1598005384-f9c00b8492d7f4330216974bac4e6cb9 (Солнечные электрические станции. Р.Б. Ахмедов, И.В. Баум, В.А. Пожарнов, В.М. Чаховский, 1986u), страница 7

Не тановившиеся жимы Специальные эксперименты, проведенные на станции ЕигеИои. показали, что в паровопя- ных приемниках (в частности, прямоточного типа) возникают скачкообразные тепловые напряжения, привоояшие к скачкам нагрузки, а также плавание мест фазовых перехопов как межпу водой и паром, так и межпу насышенным и перегретым паром. Эти фазовые изменения сопровожпаются скачками в значениях коэффициента теа~оперепачи, постигающих целого поряцка: от 4000 в зоне перегретого пара до 50 000 Вт/ ~(м К) в зоне влажного лара. Это перегружает систему ре- 2, гулирования, что сознает чрезмерно высокие температурные напряжения в металлических конструкциях, а иногца привозит к их разрушению.

На работу приемника влияет как уровень, так и скорость изменений прихода солнечной рациации, Эти изменения могут постигать 2% в секунду при уровне от 100 по 800 Вт/м2 и вызывать как значительные изменения лопоже- ния зоны испарения, так и цлитепьно процолжаюшийся осцил- лируюший тепловой режим. Все это сознает цостаточные сло ности в регулировке, которая в бопьшинстве своем осушествля ется еше в ручном режиме, требует овецония специальных кпа- 38 „„ов и развернутой измерительной системы (89 термопар и 38 измерителей потока). ю и и те о яж н Механические напряжения, язанные с воздействием периоцических тепповых нагру7ок, ь~зывапи на станции Еше!!оз трешины и протечки в котле.

(!Пя их устранения пришлось изъять аварийные секции и улуч шить крепление котельных чруб, сцелав'его "мягким" ппя обеопечения попвижности при тепловом расширении. На станции йо!аг -1 эти!проблемы были еше более жестки. Температурные напряжения также привели к протечке фпаицевых соединений и к пригоранию изоляции на контуре паровой турбины, что заставило остановить станцию в середине июля 1982 г, почти на месяц.

В пальнейшем пля раца сосудов и клапанов пришлось применить электрообогрев, что снижало термические скачки и в то же время сокрашало периоп запуска. Термические напряжения во всей системе цопжшя были уменьшиться после запуока иа ионную мошность контура теппового аккумупирования, что позволяло попцерживать систему в поцогретом состоянии в ночное время. У ше а и сол и Работа системы приемника в условиях сниженного прихопа излучения оказалась очень сушествениой проблемой. Снижение инсоляции приводит к уменьшению скорости потока рабочей жипкости через приемник, а этот минимум не может стать нецопустимо низким В ряде случаев пришлось применить повторную и цаже многократную рециркуляцию жидкости в теплообменных панелях приемника.

Вд.ж задусди,„Желательно, чтобы время запуска станции после ночного перерыва было минимальным. Это позволяет постигать ьшксимума выработки электроэнергии. На пействуюших станциях Еите!!оз 3о!а~- 1 и зппзй|пе оио составляло 2 ч. Желательно также, чтобы короткие перерывы в поступлении прямой солнечной радиации несушественно влияли на работу прием и"ка Уменьшение времени запуска постигается снижением скорости прокачки рабочей жипкости через приемник, сокрашением ~пины труб, а также ввепеннем репиркуляции рабочей жипкости. Параметры рабочего тела также очень сушественны с этой точки зрения и буцут играть первостепенную роль при попиом сравнении работы станций с различными системами, которые прецполагается ввести в пальнейшем. тивнос те нового и а.

Постигнутый КПЙ нельзя рассматривать как уповлетворитепьиый пля станции промышлени'"'о назначения. Более того, даже цля цействуюших экспериментапьных станций он невысок. На повестке пня-вопрос о его комппексном повышении с учетом работы ТАС. 39 Емкость системы ак ли ования Для эксплуатационной гибкости нужна достаточна буферная емкость, однако опыт эксплуатируемых станций не пает возмокности сформулировать этот критерий однозначно. Очевипно только,что слишком заниженные емкости, такие, как у станции ЕщеНов (0,5 ч работы на теплоаккумуляторе), явно недостаточны. На ежность обо рвани Опыт работы ста~щий Зо[вт -1 н Сия показал наличие сложностей, связанных с подтеканием баков, разгерметизацией фланцевых соединений, насосов и помп Эти явления были множественными и связаны, по-видимому, с наличием тех же самых периодических тепловых напряжений и термических ударов, которые резрушительно пействуют на приемник радиации.

Особое внимание приходится уделять качест ву емкостей, нахоцящихся под давлением. тивность а ли овани Этот вопрос также важен с экономических позиций, особенно при использовании в качес ве рабочего теле приемника пера высоких параметров. На бо!ат -1 непосредственно на приемнике генерируется пар о 510 С/10, 3 МПа, е от системы аккумулирования только о 273 С, 2,7 МПа.

Общая эффективность термодинамического преобразования падает при этом от 35 до 25%. Аналогичная картина у станции СЕЯА=1п520 С, 10,0МПа от приемника, КПЙ 27,7% и'330 С, 1;53 МПа от аккумулятора, КП11 21%, а также и на других "пароводяных станциях: Епте!1оа и Зппвп[пе. Если же для аккумулирования иопопьзуется та же однофазная рабочая жидкость, что и и прие нике, например жидкий натрий или расплав соли, этой проблемы не возникеет и потерь КПЙ на стации аккумулирования не происходит. ~,ц~~э~~ и у,й * щ ртаьщий пароводяной цикл обладает хорошими характеристиками и препставляет значительный практический интерес.

