الدليل الشامل لصمام الملح المنصهر

في عالم أنظمة الطاقة المتقدمة، تعد صمامات الملح المنصهر عنصرًا حاسمًا للتحكم في السوائل ذات درجة الحرارة المرتفعة والتي تعتبر مهمة لتخزين ونقل الطاقة. إن فهم كيفية تصميمها وكيفية عملها ومكان استخدامها يمكن أن يكون بمثابة مساعدة كبيرة للمهندسين وموظفي المشتريات في صناعات التحكم في السوائل والطاقة.

صمامات الملح المنصهر هي صمامات خاصة مصممة للتعامل مع درجات الحرارة المرتفعة والأملاح المنصهرة المسببة للتآكل. يتم استخدامها بشكل شائع في محطات الطاقة الشمسية المركزة (CSP) والتطبيقات الصناعية الأخرى التي تتضمن سوائل نقل الحرارة. ويجب أن تكون هذه الصمامات مصممة لمنع تصلب الملح، وتوفير العزل الحراري، واستخدام المواد التي يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية والتآكل.

وفي هذا المقال سنقدم تفاصيل تقنية صمامات الملح المنصهر ومميزاتها وفوائدها في صناعة الطاقة.

لماذا تختار تقنية الملح المنصهر: إحداث ثورة في الطاقة النظيفة وتخزين الطاقة الحرارية

تعمل محطات الطاقة الشمسية المركزة (CSP) عن طريق تركيز الطاقة الشمسية لتسخين السائل الحراري، والذي يقوم بعد ذلك بتشغيل توربين بخاري لتوليد الكهرباء. تعتمد كفاءة نظام تخزين الطاقة الحرارية على اختيار سائل نقل الحرارة. في حين أن الزيت الحراري والبخار يمكن أن يعملا كسوائل لنقل الحرارة، فإن الملح المنصهر يقدم مزايا مميزة.

مزايا الملح المنصهر في أنظمة الطاقة الشمسية المركزة

1. درجات حرارة تشغيل أعلى: يمكن أن تعمل أنظمة الملح المصهور عند درجات حرارة أعلى بـ 140-170 درجة مئوية من أنظمة الزيت الحراري. يسمح نطاق درجة الحرارة المتزايد هذا بنقل الحرارة وتخزينها بشكل أكثر كفاءة.

2. تحسين كفاءة محطة توليد الكهرباء: يمكن لمعلمات البخار ذات درجة الحرارة المرتفعة التي يتم تمكينها بواسطة الملح المصهور أن تعزز كفاءة محطة توليد الكهرباء بنسبة 4٪ تقريبًا. ويترجم هذا إلى زيادة سنوية في توليد الطاقة بنسبة 15%، مما يوفر فوائد اقتصادية كبيرة.

3. تخزين الطاقة المحسن: الخصائص الحرارية الفائقة للملح المنصهر تجعله وسيلة ممتازة لتخزين الطاقة. فهو يسمح لمحطات الطاقة الشمسية المركزة بتخزين الطاقة الحرارية الزائدة خلال النهار وإطلاقها خلال فترات انخفاض ضوء الشمس، مما يضمن استمرار إمدادات الطاقة.

4. عملية فعالة من حيث التكلفة: على الرغم من أن الإعداد الأولي لتكنولوجيا الملح المنصهر قد يكون أعلى، إلا أن الفوائد طويلة المدى، بما في ذلك الكفاءة الأعلى وزيادة إنتاج الطاقة، تؤدي إلى زيادة فعالية التكلفة الإجمالية.

5. موثوقية مثبتة: أظهرت التطبيقات العملية أن الأملاح المنصهرة ذات نقطة الانصهار المنخفضة أصبحت بشكل متزايد الخيار المفضل للعديد من شركات الطاقة الشمسية المركزة. موثوقيتها وكفاءتها تجعلها مناسبة لمشاريع الطاقة الشمسية واسعة النطاق.

التطبيقات العملية

• نقل الحرارة وتخزينها: إن قدرة الملح المصهور على تخزين الحرارة عند درجات حرارة عالية تسمح لمحطات الطاقة الشمسية المركزة بتوسيع قدراتها على توليد الطاقة إلى ما بعد ساعات النهار.

• زيادة الكفاءة: من خلال العمل في درجات حرارة أعلى، يمكن لمحطات الطاقة الشمسية المركزة التي تستخدم الملح المنصهر أن تحقق كفاءة أكبر في تحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة كهربائية.

• منافع اقتصادية: يؤدي تعزيز الكفاءة وزيادة إنتاج الطاقة السنوية إلى فوائد اقتصادية كبيرة، مما يجعل تكنولوجيا الملح المصهور خيارًا قابلاً للتطبيق لإنتاج الطاقة النظيفة على نطاق واسع.

ما هو الملح المنصهر؟

الملح المنصهر هو الحالة السائلة للأملاح غير العضوية. عند درجات الحرارة المرتفعة، تذوب هذه الأملاح إلى سوائل أيونية لها خصائص مثل الثبات الحراري العالي، وضغط البخار المنخفض، والسعة الحرارية الممتازة. خليط الملح المنصهر الأكثر شيوعاً المستخدم في محطات الطاقة الشمسية المركزة هو مزيج سهل الانصهار يتكون من 60% نترات الصوديوم و40% نترات البوتاسيوم. يبقى هذا الخليط سائلاً بين 265 درجة مئوية و565 درجة مئوية.

