太陽能熱發(fā)電作為我國近幾年才興起的全新朝陽產業(yè)，有非常大的發(fā)展空間，有很多新東西在等待我們去學習、研究、開發(fā)。

　　【摘　要】在寒冷地區(qū)建設大型拋物面槽式太陽能熱發(fā)電項目時傳熱流體(一般選用導熱油)的低溫流動性成為了選擇傳熱流體的突出問題，選擇什么樣的導熱油，各種性能的導熱油對整個項目有何影響，選擇什么樣的導熱油既不造成投資的浪費，又能使拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術得到很好地發(fā)揮，本文是國家級職稱論文，主要在這方面進行一些探討。

　　【關鍵詞】拋物面槽式太陽能熱發(fā)電,導熱油,選型,國家級職稱論文

　　一、簡介

　　太陽能熱發(fā)電屬于國家提倡的低能耗、低排放、清潔、無污染、廉價的新興能源，開發(fā)前景十分廣闊。

　　拋物面槽式太陽能熱發(fā)電屬于太陽能熱發(fā)電的一種，是將多個拋物面槽式聚光器串并聯(lián)的排列，聚焦太陽法向直射輻照度，加熱真空吸熱體里面的傳熱流體，再通過蒸汽發(fā)生系統(tǒng)產生蒸汽，驅動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。

　　我國太陽能資源豐富地區(qū)絕大部分在西北地區(qū)，西北地勢平坦開闊，大氣污染程度較低，具有很好的太陽能熱開發(fā)利用價值，適于建設大規(guī)模太陽能熱發(fā)電項目。同時西北地區(qū)也屬寒冷地區(qū)，年最低氣溫也都在零度以下。

　　在整個拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術當中，作為傳熱流體的導熱油起到了關鍵作用，導熱油性能直接影響著拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術的效率、安全等環(huán)節(jié)。在西北地區(qū)建設大型拋物面槽式太陽能熱發(fā)電項目時導熱油的低溫流動性成為了選擇導熱油的重要因素之一。選擇什么樣的導熱油，各種性能的導熱油對整個拋物面槽式太陽能熱發(fā)電項目有何影響，選擇什么樣的導熱油既不造成投資的浪費，又能使拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術得到很好地發(fā)揮，本文以典型拋物面槽式太陽能熱發(fā)電項目為基礎，對導熱油選型方面進行一些粗淺的探討。

　　二、技術概況

　　拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術是目前為止最成熟的和商業(yè)應用規(guī)模最大的太陽能熱發(fā)電技術，并得到了相對廣泛的應用,與其它太陽能發(fā)電技術相比較，該技術具有較高的效率，較低的單位發(fā)電成本和較大的安裝容量，具備大規(guī)模發(fā)展的條件。拋物面槽式太陽能熱發(fā)電技術基本原理為利用傳熱流體(一般采用導熱油)吸收太陽能熱，在蒸汽發(fā)生系統(tǒng)內把熱量傳給水，進而產生蒸汽推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。

　　集熱器的拋物面槽式聚光器將太陽輻射會聚到焦線上，在焦線上安裝拋物面槽式吸熱管，以吸收聚焦后的太陽輻射。拋物面槽式吸熱管內的傳熱流體(一般采用導熱油)被加熱后。集熱器陣列對太陽進行一維跟蹤，聚光比是在60~80之間，導熱油溫度可達400℃左右。

　　為防止導熱油低溫凝結或低溫粘度過大進而影響導熱油泵正常運轉。拋物面槽式太陽能熱發(fā)電項目導熱油溫度必須始終保持高出所使用導熱油凝點60~100℃。不管選用什么樣的導熱油，拋物面槽式太陽能熱發(fā)電項目必須設置導熱油防凝系統(tǒng)，來保證深夜或寒冷天氣時導熱油溫度在安全溫度范圍內。因此典型的拋物面槽式太陽能熱發(fā)電項目均設置導熱油防系統(tǒng)。導熱油防凝系統(tǒng)主要由導熱油凝泵、導熱油防凝加熱裝置等組成。

　　三、導熱油

　　導熱油又稱傳熱油，正規(guī)名稱為熱載體油(GB/T4016-83),英文名稱為Heat transfer oil,所以也稱熱導油，熱媒油等。 導熱油是一種熱量的傳遞介質，由于其具有加熱均勻，調溫控制準確，能在低蒸汽壓下產生高溫，傳熱效果好，節(jié)能，輸送和操作方便等特點，近年來被廣泛應用于各種場合，尤其在光熱太陽能領域得到了廣泛應用，而且其用途和用量越來越多。

　　導熱油具有低溫粘度增加、凝結、結晶等特性，在低溫環(huán)境中、系統(tǒng)長時間停止運行或防凝裝置不能正常投入情況下，可能發(fā)生系統(tǒng)內的導熱油凝結、結晶，無法流動。

