槽式太阳能热发电电站油盐换热器控制研究

滕飞++钟福春++崔贤基++孙志强

摘 要：槽式太阳能热发电电站储热系统中的油盐换热器是储热系统中最为关键的部件，在槽式镜场收集到的热量在满足汽轮机工作后，通过油盐换热器将多余的热量传递给储热罐的熔盐，将热量储存在热盐罐。同时在槽式镜场为汽轮机提供的负荷不能满足其运行要求时，再通过油盐交换器，将储存在热罐内的热量释放出来。油盐换热器的控制性能好坏直接影响整个储热系统的性能，该文对油盐换热器储热工况和放热工况控制进行研究，提升油盐换热器整体性能。

关键词：槽式热发电 储热系统 油盐换热器 控制器

中图分类号：TK514 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）06（b）-0082-02

1 储热工况运行控制回路

槽式太阳能热发电电站储热工况时，操作者必须保证通过油盐换热器加热的熔盐温度不能低于350 ℃。为了避免上述情况出现，必须对进入油盐换热器的冷盐流量進行控制。

熔盐温度的控制有两种控制器。

（1）流量控制器：熔盐流量的设计点是根据油盐换热器接收的导热油的流量和温度计算出来的。计算使用油盐换热器中的焓值平衡（加热介质是导热油，被加热介质是熔盐）。

通过焓值平衡计算得到质量流量控制要求的数据：F导热油（kg/s）：导热油进口流量；F冷盐（kg/s）：计算的熔盐流量设置点；T1（°C）：盐油换热器中导热油进口温度；T2（°C）：盐油换热器中导热油出口温度；T3（°C）：熔盐进口温度；T4（°C）：温度设置点（386 °C）；Cp导热油（J/kg·°C）=3.302·THTF+1363.28，这里导热油温度是两个测量仪器所测得结果的平均值。Cp熔盐（J/kg·°C）=0.165·T+1 450.12，此处冷盐的温度是测量仪器所测得结果和设置点的平均值。

储热过程中输入流量控制器的变量是冷盐的流量，由两个流量计测得：一个位于油盐换热器进口处，另一个位于其出口处。

流量控制回路检查熔盐的流量是否满足系统要求，体积流量和质量流量之间的转换公式如下。

Ρ熔盐（kg/m3）=-0.639 8·T（℃）+2090.1

Ρ导热油（kg/m3）=-0.90797·T（℃）+0.000 78116·T2 （℃）-2.367×10-6·T3（℃）+1083.25

（2）反馈温度控制器。该控制回路的功能是根据与冷盐设置点的温度差异来修正之前计算得到的流量，见图1。

控制回路通过范围控制油盐换热器出口阀门和冷盐泵。

2 放热工况运行控制回路

控制回路的功能是控制油盐换热器的导热油温度，将输送到蒸汽发生器中的导热油控制在一定温度。为了保证温度满足要求，热熔盐的流量按照导热油流量和预期焓值的函数进行调节。操作人员根据导热油的预期焓值调节熔盐流量，过程与储热工况类似。

有两路控制回路控制热熔盐的流量。

（1）流量控制器：按照进口导热油流量和温度计算热熔盐流量的设定点。计算依据油盐换热器中的焓值平衡（加热介质为熔盐，被加热介质为导热油）。

通过焓值平衡计算得到质量流量控制要求的数据：F导热油（kg/s）：导热油流量；F热盐（kg/s）：计算得到的热熔盐流量；T1（℃）：379 ℃；T2（℃）：导热油进口温度；T4（℃）：热器热熔盐进口管道温度；T3（℃）：换热器热熔盐出口管道温度；Cp导热油（J/kg·℃）=3.302·T+1363.28，导热油的温度认为是油盐换热器导热油进出口测量结果的平均值；Cp熔盐（J/kg·℃）=0.165·T+1450.12，热熔盐的温度认为是油盐换热器熔盐进出口测量结果的平均值。

输入到流量控制器的过程变量为两个流量计分别测得的熔盐流量。其中一个流量计位于换热器进口，另一个位于出口。

连同测得的体积流量，质量流量也必须可用。如果一个流量计出现故障，操作人员也可以不使用这个流量计，利用质量流量继续进行控制。流量控制回路检查熔盐的流量是否满足系统要求，体积流量和质量流量之间的转换公式如下。

Ρ熔盐（kg/m3）=-0.6398·T（?C）+2090.1

Ρ导热油（kg/m3）=-0.90797·T（?C）+ 0.00078116·T2（?C）-2.367×10-6·T3（?C）+1083.25

（2）温度反馈控制器。该控制回路的功能是根据导热油设置点温度（379 ?C）和实际温度之间的温差修正前面计算得到的流量。

控制回路通过范围控制油盐换热器出口阀门和热盐泵。

3 结语

槽式太阳能热发电电站储热系统油盐换热器控制性能直接影响整个储热系统的性能。该文通过对油盐换热器的两种运行模式进行分析研究，并分别设计出流量控制器和反馈控制器，能够有效地对油盐换热器进行控制，保证整个储热系统安全稳定运行，且性能优异。

参考文献

[1] 宋记锋，丁树娟.太阳能热发电站[M].北京：机械工业出版社，2013.

[2] 杨敏林，杨晓西，林汝谋，等.太阳能热发电技术与系统[J].热能动力工程，2008，23（3）：221-228.