有很高要求。

  總體而言,上述差異決定了光熱電站SGS系統(tǒng)在材料選擇、結(jié)構(gòu)型式、安全設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)等方面均與傳統(tǒng)的高壓換熱器存在著顯著差異,并對(duì)蒸汽發(fā)生器的設(shè)計(jì)、加工、制造和檢驗(yàn)都提出了較高的要求。

       光熱蒸汽發(fā)生器加工制造過(guò)程中應(yīng)注意哪些問(wèn)題?

  據(jù)杭州鍋爐負(fù)責(zé)人介紹,在原材料的檢驗(yàn)、焊接工藝確定、焊接質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)、制造完成后的耐壓試驗(yàn)等均需要參照換熱器的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行。對(duì)于光熱電站SGS系統(tǒng)來(lái)說(shuō),熔鹽過(guò)熱器、再熱器產(chǎn)品通常采用發(fā)夾式的換熱型式,這種U殼U管式的換熱器在常規(guī)電站中使用較少,因此更需要注重對(duì)這類產(chǎn)品的質(zhì)量控制。

  季敏東則表示,為提高蒸汽發(fā)生器各主設(shè)備的傳熱效率,廠商一般都會(huì)對(duì)設(shè)備采用特殊的結(jié)構(gòu)處理(如發(fā)卡式換熱器尾部彎頭等),并提出特殊的加工制造技術(shù)要求以確保產(chǎn)品質(zhì)量。

  據(jù)了解,為生產(chǎn)出符合光熱發(fā)電市場(chǎng)需要的蒸汽發(fā)生器產(chǎn)品,多年來(lái)設(shè)備廠商們針對(duì)光熱電站及蒸汽發(fā)生器的運(yùn)行特點(diǎn)及參數(shù),按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì),多次進(jìn)行方案優(yōu)化設(shè)計(jì)與改進(jìn),針對(duì)換熱器材料、熱交換流程、換熱器型式、管板與支撐結(jié)構(gòu)、疏鹽與放氣系統(tǒng)等方面均進(jìn)行了詳細(xì)論證,并將相關(guān)設(shè)計(jì)體現(xiàn)在產(chǎn)品中,確保其SGS系統(tǒng)可以滿足頻繁、快速啟停要求,滿足25年以上的設(shè)計(jì)壽命,在此基礎(chǔ)上取得了相應(yīng)的成績(jī)。

  表:部分廠商的光熱蒸汽發(fā)生器業(yè)績(jī)

  合理設(shè)計(jì)安裝電伴熱系統(tǒng)  確保SGS系統(tǒng)質(zhì)量

  事實(shí)上,除了注重蒸汽發(fā)生器設(shè)備的加工制造,在蒸汽發(fā)生器的安裝與調(diào)試過(guò)程中也應(yīng)做好相應(yīng)的工作,才能使設(shè)備與產(chǎn)品有效地發(fā)揮作用,助力光熱電站安全高效運(yùn)行。

       對(duì)此,張明寶和趙宏偉表達(dá)了類似的觀點(diǎn),他們認(rèn)為蒸汽發(fā)生器在安裝時(shí)需要保障設(shè)備和管道內(nèi)的熔鹽能夠排凈,同時(shí)需要考慮管道的熱膨脹。調(diào)試過(guò)程中,需要保證設(shè)備鹽側(cè)和熔鹽管道的預(yù)熱溫度高于熔鹽凝固點(diǎn),并嚴(yán)格控制進(jìn)入蒸汽發(fā)生器的水溫,注意啟動(dòng)過(guò)程的啟動(dòng)時(shí)間與溫升的變化影響等,避免發(fā)生熔鹽凝固問(wèn)題。

       杭州鍋爐負(fù)責(zé)人認(rèn)為,光熱電站的SGS系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)不同的熔鹽設(shè)備及管路的散熱特性、形狀尺寸等因素進(jìn)行針對(duì)性的電伴熱設(shè)計(jì),并執(zhí)行常規(guī)換熱器的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);疏鹽與放氣點(diǎn)位置按照設(shè)計(jì)要求應(yīng)分別設(shè)置在熔鹽管路及設(shè)備的最低與最高處,確保熔鹽系統(tǒng)與設(shè)備可以滿足氣體放空、熔鹽排凈的要求。

  在安裝時(shí)應(yīng)做到加熱的均勻性、電伴熱元件的可更換性及便于實(shí)現(xiàn)分組控制等特殊要求;

  在調(diào)試階段,熔鹽及換熱設(shè)備升溫時(shí)需要嚴(yán)格按照SGS系統(tǒng)的溫升限制曲線要求,避免過(guò)快的溫升速率導(dǎo)致?lián)Q熱設(shè)備的應(yīng)力損傷等;同時(shí),應(yīng)確保疏鹽、放氣管路、熔鹽閥門(mén)等處于熱態(tài),以滿足緊急條件下的疏鹽要求,防止熔鹽凍堵現(xiàn)象的發(fā)生。

  季敏東則特別強(qiáng)調(diào)了SGS系統(tǒng)運(yùn)行的安全性問(wèn)題,他認(rèn)為蒸汽發(fā)生系統(tǒng)的安裝首先要保證安裝質(zhì)量,尤其要重視熔鹽側(cè)易泄露點(diǎn)的處理;其次電伴熱帶的安裝對(duì)于熔鹽系統(tǒng)非常重要,要確保電伴熱安裝的合理有效。調(diào)試過(guò)程中特別要注意系統(tǒng)運(yùn)行的安全性,提高蒸發(fā)系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,正確判斷壓力、溫度、流量等變化,采取相應(yīng)的調(diào)整措施。

  如何才能采購(gòu)到合格的蒸汽發(fā)生器產(chǎn)品?