مبدأ تسخين الملح المنصهر

الفكرة وراء تسخين الملح المنصهر هي تسخين الملح ليلاً باستخدام كهرباء منخفضة التكلفة، وتخزين الحرارة في خزانات ذات درجة حرارة عالية، ثم استخدام الحرارة المخزنة أثناء النهار للتدفئة. هذا النظام فعال للغاية في تحويل الكهرباء الليلية منخفضة التكلفة إلى طاقة حرارية قابلة للاستخدام في تطبيقات التدفئة أثناء النهار.

غالبًا ما تُستخدم الأملاح المنصهرة في محطات الطاقة الشمسية المركزة (CSP) لتخزين الطاقة الحرارية مع الحد الأدنى جدًا من فقدان الطاقة لتوليد الكهرباء. كما أنها تستخدم كسوائل نقل الحرارة لتوليد الكهرباء من خلال التوربينات.

أنواع صمامات الملح المنصهر في توليد الطاقة الحرارية الشمسية

يمثل استخدام الملح المصهور كوسيلة لتخزين ونقل الطاقة الحرارية في توليد الطاقة الحرارية الشمسية تحديات فريدة بسبب نقطة التجمد العالية وطبيعته المسببة للتآكل القوية. وتكافح تقنيات الصمامات التقليدية للتكيف مع هذه الخصائص. إن خليط الملح الثنائي الشائع الاستخدام (60% NaNO3 + 40% KNO3) في أنظمة الطاقة الحرارية الشمسية لديه نقطة انصهار تبلغ 220 درجة مئوية ويبقى في حالة سائلة فوق 260 درجة مئوية، مع خصائص مؤكسدة قوية. تتراوح درجة حرارة التشغيل عادةً من 390 درجة مئوية إلى 575 درجة مئوية، مع درجة حرارة تصميمية تبلغ حوالي 600 درجة مئوية. تتسبب درجة الحرارة المرتفعة وبيئة الأكسدة القوية في أكسدة مواد إغلاق الصمامات التقليدية، وفقدان الوزن، والاسترخاء، مما يؤدي إلى تسرب خطير. ولذلك، تعد صمامات التبديل والتحكم ضرورية في خطوط أنابيب المعالجة لأبراج امتصاص الحرارة وخزانات تخزين الملح المنصهر البارد/الساخن لإدارة عمليات نقل الحرارة وتخزينها في محطات الطاقة الحرارية الشمسية.

تشمل الصمامات شائعة الاستخدام صمام بوابة الملح المنصهر، وصمام الكرة الأرضية من الملح المنصهر، وصمام فحص الملح المنصهر، وصمام فراشة الملح المنصهر، وصمام التحكم في الملح المنصهر. يجب أن تستوفي الصمامات المستخدمة في تطبيقات الملح المنصهر المتطلبات التالية:

• مقاومة درجات الحرارة العالية: مصممة لتحمل درجات حرارة تصل إلى 595 درجة مئوية. يبدأ الملح المنصهر في التصلب عند درجة حرارة أقل من 260 درجة مئوية، مما يجعل ساق الصمام غير صالح للعمل.

• الموصلية الحرارية العالية: التأكد من بقاء الملح المنصهر أعلى من نقطة التجمد.

• مقاومة ممتازة للتآكل: لتحمل البيئة المؤكسدة القوية للملح المنصهر.

دعونا نلقي نظرة على كل نوع من صمامات الملح المنصهر وكيفية عملها.

1. صمام بوابة الملح المنصهر

صمامات بوابة الملح المنصهر من سلسلة MSG مناسبة لأنابيب وسط الملح المنصهر في أنظمة توليد الطاقة الحرارية الشمسية، بضغوط اسمية تتراوح بين 150 و1500 رطل (PN16 وPN250)، ودرجات حرارة تشغيل تتراوح بين 29 و700 درجة مئوية. تُستخدم هذه الصمامات لقطع أو توصيل الوسائط أثناء تشغيل الأنابيب. طُوّرت هذه السلسلة من المنتجات بواسطة... THINKTANK الجمع بين التقنيات المتقدمة وخبرتنا الخاصة في تصنيع الصمامات ذات درجات الحرارة العالية.

ميزات سلسلة MSG

1. اختيار المادة العلمية

• لدرجات حرارة تصل إلى 400 درجة مئوية، يمكن تصنيع أجسام الصمامات من مادة WCB أو مادة A105 (المقابلة لمادة الأنابيب SA106B).

• بالنسبة لدرجات الحرارة التي تزيد عن 400 درجة مئوية، يتم تصنيع أجسام الصمامات من مواد CF8C أو F347 (المقابلة لمادة الأنابيب SA376 TP347H).

2. مقعد الصمام والقرص

تستخدم مقاعد الصمام سبائك صلبة من الأقمار الصناعية أو غيرها من المواد الصلبة السطحية. يتم استخدام مستويات صلابة مختلفة، مع استخدام مواد أكثر صلابة لمقاعد الصمام.

3. تصلب السطح

تم تقوية أسطح ساق الصمام والمكونات الداخلية لتحسين المتانة ومقاومة التآكل أثناء التشغيل.

4. التعبئة ذات درجة الحرارة العالية:

مواد التعبئة المستخدمة هي معادن تتحمل درجات الحرارة العالية والمقاومة للأكسدة، وهي متوافقة مع الملح المنصهر.

5. ميزات التصميم

إن صمامات بوابة الملح المنصهر لدينا لديها تجويف سفلي وهيكل قطع القرص، والذي يمكن أن يمنع تراكم السوائل، ويسهل التشغيل السهل، ويضمن الختم المحكم.