　　從上述導熱油特點和我國西北地區(qū)氣象條件能看出，導熱油的低溫凝結特性是西北地區(qū)工程遇到的最大問題，會直接影響到整個槽式太陽能熱發(fā)電項目的安全穩(wěn)定運行。

　　目前槽式太陽能熱發(fā)電項目當中使用的一般均為聯(lián)苯和聯(lián)苯醚低熔混合物型導熱油。這一類型的導熱油為聯(lián)苯和聯(lián)苯醚低熔混合物由26.5%的聯(lián)苯和73.5%的聯(lián)苯醚組成。

　　四、各種導熱油對比

　　下面采用VP-1導熱油相關性能參數(shù)和對應槽式太陽能熱發(fā)電項目工藝參數(shù)作為基數(shù)，做不同性能導熱油對整個槽式太陽能熱發(fā)電項目各各環(huán)節(jié)的影響分析對比。

　　如前所屬，本文檔中主要討論導熱油低溫流動性對槽式太陽能熱發(fā)電項目的影響，因此列取了目前在光熱發(fā)電領域占主導地位的首諾品牌的VP-1、Therminol 55和陶氏品牌的Dowtherm A、Dowtherm Q、Syltherm 800等五種型號導熱油和北京燕山石油化工有限公司的燕通品牌YD-350L型號導熱油進行了導熱油理化性能對比，導熱油性能對槽式太陽能熱發(fā)電項目工藝影響分析，不同導熱油對發(fā)電量影響解決方法分析、采用不同導熱油產生的投資變化對比等。

　　1.導熱油性能對比

　　表4-1摘取了影響槽式太陽能熱發(fā)電項目工藝性能的一些比較典型的導熱油理化參數(shù)形成對比表。表中的的所有技術數(shù)據(jù)均來自導熱油品牌網(wǎng)站，而非品牌廠家提供的正式資料，最終的技術資料以品牌廠家提供的正式資料為準。

　　表4-1：導熱油基本性能參數(shù)對比

　　序號導熱油型號

　　項目名稱VP-155AQ800YD-350L

　　1傾點(℃)12(結晶)-5412(結晶)-35(凝點)-60(凝點)-30(凝點)

　　2著火點(℃)127216118124193---

　　3自燃點(℃)621366599412385470

　　4允許最高使用溫度(℃)400315400330400350

　　5允許最高膜溫(℃)425335425360---375

　　6廠家推薦導熱油適用溫度(℃)12~400-25~30015~400-35~330-40~400-25~320

　　應注意的是雖然陶氏品牌Syltherm 800型號導熱油的適用溫度為-40~400℃，但是Syltherm 800自燃點只有385℃。在與VP-1一樣的條件下設定太陽能集熱系統(tǒng)出口導熱油溫度為393℃時，因使用溫度高于自然點，Syltherm 800的防火要求比VP-1高得多。

　　2.導熱油性能對槽式太陽能熱發(fā)電項目工藝影響分析

　　(1)導熱油性能對防凝系統(tǒng)的影響分析

　　受導熱油的低溫流動性和低溫凝結特性，在寒冷地區(qū)使用導熱油，導熱油要時刻保持較高的溫度，以防止因導熱油凝結而發(fā)生系統(tǒng)癱瘓的危險。

　　各種導熱油凝結溫度不同，而且相差較大(最高12℃;最低能達到-60℃)，甚至某些型號的導熱油在西北地區(qū)氣象條件下不會出現(xiàn)凝結情況。但是考慮項目安全運行、導熱油低溫流動阻力等因素，按照工藝要求，不管采用什么樣的導熱油，槽式太陽能熱發(fā)電項目實際運行后，都必須采取比較大的導熱油溫度安全線，即槽式太陽能熱發(fā)電項目投運后每時每刻導熱油的溫度均要高出所使用導熱油凝結溫度約60~100℃以上，因此不管采用什么樣的導熱油，槽式太陽能熱發(fā)電項目導熱油防凝系統(tǒng)必須設置、而且該系統(tǒng)應保持很高的投運率。

　　在槽式太陽能熱發(fā)電項目正常運行期間，如果出現(xiàn)導熱油防凝系統(tǒng)失靈，實質就是一個失靈多長時間的問題。在正常情況下，雖然環(huán)境溫度在導熱油凝結溫度以下，系統(tǒng)導熱油也不會馬上凝結癱瘓。而是慢慢散失掉系統(tǒng)內余熱后會從管道末端、小細管處開始出現(xiàn)凝結，進而發(fā)展成全廠導熱油系統(tǒng)設備、管路凝結的嚴重事故。

