沙子工質(zhì)流化床原理的塔式光熱發(fā)電技術(shù)
發(fā)布者：本網(wǎng)記者shixinchen | 來(lái)源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 0評(píng)論 | 12047查看 | 2014-04-13 15:14:00    
　　CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報(bào)道：意大利的一個(gè)合作團(tuán)隊(duì)最近對(duì)沙子作為光熱發(fā)電傳熱和儲(chǔ)熱介質(zhì)的光熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了研究，其為此建立了一個(gè)100kWth的示范項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)，那么，這到底是一種什么樣的技術(shù)呢？這項(xiàng)目技術(shù)的商業(yè)化潛力又如何呢？

　　阿聯(lián)酋馬斯達(dá)爾理工學(xué)院 (Masdar Institute）和美國(guó)太陽(yáng)能控股公司（US Solar Holdings）對(duì)沙子儲(chǔ)熱技術(shù)的研究此前已經(jīng)有所報(bào)道，意大利的此項(xiàng)研究是第三個(gè)類(lèi)似的項(xiàng)目。該項(xiàng)目是Magaldi Industrial集團(tuán)和那不勒斯大學(xué)、意大利國(guó)家研究委員會(huì)的合作研發(fā)項(xiàng)目。

　　該項(xiàng)目的核心技術(shù)是STEM，即Solar Thermoelectric Magaldi的簡(jiǎn)寫(xiě)，這是一種基于空氣/沙子流化床的太陽(yáng)能蒸汽發(fā)生技術(shù)，其可以提供太陽(yáng)能的采集、傳熱和儲(chǔ)熱功能。流化床鍋爐在傳統(tǒng)發(fā)電和熱利用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，可使燃料在“流化”狀態(tài)下火的充分燃燒。

　　Magaldi Industrial集團(tuán)牽頭該項(xiàng)目的運(yùn)作，項(xiàng)目的研發(fā)工作由Magaldi研究團(tuán)隊(duì)與那不勒斯大學(xué)、意大利國(guó)家研究委員會(huì)共同執(zhí)行。

流化床

　　當(dāng)固體顆粒中有空氣流體通過(guò)時(shí)，隨著流體速度逐漸增大，固體顆粒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，且固體顆粒之間的摩擦力也越來(lái)越大，當(dāng)流速達(dá)到一定值時(shí)，固體顆粒之間的摩擦力與它們的重力相等，每個(gè)顆粒可以自由運(yùn)動(dòng)，所有固體顆粒表現(xiàn)出類(lèi)似流體狀態(tài)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱(chēng)為流態(tài)化。采用沙子作為流化床工質(zhì)，可以使沙子充分吸收熱量。

　　作為該項(xiàng)目的科技總監(jiān)，Gennaro de Michele表示，“該項(xiàng)目在已有四年的研發(fā)工作基礎(chǔ)上展開(kāi)，目標(biāo)是選擇最優(yōu)化的技術(shù)，最具發(fā)展?jié)摿Φ牟牧蟻?lái)用于流化床工質(zhì)，同時(shí)來(lái)定義工藝流程，優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)和太陽(yáng)能吸熱器的性能。

　　“STEM項(xiàng)目的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)出一種低成本的、簡(jiǎn)單的、靈活的光熱發(fā)電技術(shù)，這種技術(shù)不需要采用任何污染性的流體?！盡ichele表示。

　　“流化床工質(zhì)作為一種流體有很多流體的特性，其有較高的熱擴(kuò)散系數(shù)和較高的傳熱系數(shù)，作為一種固體又有很高的熱容量?！?/div>

試驗(yàn)設(shè)施

　　Michele表示，該項(xiàng)研究的一個(gè)關(guān)鍵成果是開(kāi)發(fā)出了一套適用于預(yù)開(kāi)發(fā)電站使用的動(dòng)態(tài)模型，這為在意大利南部小鎮(zhèn)Buccino的Magaldi工廠建設(shè)的100kWth光熱發(fā)電示范項(xiàng)目奠定了設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。該項(xiàng)目目前已經(jīng)建成。