قائمة المواد لصمام بوابة الملح المنصهر

الموديل	مادة الجسم/غطاء المحرك	مقعد صمام	المواد الجذعية	التغليف	درجة حرارة التشغيل (° C)
MSG/C	A216 غرام. وب/A105	سبائك الصلب الصلبة	فولاذ مقاوم للصدأ نيترة الصلب	مواد مقاومة لدرجات الحرارة العالية ومضادة للأكسدة	≤ 400
MSG/S	CF8C/F347	سبائك الصلب الصلبة	F347	مواد مقاومة لدرجات الحرارة العالية ومضادة للأكسدة	400 <درجة الحرارة ≥ 700

مواصفات الأداء

الموديل	الضغط الاسمي (الأم)	ضغط اختبار القشرة (MPa)	ضغط اختبار المقعد (MPa)
مسغ/ج/16	1.6	2.4	1.76
مسغ/ج/25	2.5	3.8	2.75
مسغ/ج/40	4.0	6.0	4.40
مسغ/ج/64	6.4	9.6	7.00
مسغ/ج/100	10.0	15.0	11.00
مسغ/ج/160	16.0	24.0	17.60
مسغ/ج/250	25.0	37.5	27.50
مسغ/ج/150	150LB	3.1	2.20
مسغ/ج/300	300LB	7.8	5.60
مسغ/ج/600	600LB	15.3	11.20
مسغ/ج/900	900LB	23.1	16.90
مسغ/ج/1500	1500LB	37.5	27.50

أبعاد صمام بوابة الملح المنصهر PN16-PN100

القطر الاسمي (DN)	PN16-25				PN40				PN64				PN100
الحجم (مم)	L (مم)	دليل H (مم)	القيام (مم)	H كهربائي/آلي (مم)	L (مم)	دليل H (مم)	القيام (مم)	H كهربائي/آلي (مم)	L (مم)	دليل H (مم)	القيام (مم)	H كهربائي/آلي (مم)	L (مم)	دليل H (مم)	القيام (مم)	H كهربائي/آلي (مم)
DN10	79	258	100	608	79	258	100	658	79	258	100	658	79	258	100	658
DN15	79	258	100	608	79	258	100	658	79	258	100	658	79	258	100	658
DN20	92	269	100	619	92	269	100	669	92	269	100	669	92	269	100	669
DN25	111	297	125	619	111	297	125	697	111	297	125	697	111	297	125	697
DN32	120	336	160	686	120	336	160	736	120	336	160	736	120	336	160	736
DN40	120	346	160	696	120	346	160	746	120	346	160	746	120	346	160	746
DN50	140	383	180	733	140	383	180	793	140	383	180	793	140	383	180	793
DN65	265	493	240	813	280	511	300	831	280	570	300	890	280	570	300	890
DN80	280	555	280	855	310	535	320	855	310	618	320	938	310	618	300	938
DN100	300	620	320	940	350	648	350	968	350	695	350	1015	350	750	350	1015
DN125	325	734	320	1054	400	680	400	1054	400	772	400	1062	400	801	400	1070
DN150	350	760	350	1088	450	760	450	1088	450	813	450	1133	450	809	450	1260
DN175	375	840	400	1159	500	870	500	1250	500	826	500	1276	500	826	500	1276
DN200	400	941	450	1260	550	960	500	1550	550	1032	600	1472	550	1030	600	1472
DN250	450	1090	450	1530	650	1110	550	1675	650	1199	700	1639	650	1180	600	1652
DN300	500	1211	550	1650	750	1235	600	1816	750	1302	-	1752	750	1265	800	1762
DN350	550	1365	600	1805	850	1376	700	2242	850	1462	-	1912	850	1462	800	1912
DN400	600	1477	650	1927	950	-	-	2615	950	-	-	2988	950	1620	-	2082
DN450	650	1665	700	2115	1050	-	-	2645	1050	-	-	3303	1050	-	-	2184
DN500	700	1822	800	2272	1150	-	-	2675	1150	-	-	3470	1150	-	-	2488
DN600	800	2096	-	2546	1350	-	-	-	1350	-	-	3834	1350	-	-	2915
DN700	900	-	-	3196	1450	-	-	-	1450	-	-	3320	-	-	-	-
DN800	1000	-	-	3400	1650	-	-	-	1650	-	-	3694	-	-	-	-
DN900	1100	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
DN1000	1200	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

أبعاد صمام بوابة الملح المنصهر PN160-PN250

القطر الاسمي (DN)	PN160				PN250
الحجم (مم)	L (مم)	دليل H (مم)	القيام (مم)	H كهربائي/آلي (مم)	L (مم)	دليل H (مم)	القيام (مم)	H كهربائي/آلي (مم)
DN10	92	269	100	619	92	269	100	619
DN15	111	297	125	647	111	297	125	647
DN20	111	297	125	647	111	297	125	647
DN25	120	336	160	686	120	336	160	686
DN32	120	346	160	686	120	346	160	686
DN40	140	383	180	733	140	383	180	733
DN50	178	430	200	780	178	430	200	780
DN65	340	575	300	895	419	700	300	750
DN80	390	612	350	940	470	760	300	810
DN100	450	723	400	1040	546	852	400	900
DN125	525	792	400	1232	673	1000	400	1120
DN150	600	940	550	1380	705	1130	400	1240
DN200	750	1140	700	1590	832	1280	650	1320
DN250	850	1267	800	1867	991	1450	700	1510
DN300	965	1315	800	1915	1130	1680	900	1740
DN350	1029	2050	900	2100	1257	2080	900	2130
DN400	1130	-	-	2250	1384	-	-	2280
DN450	1219	-	-	2365	1537	-	-	2395
DN500	1321	-	-	2715	1664	-	-	2745
DN600	1549	-	-	2790	1943	-	-	2820