　　(2)導熱油適用上限溫度對發(fā)電系統(tǒng)影響分析

　　槽式太陽能熱發(fā)電技術的核心部分是利用導熱油吸收太陽能集熱系統(tǒng)收集的熱能，然后在蒸汽發(fā)生系統(tǒng)內導熱油把收集來的熱能傳遞給水，產生蒸汽，推動汽輪機發(fā)電。

　　從槽式太陽能熱發(fā)電項目整個能量傳遞環(huán)節(jié)來看，可以看出，導熱油在太陽能集熱系統(tǒng)吸收熱量后的參數(shù)直接影響著蒸汽發(fā)生系統(tǒng)出口的蒸汽參數(shù)。

　　導熱油的適用上線溫度越高，在太陽能集熱系統(tǒng)吸收熱量后的導熱油溫度會越高，對應地在蒸汽發(fā)生系統(tǒng)里換熱后的蒸汽溫度也會越高，蒸汽所帶有效焓降也多，進而汽輪機汽耗會減少。如果導熱油的適用上線溫度低對應的蒸汽溫度也會降低，蒸汽所帶有效焓降也會減少，進而汽輪機汽耗也會增多，發(fā)電效率低。

　　3.導熱油性能對槽式太陽能熱發(fā)電項目影響分析

　　導熱油適用上限溫度的不同最終會導致同量蒸汽所能發(fā)的電量不同。

　　導熱油適用上線溫度降低造成的發(fā)電量降低問題只能通過增加汽輪機進汽量來解決。但是增加汽輪機進汽量會給槽式太陽能熱發(fā)電項目帶來如增大集熱面積、增大發(fā)電附屬設備等影響

　　綜合上面幾項分析，匯總了表4-2所示導熱油性能參數(shù)對槽式太陽能熱發(fā)電項目影響對比表;其中為了直觀體現(xiàn)各種因素之間的關系、在VP-1型號導熱油性能參數(shù)、工藝參數(shù)、投資和相同的年總發(fā)電量的基礎上，假定導熱油適用上限溫度和蒸汽溫度之間、蒸汽溫度和汽輪發(fā)電機組發(fā)電效率之間、汽輪發(fā)電機組發(fā)電效率和年總發(fā)電量之間、為保證年總發(fā)電量而調整汽輪機進汽量和投資之間均為線性關系。

　　表4-2：各種導熱油對應槽式太陽能熱發(fā)電項目投資變化對比表

　　序號 導熱油型號

　　項目名稱VP-155AQ800YD-350L

　　1傾點(℃)12(結晶)-5412(結晶)-35(凝點)-60(凝點)-30(凝點)

　　2導熱油低溫適應性基數(shù)很好一樣較好很好較好

　　3對應蒸汽發(fā)生系統(tǒng)蒸汽溫度℃383283383313383303

　　4發(fā)電效率影響(估算)(%)基數(shù)降19%不變降13%不變降15%

　　5總投資變化(估算)(億元)基數(shù)+1.66不變+1.50+2.72+1.30

　　注：表中“+”號表示增加投，“-”標識減少投資。

　　五、結論

　　通過各項對比分析，槽式太陽能熱發(fā)電項目導熱油選擇方法為：

　　1.進行充分的技術分析，選用的導熱油各項性能必須滿足槽式太陽能熱發(fā)電項目對導熱油的要求。

　　2.通過進行各種導熱油對槽式太陽能熱發(fā)電項目的技術經(jīng)濟影響分析選用導熱油。

　　3.導熱油的高溫穩(wěn)定性滿足要求，導熱油在適用溫度范圍內應有很好的高溫穩(wěn)定性，比易分解、氧化、結焦等。

　　4.導熱油的低溫流動性、低溫凝結性滿足要求，綜合考慮項目地環(huán)境溫度、電站導熱油防凝工藝設置等情況，選擇適宜低溫性能導熱油。

　　槽式太陽能熱發(fā)電項目導熱油選型研究也應必須跟著太陽能熱發(fā)電技術的不斷發(fā)展而一直進行下去，新材料、新技術的應用必定會更加豐富我們的選擇范圍。

　　《能源技術與管理》(雙月刊)創(chuàng)刊于2004年，是由江蘇省安全生產監(jiān)督管理局(江蘇煤礦安全監(jiān)察局)主管，江蘇省煤炭工業(yè)協(xié)會、江蘇省煤炭學會、中國礦業(yè)大學主辦的科技期刊。它是一本面向能源工業(yè)的綜合性科技雜志，主要報道能源工業(yè)經(jīng)濟運行、科學技術進步、企業(yè)管理等方面的新成果與信息動態(tài)，以及能源行業(yè)重大的經(jīng)濟事件、能源行業(yè)優(yōu)秀的管理群體和他們創(chuàng)造的先進的管理模式、管理經(jīng)驗。在國內能源行業(yè)享有良好聲譽，是中國煤炭信息庫的重要信息源之一。