Тем не менее пля мощных промышленных станций будущего наиболее вероятными кандидатами в качестве теплоносителей солнечного приемника являются расплавы солей и жидкий натрий. Так, после ввода в эксплуатацию СЭС в Барстоу рассматривается вопрос о целесообразности использования на СЭС второго поколения контура теплоотвопа от центрального приемника селевым теплоносителем [88[. По препварительным оценкам, применение такого теплоносителя позволит побиться значительно- го снижения капиталовложений в оборудование СЭС и понизить стоимость отпущенного киловатт-часа на 25У по сравнению с СЭС в Барстоу. Наиболее пригодным цля этих целой является 40 60% 1Ча1ЧО = 40% КИОТ термически стабильная по смесь 3 бОО и оС и имеющая невысокую стоимость. Несмотря на то что в высоких температурах имеет место частичное разложение ой смеси си с образованием нитритов, денный процесс не оказыметного влияния на харектеристики теплоносителя.

цвет заме Эксперимен имент по коррозионной активности показал, что взаимо- действие э ~е этой смеси с большинством конструкционных мате- риалов п приводит к их окислению; в ряде случаев образуется усто ч в й и ая защитная оксидная пленка, препятствующая разви- тию корр о розни. Перспективным материалом для элементов соля- рово контура является сплав 1псо1!оу 360 [80) . Отмечаются следующие преимушества расплава селитр как рабочего тела: очень высокие теплоаккумулируюшне характе- ригтик ; и и относительно низкая цена слабая химическея актив- Ф о ность при рабочих температурах (до 450 С], а отсюда и вы- сокая безопасность эксплуатации; достаточно высокий КП11 по термодинамическому циклу; принципиальная возможность экстраполяции системы на станции больш![к мощностей (по ссь- теи мегаватт), Экономический анализ СЭС башенного типа электрической мощностью 100-300 МВт с натрием в качестве теплоносите- ля первого контура показал, что при 13-часовом аккумулиро- вании СЭС данного типе могут быть конкурентоспособными со вновь создаваемыми ТЭС [80).

Применение натрия дает существенные преимушества перед водяным теплоносителем: элементы приемника и трубопрвводы ие работеют под высоким давлением, что позволяет уменьшить толщину стенок; СЭС не надо останавливать пля удаления на- кипи из трубок приемника, расположенного на большой высоте, и др, [88). Йля небольших солнечных установок (70-1000 кВт), ра- ботавших по циклу Генкина при теыпературах 575-657 К, ре комеидуют в качестве теплоносителя толуоп, который с уче том стабильности, доступности и стоимости обеспечивает наштучшие показатели (КПП 24%1[113Х Однако пожароопао ность этого теплоносителя, безусловно, дсшжна учитываться "ри проектировании и экстптуатацин оборудования. В качестве теплоносителя первого контура предложено также использовать стабильное до 400 С 'Ьшсло на кремнийорганической основе, Ч-ТНЕВМ 800 [131), разработчики СЭС ищут пути повышения их эффективности в направлении совершенствования параметров термопинамя- "еского цикла.

Так, например, в [117! предложена и рассмот- 6-1 рена схема термодинамического преобразования солнечной ене гии, заключающаяся в использовании двух гелиосистем, первая из которых обеспечивает' 40% подводимого в цикл тепла на уровне температуры испарения рабочею тела, а вторая выраб тывает тепло более высокого потенциала для пароперегревателей. Эксплуатация елементов преобразования лучистого пото на оптимальном уровне температур должна способствовать с женню потерь в окружающую среду и повышению ексергетичеокого КПД. Сравнительная оценка показателей различных тип СЭС с циклом Ренкина позволила сделать вывод о нецелесообразности повышения температуры подвода тепла в цикл больо ше 500 С при отсутствии топливного дублера вследствие резкого снижения КПЙ БП.

Здесь же отмечена перспективность в риантов с солевыми теплоносителем в первом крнтуре. Каждая из тепловых схем действующих СЭС обладает свои ми отличительными признаками и особенностями. На пяти из них применена одноконтурная схема с водяным паром в качес ве теплоносителя и рабочего тела. Режимы работы таких ста ций, как и двухконтуриых, будут иметь между собой много общего.

Режи б ~ СЭС Возможные режимы работы СЭС с использованием в качестве теплоаккумулируюшей среды расплавленной соли (как наиболее перспективного, на наш взгляд, теплоносителя) проиллюстрированы на рис. 12 на примере ста цииСЕЗА-1. В варианте 1 весь пар, вырабатываемый в приемнике, направляется в турбину. В варианте 2 весь получаемый пар используется для нагрева соли в системе аккумулирования. В варианте 3, когда уровень инсоляции недостаточен для выработки пара в приемнике, турбина работает от пара пониженных параметров, получаемого в теплообменнике за счет отвода тепла от расплавленной соли. В варианте 4 при достаточном уровне солнечной радиации вырабатываемый пар частично подается на турбину, частично в АТ 'на нагрев расплава соли.

В варианте В зарядки ТАС не происходит, а на турбину подается пар одновременно из солнечного парогенератора и из теплообменника системы аккумулирования. В варианте 6 часть пара расход~ется на разогрев солевого расплава, часть - подается на турбину. Одновремднно с зарядкой аккумулируюшей системы происходит ее разрядка с подачей пара пониженных параметров в турбину, И наконец, вариант 7- при пониженном уровне инсоляции весь вырабатываемый пар идет на разогрев теплоаккумулируюшей среды с одновременным разрядом аккумулятора.