أبعاد صمام بوابة الملح المنصهر 150-600 رطل

القطر الاسمي (DN)	150LB				300LB				600LB
الحجم (مم)	L (مم)	دليل H (مم)	القيام (مم)	H كهربائي/آلي (مم)	L (مم)	دليل H (مم)	القيام (مم)	H كهربائي/آلي (مم)	L (مم)	دليل H (مم)	القيام (مم)	H كهربائي/آلي (مم)
DN10	79	258	100	658	79	258	100	658	79	258	100	658
DN15	79	258	100	658	79	258	100	658	79	258	100	658
DN20	92	269	100	669	92	269	100	669	92	269	100	669
DN25	111	297	125	697	111	297	125	697	111	297	125	697
DN32	120	336	160	736	120	336	160	736	120	336	160	736
DN40	120	346	160	746	120	346	160	746	120	346	160	746
DN50	140	383	180	733	140	383	180	733	140	383	180	733
DN65	265	465	240	813	241	480	250	830	330	519	280	869
DN80	280	555	280	875	283	528	250	878	356	564	280	1014
DN100	300	620	300	940	305	600	280	950	432	624	350	1074
DN125	325	734	320	1054	381	703	350	1053	508	701	400	1151
DN150	350	768	350	1088	403	732	350	1082	559	771	450	1221
DN200	400	941	400	1260	419	915	400	1265	660	978	550	1428
DN250	450	1090	450	1530	457	1050	450	1400	787	1097	600	1547
DN300	500	1211	450	1650	502	1194	500	1544	838	1235	700	1685
DN350	550	1365	550	1805	762	1310	600	1660	889	1320	750	1770
DN400	600	1477	600	1927	838	1460	700	1810	991	-	-	1945
DN450	650	1665	650	2115	914	-	-	2150	1092	-	-	2080
DN500	700	1822	700	2272	991	-	-	2442	1194	-	-	2360
DN600	800	2096	800	2546	1143	-	-	2896	1397	-	-	2732
DN700	900	-	-	3196	1346	-	-	3230	1549	-	-	3512
DN800	1000	-	-	3400	1524	-	-	3450	1778	-	-	3961
DN900	1100	-	-	3659	1727	-	-	3910	2082	-	-	4410
DN1000	1200	-	-	4023	-	-	-	4130	2286	-	-	4820

أبعاد صمام بوابة الملح المنصهر 900-1500 رطل

القطر الاسمي (DN)	900LB				1500LB
الحجم (مم)	L (مم)	دليل H (مم)	القيام (مم)	H كهربائي/آلي (مم)	L (مم)	دليل H (مم)	القيام (مم)	H كهربائي/آلي (مم)
DN10	92	269	100	619	92	269	100	619
DN15	111	297	125	647	111	297	125	647
DN20	111	297	125	647	111	297	125	647
DN25	120	336	160	686	120	336	160	686
DN32	120	346	160	686	120	346	160	686
DN40	140	383	180	733	140	383	180	733
DN50	178	430	200	780	178	430	200	780
DN65	419	670	280	720	419	700	280	750
DN80	381	730	300	780	470	760	300	810
DN100	457	822	350	870	546	852	350	900
DN125	559	970	400	1090	673	1000	400	1120
DN150	610	1100	500	1210	705	1130	500	1240
DN200	737	1250	650	1290	832	1280	650	1320
DN250	838	1420	700	1480	991	1450	700	1510
DN300	965	1650	900	1710	1130	1680	900	1740
DN350	1029	2050	900	2100	1257	2080	900	2130
DN400	1130	-	-	2250	1384	-	-	2280
DN450	1219	-	-	2365	1537	-	-	2395
DN500	1321	-	-	2715	1664	-	-	2745
DN600	1549	-	-	2790	1943	-	-	2820

2. صمام الكرة الأرضية للملح المصهور المستقيم

صمامات الكرة الأرضية ذات التدفق المستقيم من سلسلة MSGT، والمصنوعة من الملح المنصهر، مصممة للعمل في ضغوط اسمية تتراوح بين 150 و1500 رطل (PN16 وPN250)، ودرجات حرارة تشغيل تتراوح بين 29 و700 درجة مئوية. تُستخدم هذه الصمامات لفصل الوسط في أنابيب الملح المنصهر في أنظمة توليد الطاقة الحرارية الشمسية. THINKTANKتتمتع صمامات الكرة المستقيمة من شركة 's بالخصائص الهيكلية التالية.

1. لا يوجد تراكم للسوائل ومقاومة منخفضة للتدفق

   • تصميم: تصميم التركيب يضمن عدم تراكم السوائل والحد الأدنى من مقاومة التدفق، أي ما يعادل مقاومة خط الأنابيب نفسه.

2. اختيار المواد العلمية

   • درجة الحرارة ≥ 400 درجة مئوية: يمكن تصنيع جسم الصمام من مواد WCB أو A105، والتي تتوافق مع مادة خط الأنابيب SA106B.

   • درجة الحرارة> 400 درجة مئوية: يمكن تصنيع جسم الصمام من مواد CF8C أو F347، والتي تتوافق مع مادة خط الأنابيب SA376 TP347H.