圖：STEM也采用二次反射原理


圖：100kWth的STEM試驗(yàn)項(xiàng)目


　　“理論和實(shí)驗(yàn)研究將在這個(gè)100kW的示范電站上進(jìn)行，該示范項(xiàng)目的目的是實(shí)驗(yàn)STEM技術(shù)，驗(yàn)證其靈活性、傳熱和儲(chǔ)熱能力。”

　　“流化床是STEM采用的關(guān)鍵技術(shù)，該技術(shù)在化工能源流域應(yīng)用廣泛，熱擴(kuò)散在床內(nèi)發(fā)生，熱傳輸在床和床內(nèi)的換熱器間進(jìn)行，將太陽(yáng)能傳輸至換熱器進(jìn)行高效蒸汽發(fā)生，儲(chǔ)熱系統(tǒng)采用沙子為儲(chǔ)熱介質(zhì)?！盡ichele表示。

　　該流化床的熱量來(lái)源于被聚光后的太陽(yáng)熱能，其采用二次反射的塔式技術(shù)設(shè)計(jì)。

　　De Michele強(qiáng)調(diào)流化床能夠燃燒氣體和液體燃料，這使STEM技術(shù)能成為一種天然的混合發(fā)電系統(tǒng)，太陽(yáng)能和燃料可以在一起混合使用或單獨(dú)使用。

關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)

　　Michele表示，采用沙子作介質(zhì)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是沙子是普遍而廉價(jià)的物品，比導(dǎo)熱油或熔鹽廉價(jià)很多。另外，沙子具有化學(xué)元素的惰性，與生態(tài)完全兼容而不會(huì)造成任何污染，同時(shí)也適用于在較大的溫度區(qū)間內(nèi)運(yùn)行。

　　“STEM是一種模塊化的技術(shù)，可以輕松根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用需求實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容”。他表示。

　　其設(shè)計(jì)的單個(gè)工業(yè)化應(yīng)用模塊的裝機(jī)是500kWe，建設(shè)和運(yùn)維首個(gè)這樣的工業(yè)化模塊是Magaldi集團(tuán)目前的首要目標(biāo)。

　　其后，Michele還指出，“工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)將帶來(lái)更大程度上的成本削減?！?/div>

　　他相信STEM技術(shù)的應(yīng)用前景是十分樂(lè)觀的，其可以通過(guò)模塊化擴(kuò)容至大型的50MW~100MW裝機(jī)的光熱電站，儲(chǔ)熱時(shí)長(zhǎng)可達(dá)5~6個(gè)小時(shí)，還能與化石燃料發(fā)電進(jìn)行互補(bǔ)聯(lián)合循環(huán)。

　　他還指出，STEM技術(shù)的強(qiáng)大應(yīng)用可以使其在陽(yáng)光資源好的地區(qū)獲得廣泛部署，在電網(wǎng)接入環(huán)境較差的地區(qū)可以用來(lái)替代柴油發(fā)電，價(jià)格也具備很大競(jìng)爭(zhēng)力。

　　“首個(gè)目標(biāo)是建設(shè)第一個(gè)500kWe的工業(yè)化電站項(xiàng)目，然后我們將推進(jìn)第一個(gè)多模塊的商業(yè)化電站，以實(shí)現(xiàn)真正的規(guī)模化和商業(yè)化應(yīng)用”。

　　“現(xiàn)在我們將持續(xù)進(jìn)行研發(fā)活動(dòng)，我們正在研究許多可以改進(jìn)的地方，結(jié)合我們獲得的一些經(jīng)驗(yàn)，我們最終將創(chuàng)造一種更高效和更低成本的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)”。

　　類(lèi)似于沙子的可以被廣泛利用的材料是否能夠成為未來(lái)大規(guī)模光熱發(fā)電系統(tǒng)可選的傳熱和儲(chǔ)熱介質(zhì)？STEM項(xiàng)目、MASDAR的SANDSTOCK和美國(guó)太陽(yáng)能控股的SandShifter項(xiàng)目正在推進(jìn)此方面的研發(fā)進(jìn)程，這對(duì)未來(lái)沙子工質(zhì)的商業(yè)化應(yīng)用十分重要。

注：了解更多，請(qǐng)下載附件：a Novel Concept of Solar Receiver-Thermal Energy.pdf
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