《光熱發(fā)電熔鹽儲能系統(tǒng)技術規(guī)范》征求意見稿

1T/CIEPXXXX—2024光熱發(fā)電熔鹽儲能系統(tǒng)技術規(guī)范本文件規(guī)定了光熱發(fā)電熔鹽儲能系統(tǒng)（以下簡稱“儲能系統(tǒng)”）的總體要求、系統(tǒng)要求、性能要求、安全要求、施工安裝、調試驗收、操作維護。本文件適用于光熱發(fā)電站利用熔鹽作為儲能介質進行儲熱的儲能系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T3215石油、石化和天然氣工業(yè)用離心泵GB/T6075.7—2015機械振動在非旋轉部件上測量評價機器的振動第7部分：工業(yè)應用的旋轉動力泵（包括旋轉軸測量）GB/T19518爆炸性環(huán)境電阻式伴熱器GB/T29529—2013泵的噪聲測量與評價方法GB/T32348工業(yè)和商業(yè)用電阻式伴熱系統(tǒng)GB/T40104太陽能光熱發(fā)電站術語GB/T40821太陽能光熱發(fā)電站換熱系統(tǒng)檢測規(guī)范GB/T41087太陽能光熱發(fā)電站換熱系統(tǒng)技術要求GB50235工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1熔鹽泵moltensaltpump在熔鹽儲能系統(tǒng)中，用于循環(huán)熔鹽的泵。3.2熔鹽儲能系統(tǒng)moltensaltenergystoragesystem利用熔鹽的熱物理性質來存儲和釋放熱能的系統(tǒng)。3.3熔鹽罐moltensalttank在熔鹽儲能系統(tǒng)中用于儲存熔鹽的密封容器，包括高溫熔融鹽儲罐（簡稱“熱鹽罐”）和低溫熔融鹽儲罐（簡稱“冷鹽罐”熱鹽罐應具有儲存被集熱系統(tǒng)加熱后的熔融鹽的功能，冷鹽罐應具有儲存經(jīng)換熱器轉換冷卻后的熔融鹽的功能。3.4熔鹽防凝電加熱器moltensaltanti-freezeelectricheater安裝在熔鹽罐或管道上，用于防止熔鹽在低溫下凝固的電加熱設備。3.5蒸汽發(fā)生器steamgenerator將熔鹽儲存的熱能轉換為蒸汽的熱交換設備。3.6熔鹽泵moltensaltpump在高溫和腐蝕性環(huán)境下循環(huán)熔鹽，保證系統(tǒng)內熔鹽的連續(xù)流動和熱能的有效傳輸?shù)谋谩?T/CIEPXXXX—20243.7熔鹽管道m(xù)oltensaltpipeline輸送熔鹽的耐高溫、耐腐蝕管道系統(tǒng)，連接熔鹽罐、蒸汽發(fā)生器、熔鹽泵等設備形成閉合循環(huán)。4工作條件儲能系統(tǒng)應在以下條件工作：——環(huán)境溫度：-50℃~60℃?！鄬穸炔灰烁哂?5%?！０伟?000m、2000m、3000m、4000m、5000m分級?！畲箫L速不宜高于30m/s。5總體要求5.1熔鹽儲能系統(tǒng)包括熔鹽罐、熔鹽泵、油鹽換熱器、控制系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)。5.2儲能系統(tǒng)應具有存儲熱能，并向外界提供連續(xù)、穩(wěn)定熱能的功能。5.3儲能系統(tǒng)的最大溫變速率應滿足儲罐及油鹽換熱器等設備疲勞性能的要求。5.4儲能系統(tǒng)應具備在充熱過程中將儲熱介質壓力調整至儲熱系統(tǒng)安全水平的功能。