3. مقعد صمام متين

   • المواد : تستخدم مقاعد الصمام سبائك صلبة من الأقمار الصناعية أو مواد أخرى تصلب السطح.

   • عسر الماء: يتم استخدام مستويات صلابة مختلفة لمقعد الصمام والقرص، مع استخدام المادة الصلبة لمقعد الصمام لتعزيز المتانة.

4. سطح صلب

   • جذع الصمام والداخلية: تخضع أسطح ساق الصمام والأجزاء الداخلية لمعالجة تصلب السطح لتحسين مقاومة التآكل وطول العمر.

5. التعبئة ذات درجة الحرارة العالية

   • المواد : تستخدم تعبئة الصمام مواد معدنية مقاومة للحرارة العالية والأكسدة ومتوافقة مع الملح المصهور، مما يضمن إغلاقًا موثوقًا به.

الميزات التقنية الرئيسية

• تتحمل كامل التصميم المستقيم:

  • كفاءة التدفق: يضمن التصميم المستقيم الكامل للتجويف المقترن بمكشطة الأخدود الحلقي الأساسية للصمام وهيكل الختم المستدق الحد الأدنى من مقاومة التدفق ويمنع تراكم السائل في أي موضع تركيب.

• اختيارات المواد الأمثل:

  • لتطبيقات ≥ 400 درجة مئوية: A216WCB (الفولاذ المصبوب) وA105 (الفولاذ المطروق) مناسبان لدرجات حرارة تصل إلى 400 درجة مئوية، ويتوافقان مع مادة خط الأنابيب SA106B.

  • لتطبيقات > 400 درجة مئوية: يتم اختيار CF8C (فولاذ مقاوم للصدأ عالي الحرارة) وF347 (فولاذ الكروم الأوستنيتي) لدرجات حرارة تتجاوز 400 درجة مئوية، بما يتوافق مع مادة خط الأنابيب SA376 TP347H.

• متانة محسنة:

  • مقاعد الصمام والأقراص: استخدام الأقمار الصناعية أو غيرها من السبائك الصلبة، مع تفضيل استخدام مواد أكثر صلابة لمقاعد الصمامات، يضمن طول العمر وتقليل التآكل.

  • تصلب السطح: تعمل هذه المعالجة على جذع الصمام والمكونات الداخلية على تعزيز متانتها ومقاومتها للتآكل الناتج عن درجات الحرارة العالية.

• الختم الفعال:

  • التعبئة ذات درجة الحرارة العالية: تستخدم مواد التعبئة المعدنية المقاومة لدرجات الحرارة العالية والأكسدة، المتوافقة مع الملح المنصهر، للحفاظ على ختم فعال في الظروف القاسية.

3. صمام الكرة الأرضية من النوع Y بالملح المنصهر

يمكن تركيب صمام التوقف من النوع Y للملح المنصهر من سلسلة MSYG بالتوازي مع خطوط الأنابيب. بالمقارنة مع الصمام الكروي الملحي المصهور المستقيم، فإنه يتمتع بمقاومة تدفق أكبر وقد يحتوي على كمية صغيرة من تراكم السائل. في الوقت الحاضر، يتم استخدام هذا الصمام على نطاق واسع في ظروف عمل الملح المنصهر.

4. صمام فحص الملح المنصهر

تم تصميم صمام فحص الملح المنصهر من سلسلة MSC للاستخدام في خطوط أنابيب الملح المنصهر المتوسطة داخل أنظمة الطاقة الشمسية المركزة. إنها مناسبة للضغوط الاسمية التي تتراوح من 150 رطل إلى 1500 رطل (PN16 إلى PN250) ودرجات حرارة التشغيل بين 29 درجة مئوية و700 درجة مئوية. يتم استخدام الصمام كجهاز أمان لمنع الوسيط من التدفق للخلف.

5. صمام فراشة الملح المنصهر

توفر صمامات فراشة الملح المنصهر أداءً موثوقًا، وإغلاقًا محكمًا، والحد الأدنى من الصيانة لمشغلي محطات الطاقة الشمسية المركزة (CSP) الذين يستخدمون الملح المنصهر. تعتبر هذه الصمامات ضرورية في العمليات الصناعية أو تخزين الطاقة الحرارية لتوليد الطاقة، وهي قادرة على تحمل درجات الحرارة من 260 درجة مئوية (500 درجة فهرنهايت) إلى 600 درجة مئوية (1,112 درجة فهرنهايت).

الرئيسية الميزات والفوائد

1. مقاومة درجات الحرارة: يمكن أن تعمل هذه الصمامات بكفاءة ضمن نطاق درجات الحرارة القصوى المطلوبة لتطبيقات الطاقة الشمسية المركزة، مما يضمن بقاء الملح المنصهر في حالة سائلة ويمنع تصلبه.

2. الختم ومنع التسرب: يعمل تصميم وهيكل التغليف القياسي من مادة Thermiculite والتعبئة المركبة على القضاء بشكل فعال على احتمالية التسرب، حتى في ظل ظروف درجات الحرارة العالية والضغط العالي. يضمن تصميم الإزاحة الثلاثية أن القرص لا يتصل بالمقعد إلا عند نقطة الإغلاق النهائية، مما يقلل من التآكل ويطيل عمر الصمام.

3. المتانة والصيانة: يضمن البناء القوي لصمامات الفراشة الثلاثية الإزاحة المتانة على المدى الطويل والحد الأدنى من متطلبات الصيانة. يعد هذا أمرًا ضروريًا لتقليل تكاليف التشغيل ووقت التوقف عن العمل في محطات الطاقة الشمسية المركزة.

