中國儲能網(wǎng)訊：配置高效的儲熱系統(tǒng)可使光熱電站發(fā)揮更可靠的調(diào)峰能力，為電網(wǎng)提供更為穩(wěn)定的電力。在當(dāng)前的光熱發(fā)電領(lǐng)域，熔鹽作為儲熱介質(zhì)已經(jīng)得到了成熟的商業(yè)化應(yīng)用，業(yè)界對熔鹽儲熱技術(shù)的認(rèn)可度也愈來愈高。
在光熱發(fā)電系統(tǒng)中普遍使用的二元熔鹽（60%硝酸鈉+40%硝酸鉀）及三元熔鹽（53%硝酸鉀+40%亞硝酸鈉+7%硝酸鈉）中都包含了一定量的強(qiáng)腐蝕性化學(xué)成分，其作為介質(zhì)具有運(yùn)行溫度高、凝固點較高、運(yùn)行溫差變化大等特點。熔鹽閥作為儲能系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，在整個系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性方面扮演著至關(guān)重要的角色。
哪種形式的閥門更適用于光熱熔鹽儲熱系統(tǒng)？熔鹽閥泄露和凍堵問題該怎樣應(yīng)對？在高溫熔鹽儲熱系統(tǒng)嚴(yán)苛的工況下，生產(chǎn)出合格的熔鹽閥產(chǎn)品需要考量哪些關(guān)鍵點？熔鹽閥成本如何降低？國內(nèi)外熔鹽閥產(chǎn)品在技術(shù)與價格上的差異將對國內(nèi)首批光熱示范項目采購產(chǎn)生何種影響？帶著種種疑問，CSPPLAZA記者采訪了部分海內(nèi)外知名熔鹽閥廠商以進(jìn)一步了解熔鹽閥在光熱發(fā)電領(lǐng)域中的應(yīng)用情況及發(fā)展現(xiàn)狀。
熔鹽閘閥、截止閥和蝶閥各有優(yōu)劣勢與適用領(lǐng)域
事實上，熔鹽閥并不是一個專門的閥門類別，簡單來說熔鹽閥即應(yīng)用于熔鹽介質(zhì)控制的閥門（部分廠商生產(chǎn)的熔鹽閥同樣適用于導(dǎo)熱油介質(zhì)），需要根據(jù)所需的具體參數(shù)進(jìn)行設(shè)計生產(chǎn)。
從閥門形式來看，熔鹽閥主要包括閘閥、截止閥以及蝶閥等幾種形式。根據(jù)工藝設(shè)計，開關(guān)工況可以選用閘閥或是三偏心蝶閥的形式，調(diào)節(jié)工況可選用角式截止閥形式。
北京佳潔能新節(jié)能技術(shù)有限公司（以下簡稱北京佳潔能）董事長陳金環(huán)認(rèn)為，鑒于光熱電站高溫熔鹽的物性以及其輸送管道的設(shè)計特點，截止閥和蝶閥最適用于光熱電站。Flowserve Flow Control Operations（以下簡稱Flowserve）工程師王延波向記者介紹，閘閥主要在工藝中作為開關(guān)閥門使用，但以閘閥作為熔鹽閥來使用存在較多問題。截止閥也可作為開關(guān)閥使用，截止閥一般采用Globe的形式，這個類型可以達(dá)到V級密封。而按照閥門功能分類的調(diào)節(jié)閥則主要應(yīng)用于熔鹽流量、壓力或者溫度的調(diào)節(jié)，是最主要的設(shè)備之一。
“閘閥、截止閥、蝶閥都有各自的優(yōu)勢，但熔鹽閥門一般不會選擇球閥。熔鹽光熱項目在選擇閥門種類時需要考慮很多因素，如安裝空間、管線流阻、綜合成本、管線伴熱、管線節(jié)流、管線熱膨脹、介質(zhì)設(shè)計溫度、壓力條件等等，因此選型哪種閥門種類應(yīng)依據(jù)設(shè)計院設(shè)計準(zhǔn)則。”北京市閥門總廠股份有限公司（以下簡稱北京閥門總廠）董事長陳金普如是表示。