5.5儲能系統(tǒng)有效儲熱容量應在全年平均氣溫、平均風速下進行計算?！~定工況下，儲熱系統(tǒng)熱效率應符合以下要求：——當單個儲罐容積小于2000m3時，不應低于95%;——當單個儲罐容積大于等于2000m3且小于5000m3時，不應低于98%;——單個儲罐容積大于等于5000m3時，不應低于98.5％。5.6儲能系統(tǒng)的充熱額定熱功率應滿足系統(tǒng)前端充熱功率的需求，儲熱系統(tǒng)的放熱功率應滿足系統(tǒng)后端用熱功率的需求。5.7儲能系統(tǒng)及設備壽命不應低于25年，全壽命周期內允許完全充放熱次數(shù)不應低于15000次。5.8在設計工況下，儲罐應能長期穩(wěn)定運行；不同工況切換時，儲罐應能安全穩(wěn)定運行。5.9儲能系統(tǒng)設計壓力和溫度不應低于正常運行時的最高工作壓力和溫度。6技術要求6.1熔鹽罐6.1.1儲罐應采用立式圓筒形鋼制焊接罐，應能承受25年使用年限內正常運行條件下傳熱工質的腐蝕，冷鹽罐材料的腐蝕裕量不應小于2mm，熱鹽罐材料的腐蝕裕量不應小于1.5mm。6.1.2儲罐內應具有進鹽均布裝置，儲罐內部的各向鹽溫應分布均勻，進鹽過程中，同一罐體內最高鹽溫與最低鹽溫差值不宜超過56℃。6.1.3儲罐底部對應側壁位置環(huán)墻應設置避免作用于隔熱基礎頂部集中荷載過大的措施。6.1.4儲罐本體與外部管道宜采用波紋管過渡連接結構。6.1.5保溫材料應采用導熱系數(shù)小、線膨脹系數(shù)小、具有足夠抗壓強度且耐久性好的材料。宜選用整體性好、不易破損的憎水性制成品；非憎水性材料應考慮濕度對導熱性能的影響。對于部分需要長期檢修的部位，宜采用預制成型的保溫材料。6.1.6儲罐應設置防止熔融鹽泄漏擴散的設施，宜采用儲罐下沉式布置或儲罐周邊設置圍堤。6.1.7儲罐基礎選型應根據(jù)儲罐的形式、荷載、地基條件、經(jīng)濟合理性等因素綜合考慮，宜采用外環(huán)墻式基礎。6.1.8儲罐基礎與罐體之間應設置隔熱層等隔熱保溫措施，并設置通風管等通風散熱措施。6.1.9儲罐基礎宜在儲罐底部與基礎隔熱層之間設置砂墊層，砂墊層宜采用質地堅硬的中、粗砂。6.1.10儲罐基礎應設置泄漏檢測裝置。6.2熔鹽泵6.2.1儲熱系統(tǒng)的熔融鹽泵應包括冷鹽泵、熱鹽泵、調溫泵等。3T/CIEPXXXX—20246.2.2冷鹽泵應具有向集熱系統(tǒng)泵入低溫熔融鹽的功能，熱鹽泵應具有向換熱系統(tǒng)泵入高溫熔融鹽的功能，調溫泵應具有調節(jié)換熱系統(tǒng)入口熔融鹽溫度的功能。6.2.3熔鹽泵宜采用立式懸吊式泵，并應具有在重力作用下完全排空熔融鹽介質的功能。6.2.4熔鹽泵電機應采用變頻電機，泵應采用調速泵。6.2.5熔鹽泵的流量、揚程、效率、汽蝕余量等技術要求應符合GB/T3215中對于立式懸吊泵的技術要求規(guī)定。6.2.6熔鹽泵的振動烈度應符合GB/T6075.7—2015的1組要求。6.2.7熔鹽泵的噪聲限值應符合GB/T29529—2013中C級的規(guī)定。6.2.8熔鹽泵的全壽命周期啟停次數(shù)不應少于30000次，并應滿足電站每日啟動和停止的需求。6.3油鹽換熱器以導熱油作為傳熱介質的間接儲熱系統(tǒng)中油鹽換熱器的型式、性能應符合GB/T41087的要求。6.4儀表和控制6.4.1儲熱系統(tǒng)的控制應納入電站主控制系統(tǒng)。