4. المقاومة للتآكل: توفر المواد المستخدمة في بناء هذه الصمامات مقاومة ممتازة للطبيعة المسببة للتآكل للملح المنصهر، مما يضمن أداءً موثوقًا به طوال فترة خدمة الصمام.

5. ضيق الختم: يوفر تصميم الإزاحة الثلاثي ختمًا من المعدن إلى المعدن يكون محكمًا وموثوقًا به، وهو ضروري للحفاظ على سلامة نظام الطاقة الشمسية المركزة ومنع تسرب الملح المنصهر.

التطبيق في أنظمة الطاقة الشمسية المركزة:

• أبراج امتصاص الحرارة: يتم استخدام صمامات الفراشة ذات الإزاحة الثلاثية للتحكم في تدفق الملح المنصهر عبر أبراج امتصاص الحرارة، مما يضمن كفاءة نقل الحرارة وتخزينها.

• خزانات تخزين الملح المنصهر البارد والساخن: تقوم هذه الصمامات بإدارة التدفق بين صهاريج التخزين وبقية نظام الطاقة الشمسية المركزة، مما يحافظ على درجات الحرارة المطلوبة ويمنع التصلب.

• المبادلات الحرارية والمضخات: لضمان التحكم الدقيق في التدفق والتشغيل الموثوق، تعد هذه الصمامات مكونات أساسية في أنظمة المبادلات الحرارية والمضخات لمحطات الطاقة الشمسية المركزة.

6. صمام التحكم بالملح المنصهر

يتم استخدام صمام التحكم بالملح المنصهر من سلسلة MSCV في خطوط الأنابيب المتوسطة للملح المنصهر ضمن أنظمة الطاقة الشمسية المركزة. إنها مناسبة للضغوط الاسمية التي تتراوح من 150 رطل إلى 1500 رطل (PN16 إلى PN250) ودرجات حرارة التشغيل بين 29 درجة مئوية و700 درجة مئوية. يتم استخدام هذا الصمام لتنظيم معدل التدفق للوسط المتحكم فيه، مما يضمن بقاء معلمات العملية عند القيم المحددة.

القطر الاسمي (DN)	150LB		300LB		600LB		900LB		1500LB
الحجم (مم)	L	H	L	H	L	H	L	H	L	H
DN10	170	739	170	739	170	739	170	739	170	739
DN15	170	739	170	739	170	739	170	739	170	739
DN20	170	739	170	739	170	739	170	739	170	739
DN25	170	739	170	739	170	739	170	739	170	739
DN32	200	787	200	787	200	787	200	787	200	787
DN40	200	787	200	787	200	787	200	787	200	787
DN50	250	806	250	806	250	806	250	806	250	806
DN65	216	804	292	859	336	859	360	835	360	865
DN80	241	822	368	898	406	898	419	945	419	975
DN100	292	878	356	944	432	944	457	1125	546	1155
DN125	356	900	400	1004	508	1004	559	1210	673	1240
DN150	406	921	444	1115	634	1115	670	1318	705	1398
DN200	495	1025	544	1242	660	1242	737	1419	832	1479
DN250	622	1273	622	1273	622	1273	622	1537	991	1567
DN300	698	1391	711	1572	838	1572	965	1556	1130	1586
DN350	-	-	-	-	-	-	1029	1690	1257	1720
DN400	-	-	-	-	-	-	1092	1824	1406	1854

شرح المميزات:

1. قرص المكبس الموجه

يتم توجيه القرص من الأعلى والأسفل، مما يشكل قرصًا من نوع المكبس يتم توجيهه بالكامل داخل تجويف جسم الصمام. يزيل هذا التصميم مشاكل مثل الالتصاق والخدوش السطحية واهتزاز القرص الناتج عن القوى المختلفة.

2. اتصالات الغرفة العليا

يتم دائمًا توصيل الحجرة العلوية بالمدخل، مما يمنع تراكم السائل في الحجرة الوسطى، مما قد يؤدي إلى عدم كفاية شوط الصمام. تقوم الحجرة السفلية بضبط التدفق، مما يوفر قدرة تدفق قوية.

3. اختيار المواد

بالنسبة لدرجات حرارة التصميم ≥400 درجة مئوية، يمكن تصنيع جسم الصمام من مواد WCB أو A105 (المقابلة لمواد الأنابيب SA106B). بالنسبة لدرجات الحرارة التصميمية التي تزيد عن 400 درجة مئوية، يمكن تصنيع جسم الصمام من مواد CF8C أو F347 (المقابلة لمادة الأنابيب SA376 TP347H).

4. مقعد من السبائك الصلبة

مقعد الصمام مصنوع من سبيكة صلبة من الأقمار الصناعية أو غيرها من المواد الصلبة السطحية، مع صلابة مختلفة للمقعد والقرص، باستخدام المواد الصلبة للمقعد.

5. تصلب السطح

يتم تصلب سطح ساق الصمام والأجزاء الداخلية.

6. التعبئة ذات درجة الحرارة العالية

إن تعبئة الصمام مصنوعة من مواد معدنية مقاومة للأكسدة بدرجة حرارة عالية ومتوافقة مع الملح المنصهر.

