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光热发电项目中长轴熔盐泵的选型

2020.03.27 来自:华威泵业

据不完全统计,在首批20个光热发电示范项目中,18个采用熔盐储能,这是因为熔盐是很好的储热介质,所以被广泛应用。在利用熔盐蓄热的光热发电项目中,必然要用到长轴熔盐泵。长轴熔盐泵一般是单级或者多级熔盐泵,其液下深度比较长,在具体项目中,根据用途可以分为冷泵,热泵与调温泵。下面根据熔盐泵的主要参数简单讨论一下熔盐泵的选型。


一、介质

目前光热项目中使用的熔盐为经典的二组分熔盐,为60%NaNO3+40%KNO3的混合物,使用温度范围在220℃至590℃之间。液态熔盐的物性参数主要有密度、比热、动力粘度、导热系数等,这些物性参数可以根据经验公式计算或者查表得到。


二、设计温度

光热发电项目中有两个熔盐罐,一个是冷罐,其中熔盐的温度最高为400℃,另一个熔盐罐为热罐,其最高温度为595℃。因为长轴熔盐泵是装在熔盐罐上,因此,熔盐泵的设计温度根据熔盐的最高温度确定。一般来说装在热罐上的泵我们成为热泵,装在冷熔盐罐上的泵为冷泵,或者调温泵。


三、熔盐密度

冷盐泵与调温泵的设计温度为400℃,该温度下熔盐的密度为1905Kg/m3。热盐泵的设计温度595℃,该温度下熔盐的密度为1735Kg/m3。熔盐泵的功率与熔盐的密度成正比。


四、熔盐泵流量

熔盐泵的流量根据换热量计算得到,设计院习惯用质量流量,其单位为kg/s或者t/h,熔盐泵生产厂家习惯用体积流量,其单位为m3/h。设计选型过程中要注意流量的单位,需要是要根据熔盐的密度进行换算。


五、熔盐泵扬程

熔盐泵的扬程根据管路系统的阻力确定,有的设计院直接提供熔盐泵的扬程,扬程的单位是m,这种情况下我们需要落实该扬程是叶轮处的扬程还是熔盐泵出口的扬程,两个扬程差距一般有十多米。有的设计院给出的是熔盐泵的进口压力与出口压力,其单位为MPa,这种情况下我们要根据压差与熔盐的密度进一步计算熔盐泵的扬程。熔盐泵厂家提供的扬程指的是叶轮处的扬程,单位为m。需要特别指出的是,熔盐泵的扬程与熔盐的密度无关,假设熔盐泵的扬程为120m,无论用这台泵输送熔盐还是输送水,其扬程都是120m,与熔盐的密度基本没有关系。


六、液下深度

长轴熔盐泵的液下深度指的是从熔盐泵的进口到安装板下平面的距离,其单位为m或者mm,在确定熔盐泵的液下深度的时候,需要注意两个问题,一是注意液下深度是否包含过滤网的高度,二是要充分考虑熔盐泵的高温膨胀,对于热盐泵来说,热态的长度比冷态大概长200mm,确定液下深度的时候要详细计算得到。


七、功率

熔盐泵的功率主要有轴功率与配用功率,其单位为Kw。轴功率与熔盐泵的流量、扬程、密度、效率有关,可以计算或者通过试验得到。配用功率就是配套电机的功率,一般是根据熔盐泵的额定参数计算轴功率加上一定的余量确定,余量范围为10-20%。计算后根据熔盐泵的最大性能参数来核算,保证在最大性能参数的工况下电机不超载。


八、熔盐泵的效率

熔盐泵的效率一般指的是泵叶轮处的效率,没有考虑熔盐泵内部的沿程损失,有些项目要求熔盐泵的扬程为泵出口的扬程,这时要根据熔盐泵的液下深度与熔盐泵的内部阻力经过计算后进行修正。


九、熔盐泵的级数

光热项目用的长轴熔盐泵是单级或者多级,级数根据熔盐泵的流量与扬程来确定,总扬程除以级数即为单级扬程,单级扬程的确定一般保证其比转数在120到210之间,对于冷泵来说其扬程比较高,其单级比转数可能在100到120之间。


十、冷却方式

熔盐泵的冷却方式有风冷与水冷以及无冷却三种方式,要根据熔盐泵的结构、最高环境温度来确定,一般常用风冷。对于环境温度比较高的场合,水冷会更有效。


十一、润滑方式

熔盐泵可以采用润滑油润滑,也可以采用润滑脂润滑,各有优缺点,两种润滑方式都可以,因为润滑油容易更换,一般采用油润滑。


十二、熔盐泵的数量

低于光热项目来说,吸热器与蒸汽发生器只有一个,单台泵的流量不能满足要求,要采用多台泵并联的方式,目前的项目一般是采一用一备,两用一备或者三用一备,熔盐泵的数量应该根据总流量,扬程,熔盐泵的效率综合确定。


十三、熔盐泵的寿命

熔盐泵的设计寿命一般为30年,轴承的寿命为25000小时或者三年。


十四、其他问题

熔盐泵选型过程中还要涉及到熔盐泵的结构确定,密封方式的选择,主要部件材质选择等问题,熔盐泵临界转速确定等等,这部分工作由泵工程师来确定。


本文由华威泵业工程师供稿,欢迎批评指正,未经许可不得转载。




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