記者根據(jù)受訪各方觀點，對三種常用的熔鹽閥形式做了如下總結(jié)：
如何解決熔鹽凍堵難題？國內(nèi)外企業(yè)各有妙招
隨著熔鹽儲熱在光熱發(fā)電行業(yè)的不斷普及，熔鹽閥的重要性也不言而喻，系統(tǒng)中單個熔鹽閥出現(xiàn)質(zhì)量問題即有可能影響整個電站的正常運(yùn)行，造成不可估量的損失。由于熔鹽系統(tǒng)的特性，光熱電站中所使用的熔鹽閥普遍存在凍堵、腐蝕、高溫卡澀、汽蝕等方面的技術(shù)難題。
熔鹽凝固后容易導(dǎo)致閥門無法開關(guān)，甚至損壞填料，因此在填料的設(shè)計與選擇上國內(nèi)外熔鹽閥企業(yè)都進(jìn)行了大量的研究。蘇州安特威閥門有限公司（以下簡稱蘇州安特威）市場經(jīng)理吳俊杰告訴記者，針對填料損壞的問題，如何對閥體進(jìn)行有效的加熱熱場計算和散熱的熱場計算、進(jìn)行有效的試驗驗證，并且選擇合適的加熱控制方案是最為關(guān)鍵的技術(shù)。硝酸鹽熔鹽和石墨會發(fā)生氧化反應(yīng)，在光熱電站中的使用受限。
針對凍堵問題，多數(shù)公司都建議使用電伴熱作為解決方案。濱特爾流體控制（北京）有限公司（以下簡稱濱特爾）技術(shù)工程師季春麗向CSPPLAZA記者介紹了其公司為防止熔鹽閥凍堵所采取的一系列措施，例如；工藝系統(tǒng)良好的疏鹽設(shè)計，如定期蒸汽吹掃；閥門及管道的伴熱（需要閥門做熱計算）；閥門形式以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計；采用低熔融點熔鹽等。
生產(chǎn)合格熔鹽閥的“八項注意”
據(jù)CSPPLAZA記者咨詢了解發(fā)現(xiàn)，填料的選擇、閥芯設(shè)計、閥體密封性、閥桿電加熱設(shè)計以及閥門的裝配工藝和經(jīng)驗都是影響閥門質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
據(jù)統(tǒng)計，設(shè)計生產(chǎn)出合格的熔鹽閥門需要考慮一下幾個關(guān)鍵點：
1.材料的選擇必須滿足耐高溫和相應(yīng)的耐腐蝕性。
2.原材料的控制，鑄件和鍛件質(zhì)量符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。
3.閥門結(jié)構(gòu)防止存在死角，保持必要的流動性。
4.閥桿動密封處采用波紋管和耐高溫填料的雙密封形式。
5.閥門密封副的密封材料封面硬度達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。
6.閥桿的選材，既要耐高溫和腐蝕，而且在高溫工況下也要有較高的化學(xué)性能。
7.避免高溫材料和交變溫度工況時螺栓的蠕變對密封性能的影響。
8.閥門預(yù)防凍堵需要有電伴熱裝置。
批量化、標(biāo)準(zhǔn)化、國產(chǎn)化或可有效降低熔鹽閥生產(chǎn)成本
據(jù)了解，在熔鹽閥使用數(shù)量方面，槽式光熱電站和塔式光熱電站區(qū)別較大。槽式用量較多而口徑相對較小，塔式用量較小但口徑較大，總體來看整體投資差別不算大。
以熔鹽塔式50MW項目為例：需熔鹽調(diào)節(jié)閥20-30臺左右，熔鹽截止閥50-70臺左右；以熔鹽槽式50MW項目為例：需熔鹽調(diào)節(jié)閥400臺左右，熔鹽截止閥450臺左右。