6.4.2儲熱系統(tǒng)儀表與控制系統(tǒng)應能監(jiān)測以下內容：a)溫度：儲罐內熔融鹽、儲罐罐壁、儲罐罐頂、儲罐罐底、熔融鹽泵出口母管熔融鹽溫度、熔融鹽泵軸承、電機繞組溫度、熱鹽罐入口溫度、冷鹽罐入口溫度、儲熱系統(tǒng)除熔鹽罐外的設備出入口溫度及本體溫度、管道、閥門溫度、基礎通風管溫度等；b)冷鹽罐和熱鹽罐液位；c)熔融鹽泵出口母管流量和壓力；d)熔融鹽泵振動烈度；e)熔融鹽泵轉速。6.4.3儲熱系統(tǒng)應設置以下報警：a)儲罐內液位、溫度高低限報警；b)儲罐基礎通風管以及基礎溫度高限報警；c)儲熱系統(tǒng)設備、管道、閥門和儀表防凝溫度低限報警；d)熔鹽泵監(jiān)測溫度、振動高限報警；e)熔鹽泵超轉速和反轉報警；f)電伴熱裝置、防凝電加熱器（如有）超溫高限警報和過電流報警。6.4.4儲熱系統(tǒng)應具有以下聯(lián)鎖保護功能：a)熔融鹽泵的軸溫超限或振動超限時，能自動停機；b)儲罐液位低限時，泵能自動停機；c)儲罐內熔融鹽溫度及罐體溫度與電加熱器裝置的啟停聯(lián)鎖；d)儲熱系統(tǒng)內熔融鹽溫度與電伴熱裝置的啟停聯(lián)鎖。6.4.5每個儲罐應至少配置3臺液位計且至少2臺為雷達液位計，液位計應安裝在遠離泵入口、儲罐進鹽口等干擾測量的位置，雷達液位計應滿足以下要求：a)防護等級不應低于IP65的要求；b)輸出響應時間不應大于200ms；c)測量精度應優(yōu)于1級。6.4.6罐內熔融鹽溫度、罐壁溫度、罐頂溫度、罐底溫度、儲罐基礎、基礎通風管、防凝電加熱器殼體內部應采用熱電偶監(jiān)測，熱電偶應滿足以下要求：a)熱電偶精度等級應為1級；b)熱電偶應采用焊接插入式保護管。6.4.7儲罐及基礎的熱電偶布置應符合以下要求：a)儲罐內應至少配置3組多點式熱電偶測量罐內熔融鹽溫度，每組熱電偶從儲罐底部至直筒段最頂部均勻分布，間距不宜大于2m，且每組中有2個測點與底部接觸，即罐底有6個測點。b)儲罐罐壁應配置至少3層熱電偶測量壁溫，每層應沿圓周方向均勻分布，且不宜少于4個。c)儲罐罐頂應至少配置8個熱電偶測量罐頂溫度。4T/CIEPXXXX—2024d)通風管外壁面和混凝土上表面應均勻布置熱電偶，相鄰熱電偶的間距不應大于5m，且總數(shù)不應少于12個；e)儲罐保溫基礎上表面均勻配置熱電偶，相鄰熱電偶的間距不應大于4m。6.4.8熔融鹽泵出口母管流量應采用流量計進行監(jiān)測，流量計應符合以下要求：a)流量計宜選用超聲波流量計；b)流量計的測量精度應優(yōu)于1級。6.4.9熔融鹽泵出口母管壓力應采用壓力表、壓力變送器等壓力監(jiān)測裝置進行監(jiān)測，至少配置1臺，壓力表和壓力變送器應滿足以下要求：a)測量精度應優(yōu)于1級；b)宜選用隔膜式；c)壓力變送器輸出響應時間不應大于200ms。6.4.10熔融鹽泵的振動烈度應采用振動烈度測量儀進行監(jiān)測，每臺泵須供振動監(jiān)測點不少于3個，分別位于泵X、Y和Z三個方向。6.4.11熔融鹽泵的軸承、電機繞組溫度宜采用鉑熱電阻進行監(jiān)測，其精度允差等級應優(yōu)于A級，每臺泵軸承溫度測點不少于2個，電機繞組溫度測點不少于3個。6.4.12儲罐膨脹量應采用位移監(jiān)控裝置進行監(jiān)測，其精度應優(yōu)于1mm。6.5管道及閥門6.5.1熔鹽管道的最小尺寸不宜小于DN50。6.5.2公稱直徑不大于DN80的熔鹽管道坡度不宜小于3％。6.5.3熔鹽管道內熔融鹽介質流速宜為2m/s～4m/s。6.5.4閥門的選型和布置應避免熔融鹽在管道和閥門低點產生積鹽。6.5.5閥門宜設置單獨的伴熱裝置。