أبعاد صمام التحكم بالملح المنصهر 150-1500 رطل

القطر الاسمي (DN)	150LB		300LB		600LB		900LB		1500LB
الحجم (مم)	L	H	L	H	L	H	L	H	L	H
DN10	140	743	140	743	140	743	140	743	140	743
DN15	140	743	140	743	140	743	140	743	140	743
DN20	140	743	140	743	140	743	140	743	140	743
DN25	140	743	140	743	140	743	140	743	140	743
DN32	180	797	180	797	180	797	180	797	180	797
DN40	180	797	180	797	180	797	180	797	180	797
DN50	250	807	250	807	250	807	250	807	250	807
DN65	266	804	342	859	360	859	360	835	360	865
DN80	291	822	368	898	406	898	419	945	419	975
DN100	342	878	406	944	482	944	457	1125	546	1155
DN125	431	900	475	1004	583	1004	559	1210	673	1240
DN150	481	921	519	1115	634	1115	610	1318	705	1398
DN200	570	1025	634	1242	725	1242	737	1419	832	1479
DN250	722	1273	722	1273	722	1273	838	1537	991	1567
DN300	798	1391	811	1572	938	1572	965	1586	1130	1586
DN350	-	-	-	-	-	-	1029	1690	1257	1720
DN400	-	-	-	-	-	-	1092	1824	1406	1854

أداء صمامات الملح المنصهر

تعد صمامات الملح المنصهر ذات درجة الحرارة العالية مكونات مهمة تؤثر بشكل كبير على استقرار وموثوقية نظام الطاقة الشمسية المركزة (CSP) بأكمله. فيما يلي مؤشرات الأداء الرئيسية لصمامات الملح المنصهر ذات درجة الحرارة العالية.

• مقاومة الضغط: يجب أن تتحمل هذه الصمامات ضغوط العمل العالية، عادة حوالي 10-20 ميجا باسكال.

• مقاومة الحرارة: يجب أن تعمل الصمامات بشكل جيد في البيئات ذات درجات الحرارة العالية، عادة ما بين 600-700 درجة مئوية.

• التحكم في التدفق: يجب أن تتمتع هذه الصمامات بالتحكم الدقيق في التدفق لضمان استقرار النظام وموثوقيته.

• أداء الختم: يجب أن تغلق الصمامات جيدًا لمنع تسرب الوسط.

• مقاومة التآكل: يجب أن تتمتع صمامات الملح المنصهر ذات درجة الحرارة العالية بمقاومة جيدة للتآكل لتحمل الطبيعة المسببة للتآكل للملح المنصهر.

تطبيقات صمامات الملح المنصهر ذات درجة الحرارة العالية في توليد الطاقة الحرارية الشمسية الجديدة

تتمتع صمامات الملح المنصهر ذات درجة الحرارة العالية بمجموعة واسعة من التطبيقات في توليد الطاقة الحرارية الشمسية الجديدة. وهنا بعض التطبيقات.

1. توليد الطاقة الحرارية الشمسية: في أنظمة الطاقة الحرارية الشمسية، تُستخدم عادةً صمامات الملح المنصهر ذات درجة الحرارة العالية في أنظمة تجميع الحرارة الشمسية للتحكم في تدفق ودرجة حرارة الوسط.

2. توليد الطاقة النووية: في توليد الطاقة النووية، تُستخدم هذه الصمامات بشكل شائع في أنظمة التبريد للتحكم في تدفق ودرجة حرارة وسط التبريد.

3. توليد طاقة الكتلة الحيوية: في توليد طاقة الكتلة الحيوية، غالبًا ما تستخدم صمامات الملح المنصهر ذات درجة الحرارة العالية في غرف الاحتراق وأنظمة استعادة الحرارة المهدرة للتحكم في تدفق ودرجة حرارة الوسط.

درجة حرارة التشغيل

يمكنك تحقيق درجات حرارة عمل مختلفة باستخدام مخاليط ملح مختلفة.

1. الملح البارد: يُحفظ عند درجة حرارة 752 درجة فهرنهايت (400 درجة مئوية)، ويُخزن في صهاريج تخزين الملح، ويُسخن لإبقاء الملح فوق درجة حرارة التصلب.

2. الملح الساخن: يُحفظ عند درجة حرارة 1112 درجة فهرنهايت (600 درجة مئوية)، ويُخزن في خزان مخرج، ويكون جاهزًا لتوليد الطاقة.

يمكنك تكوين الملح المنصهر من نوعين من المخاليط: مخاليط ثنائية وثلاثية سهلة الانصهار من أملاح مختلفة.

• خليط ثنائي من نترات الصوديوم / نترات البوتاسيوم: يستخدم هذا الخليط عادة ضمن نطاق درجة حرارة من 509 درجة إلى 1049 درجة فهرنهايت (265 درجة إلى 565 درجة مئوية) للتأكد من أن لديك هامش أمان كافٍ فوق نقطة التجمد. ومع ذلك، يبدأ هذا الملح في التحلل فوق 1049 درجة فهرنهايت (565 درجة مئوية) وسوف يتحلل ببطء إلى نيتروجين وأكاسيد النيتروجين بعد درجة الحرارة هذه.

• خليط ثلاثي من نترات الليثيوم / نترات الصوديوم / نترات البوتاسيوم: هذا البديل له نقطة انصهار سهلة الانصهار تبلغ 130 درجة مئوية (266 درجة فهرنهايت). بالمقارنة مع الخليط الثنائي، فإن عيبه هو أنه يمكنك استخدامه فقط حتى درجة حرارة قصوى تبلغ حوالي 932 درجة فهرنهايت (500 درجة مئوية). فوق 500 درجة مئوية (932 درجة فهرنهايت)، تبدأ نترات الليثيوم في التحلل. كما أن هذا المزيج أغلى من أملاح الصوديوم أو البوتاسيوم.