  談到業(yè)主及EPC應(yīng)如何采購(gòu)蒸汽發(fā)生器產(chǎn)品,受訪廠商也紛紛給出了各自建議。

  張明寶提出,在招標(biāo)時(shí),希望業(yè)主和EPC明確蒸發(fā)器參數(shù)、招標(biāo)范圍、招標(biāo)要求,并盡量給定合理的供貨周期。

  趙宏偉則建議,在設(shè)備材料選擇方面,在滿足設(shè)計(jì)要求的條件下應(yīng)優(yōu)先考慮國(guó)產(chǎn)材料。

  杭州鍋爐方面認(rèn)為,光熱電站SGS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造具有較高的技術(shù)難度,因此業(yè)主對(duì)供貨方的資質(zhì)和能力應(yīng)有一定的要求。

  在SGS系統(tǒng)采購(gòu)時(shí),除了關(guān)注價(jià)格因素外,還要考慮系統(tǒng)的運(yùn)行成本、啟停速度、壽命周期等因素。同時(shí),鑒于SGS系統(tǒng)采購(gòu)周期較長(zhǎng)(供貨周期一般為從合同簽訂后的6~10個(gè)月內(nèi)),業(yè)主方需做好項(xiàng)目進(jìn)度的統(tǒng)籌安排。

  季敏東指出,希望業(yè)主和EPC方對(duì)蒸汽發(fā)生器整套系統(tǒng)(包括設(shè)備和系統(tǒng))進(jìn)行統(tǒng)一采購(gòu),并由供貨商對(duì)整個(gè)系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、供貨、安裝、調(diào)試及運(yùn)行各個(gè)階段進(jìn)行全方位把控,不斷優(yōu)化和完善整套系統(tǒng),提高系統(tǒng)的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。

  短期內(nèi)成本下降空間不大 需多途徑節(jié)約


  談到成本問(wèn)題,廠商們普遍認(rèn)為,從整體上看,蒸汽發(fā)生器在短期內(nèi)的成本下降空間有限,在未來(lái)可以通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化、設(shè)備升級(jí)、規(guī)?;仁侄喂?jié)約成本。


  但為了更好滿足市場(chǎng)需要,各家廠商也均在積極進(jìn)行優(yōu)化和完善,力圖通過(guò)相應(yīng)的措施促進(jìn)成本下降。


  張明寶向記者表示,由于原材料價(jià)格上漲等因素,蒸汽發(fā)生器本體的價(jià)格可降幅度不大。但是,隨著行業(yè)的成熟,蒸汽發(fā)生器設(shè)備工藝參數(shù)會(huì)逐漸趨于統(tǒng)一,產(chǎn)品的制造成本會(huì)有一定幅度的下降,同時(shí)與蒸汽發(fā)生器相配的附件(如閥門(mén)、儀表)價(jià)格會(huì)逐漸降低。


  目前,哈爾濱鍋爐正在進(jìn)行材料及制造工藝優(yōu)化,并計(jì)劃推進(jìn)和完善產(chǎn)品的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程,以期進(jìn)一步降低產(chǎn)品的制造成本。


  季敏東告訴記者,為降低SGS系統(tǒng)的成本,東方鍋爐主要采取以下措施:


  1)在原材料及配套件采購(gòu)等方面規(guī)模化打捆招標(biāo),降低設(shè)備成本;


  2)通過(guò)前期項(xiàng)目的執(zhí)行,可降低后續(xù)項(xiàng)目的制造成本,如工藝評(píng)定、工裝等費(fèi)用;


  3)系統(tǒng)方面:a.在系統(tǒng)性能設(shè)計(jì)上,針對(duì)不同項(xiàng)目根據(jù)其固有條件選擇不同的系統(tǒng)循環(huán)方式,設(shè)計(jì)針對(duì)性的設(shè)計(jì)系統(tǒng),有效降低成本;b.在系統(tǒng)布置上,結(jié)合電站的儲(chǔ)熱、鏡場(chǎng)等環(huán)節(jié),采用合理優(yōu)化的布置方式,節(jié)省布置空間和構(gòu)架以降低成本;c.針對(duì)系統(tǒng)中儀表、閥門(mén)及電伴熱等附件進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化,推進(jìn)配套件國(guó)產(chǎn)化。

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