6.5.6閥門的設置應滿足熔融鹽儲罐運行與啟停，檢修、維護和應急處置等工況變化的要求。6.5.7閥門應避免采用法蘭連接，宜采用對焊連接。6.5.8閥門的選型應滿足介質溫度、壓力、流量、流向、嚴密性的要求。6.5.9熔鹽閥門宜采用耐高溫耐熔鹽腐蝕的材質。6.5.10在任何工況下，閥門填料的最高溫度不應超過400℃。6.6輔助系統(tǒng)6.6.1疏放系統(tǒng)6.6.1.1疏放系統(tǒng)應包括疏鹽罐、疏鹽泵和配套閥門、管道和儀表等。6.6.1.2疏放系統(tǒng)應具有將儲熱系統(tǒng)除儲罐外的設備、管道、閥門和儀表中熔融鹽介質排放并輸送返回至冷/熱鹽罐的功能。6.6.2氮封系統(tǒng)6.6.2.1冷鹽罐、熱鹽罐、排鹽系統(tǒng)、換熱器等應根據(jù)防爆、抗氧化需求設置氮封系統(tǒng)；氮封系統(tǒng)應能夠避免因氮氣的注入而引起的儲罐超壓，當?shù)庀到y(tǒng)的設計不能避免因氮氣的注入而引起的超壓問題時，應在儲罐上設置合理的泄壓裝置。6.6.2.2氮封系統(tǒng)中的氮氣品質應滿足以下要求：——氣體含塵顆粒直徑≤3μm；——含塵量≤1mg/m3；——含油量（壓縮空氣制氮時）≤1ppm;——排氣壓力下露點≤-40℃。6.6.2.3氮封系統(tǒng)中的氮氣純度在99.9%以上；6.6.2.4鹽罐、換熱器氮氣壓力應穩(wěn)定在-400Pa（g）至2000Pa（g）之間。6.6.3防凝系統(tǒng)5T/CIEPXXXX—20246.6.3.1防凝系統(tǒng)應具有保證在各種運行工況下，防止熔融鹽在儲熱系統(tǒng)設備、管道、閥門和儀表中發(fā)生凝固的能力。6.6.3.2所有與熔融鹽介質接觸的設備、管道、閥門和儀表均應設置防凝裝置，防凝裝置可采用礦物絕緣（MI）電伴熱或其他電加熱裝置。6.6.3.3防凝裝置的工作功率不宜小于1.5倍的管道或設備在當?shù)仄骄L速和平均溫度下的表面散熱功率，冗余配置功率不宜小于50%工作功率。6.6.4預熱系統(tǒng)6.6.4.1預熱系統(tǒng)應具有在熔融鹽注入前加熱冷鹽罐和熱鹽罐，以保護其免受高溫熔融鹽損壞的功能。6.6.4.2預熱設備應采用空氣加熱方式并應能提供穩(wěn)定熱源，同時能夠調節(jié)空氣溫度。6.6.4.3預熱時，儲罐溫變溫速度不宜超過5℃/min且不宜超過56℃/h，整個罐體最高溫與最低溫相差不宜超過56℃。6.6.5電氣系統(tǒng)6.6.5.1儲熱系統(tǒng)額定功率200kW及以上的電動機宜采用中壓6kV（或10kV)電壓等級，200kW以下電動機采用低壓380/220V電壓等級。6.6.5.2額定功率2000kW及以上的電動機、2500kVA及以上的配電變壓器應設置差動保護。6.6.5.3儲罐區(qū)應設置閉合的接地網(wǎng)，與全廠主接地網(wǎng)連接成一個整體。每個儲罐本體應至少有兩點和接地網(wǎng)可靠連接。7試驗方法7.1儲能系統(tǒng)整體性能檢測應按XXX的規(guī)定進行。7.2熔鹽罐的檢測每間隔1h，記錄各測點的溫度，當測試過程中液位變化大于50mm時停止記錄，重復3次測量。7.3熔鹽泵的檢測7.3.1流量、揚程、效率、汽蝕余量的檢測應按GB/T3215規(guī)定的方法進行。7.3.2振動烈度檢測應按GB/T6075.7規(guī)定的方法進行。7.3.3噪聲檢測應按GB/T29529規(guī)定的方法進行。7.4油鹽換熱器的檢測應按GB/T40821規(guī)定的方法進行。7.5儀表和控制的檢測7.5.1報警檢測7.5