鑒于目前光熱發(fā)電成本仍較高，能夠參與其中的各環(huán)節(jié)供應(yīng)商也都希望能夠通過進(jìn)一步降低成本以提升行業(yè)整體競爭力，促進(jìn)市場進(jìn)一步做大，閥門廠商自然也不例外，針對該問題CSPPLAZA記者也征詢了部分企業(yè)的意見。
Flowserve王延波指出，熔鹽閥作為工程閥門（單獨設(shè)計和非批量生產(chǎn)）在降低成本方面有很大的難處，若能形成批量化的生產(chǎn)則可攤平部分成本。
北京閥門總廠陳金普也表達(dá)了類似觀點，據(jù)其介紹，光熱電站中熔鹽閥的使用數(shù)量、價格和投資占比根據(jù)項目的大小和項目的各種客觀因素決定，國內(nèi)一般由設(shè)計院統(tǒng)籌確定。目前熔鹽閥門的設(shè)計和生產(chǎn)處于快速增長期，合理的閥門選型和選材以及閥門的標(biāo)準(zhǔn)化建立促成閥門批量化生產(chǎn)是降低閥門成本的有效途徑。
此外，北京佳潔能與蘇州安特威兩方面均表示加快熔鹽閥的國產(chǎn)化將是降低熔鹽閥成本的有效途徑。他們認(rèn)為，熔鹽閥工況苛刻，在設(shè)計與生產(chǎn)制造方面均有較高要求，目前而言其成本下降確實存在一定難度。若日后熔鹽閥生產(chǎn)能建立標(biāo)準(zhǔn)化，批量化的生產(chǎn)模式，加之國產(chǎn)化產(chǎn)品推動的市場競爭，熔鹽閥在保證質(zhì)量的同時仍具有較大的成本下降潛力。
首批示范項目熔鹽閥采購：進(jìn)口VS國產(chǎn)
與熔鹽泵等裝備類似，由于光熱發(fā)電國內(nèi)外市場的發(fā)展成熟度不同等原因，國內(nèi)外熔鹽閥供應(yīng)商在技術(shù)與業(yè)績方面也有較大差別。對于項目業(yè)主來說，也面臨著：是選擇價格較高，但應(yīng)用案例較多、理應(yīng)更有保障的國外產(chǎn)品，還是選擇價格更具優(yōu)勢但缺乏案例與業(yè)績的國產(chǎn)產(chǎn)品的問題。
讓我們先來聽聽國內(nèi)外供應(yīng)商對此問題的看法。
蘇州安特威吳俊杰表示，雖其公司可提供包括溫度檢測，伴熱，伴熱控制在內(nèi)的一整套解決方案，但是在光熱發(fā)電領(lǐng)域依然缺乏實際應(yīng)用經(jīng)驗。
北京佳潔能方面也表達(dá)了類似觀點，據(jù)其介紹，國外產(chǎn)品除實際應(yīng)用案例豐富外，其原材料材質(zhì)可能相比國產(chǎn)較好。雖其自身產(chǎn)品在幾個試驗平臺和回路有過小范圍應(yīng)用，但總體而言，國內(nèi)熔鹽閥廠商確實鮮有案例。但其認(rèn)為海外熔鹽閥也并非十全十美，采用海外產(chǎn)品價格偏高、交貨周期長、售后服務(wù)響應(yīng)也相對較慢。而國產(chǎn)熔鹽閥則恰恰相反，其優(yōu)勢在于合理的價格、較短的生產(chǎn)周期以及快速的售后服務(wù)。
受訪的海外企業(yè)則普遍認(rèn)為，熔鹽系統(tǒng)的故障可能導(dǎo)致整個機(jī)組的停運(yùn)，因此采用可靠性及穩(wěn)定性強(qiáng)的海外技術(shù)產(chǎn)品才能使國內(nèi)首批示范項目更好地完成使命，更好地摸索經(jīng)驗為以后的光熱項目打下堅實的基礎(chǔ)。
總體來說，國外品牌業(yè)績多，經(jīng)驗豐富，在質(zhì)量方面有顯著優(yōu)勢。但國產(chǎn)熔鹽閥價格優(yōu)勢明顯，據(jù)濱特爾季春麗介紹，國產(chǎn)熔鹽閥的價格比進(jìn)口熔鹽閥低至少30%。此外，交貨周期、售后服務(wù)等方面也需要業(yè)主重點關(guān)注。