توصيات لاستخدام الملح المصهور:

1. يجب أن تكون درجة حرارة السائل على الأقل 20 درجة إلى 30 درجة مئوية (36 درجة إلى 54 درجة فهرنهايت) فوق نقطة الانصهار لتقليل خطر التجمد بسبب البقع الباردة المحتملة.

2. حافظ على درجة حرارة التشغيل القصوى للملح على الأقل 20 درجة مئوية (36 درجة فهرنهايت) تحت درجة حرارة التحلل.

المواصفات التصميمية لصمامات الملح المنصهر

يعد استخدام الملح المنصهر أمرًا صعبًا نظرًا لنقاط ذوبانه وتجمده. ومع ذلك، مع التصميم المناسب للنظام، يمكن أن يمنحك الملح المنصهر أداءً ممتازًا في نقل الحرارة والحد الأدنى من التدهور على مدار عمر النظام.

فيما يلي العملية الأساسية والتحديات التقنية لتصميم صمامات الملح المنصهر.

• درجة حرارة التشغيل العالية: تعمل خطوط أنابيب الملح المنصهر في درجات حرارة عالية، عادة ما تكون قريبة من 600 درجة مئوية (1115 درجة فهرنهايت).

• السائل المسبب للتآكل: اعتمادًا على نوع الملح المستخدم (الكلوريدات، الفلوريدات، نترات الصوديوم NaNO3، نترات البوتاسيوم KNO3)، يمكن أن يكون السائل شديد التآكل.

• معدلات التدفق العالية: يجب أن تتعامل الصمامات مع معدلات التدفق العالية بشكل جيد.

• الموثوقية العالية وطول العمر: يتطلب النظام صمامات موثوقة للغاية ولها عمر تشغيلي طويل دون إيقاف تشغيل متكرر.

• الختم المثالي: يجب أن توفر الصمامات إحكامًا ممتازًا للغلق داخل الخط وفي الغلاف الجوي لمنع أي تسرب.

ولمواجهة هذه التحديات، عليك مراعاة ما يلي عند تصميم صمامات الملح المنصهر:

• اختيار المواد: استخدم المواد التي يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية ومقاومة التآكل. تشمل المواد الشائعة الفولاذ المقاوم للصدأ عالي الجودة أو السبائك المتخصصة.

• تصميم الصمام: تأكد من أن تصميم الصمام يمكنه التعامل مع معدلات التدفق العالية ويمكنه العمل بكفاءة في درجات حرارة عالية.

• آليات الختم: استخدم تقنيات الختم المتقدمة التي يمكنها الحفاظ على السلامة في درجات الحرارة القصوى ومنع التسربات.

• الصيانة والفحص: صمم النظام لسهولة الصيانة والفحص المنتظم لضمان الموثوقية والأداء على المدى الطويل.

• الإدارة الحرارية: تنفيذ أنظمة العزل الحراري والتدفئة للحفاظ على الملح المنصهر فوق نقطة التجمد حتى لا يتصلب في الصمامات وخطوط الأنابيب.

لماذا تختار THINKTANKصمامات الملح المنصهر

باعتبارها واحدة من الشركات المصنعة المهنية لصمامات الملح المنصهر، THINKTANK تُدرك شركة جنرال إلكتريك التحديات التي تواجهها هذه الصمامات في ظل ظروف التشغيل المُعقدة. لا يقتصر أداء الصمام على التكيف مع درجات الحرارة العالية ووسائط التآكل العالية فحسب، بل يتطلب أيضًا حماية مزدوجة من التتبع الحراري الكهربائي (EHT) ومواد العزل. يضمن هذا حفاظ الصمام على درجة حرارة كافية أثناء التشغيل للحفاظ على الملح المنصهر في حالة سائلة.

أولاً، نحتاج إلى إنشاء خريطة توزيع درجة الحرارة للأجزاء المختلفة للصمام لتحديد متطلبات تتبع الحرارة. تختلف هذه الاحتياجات اعتمادًا على التطبيق المحدد. على سبيل المثال، بالنسبة للصمامات المستخدمة في تطبيقات الملح البارد، تبلغ درجة حرارة التشغيل العادية 400 درجة مئوية. لذلك نقوم عادة بتركيب EHT في جسم الصمام وأعلى الرقبة في هاتين المنطقتين الرئيسيتين.

نحن بحاجة إلى تسخين منتصف جسم الصمام للحفاظ على درجة الحرارة أعلى من نقطة انصهار الملح المنصهر. نحتاج أيضًا إلى مراقبة درجات حرارة عنق الصمام وإغلاقه السفلي. إذا لزم الأمر، نقوم بتوفير التدفئة المساعدة لمنع الملح من التجمد في هذه المناطق. من الضروري تركيب أجهزة استشعار حرارية في المناطق الحرجة لمراقبة درجة الحرارة.

خاصة بالنسبة لعنق الصمام، الذي يمتد عادة إلى صندوق الحشو، إذا انخفضت درجة الحرارة في هذه المنطقة، يمكن أن يتجمد الملح الموجود داخل صندوق الحشو. وهذا يجعل من الصعب تشغيل الصمام ويؤدي في بعض الأحيان إلى توقف الصمام.

يعد تحليل العناصر الحرارية المحدودة (FEA) خطوة حاسمة في عملية التصميم لدينا. فهو يساعدنا على فهم الضغوط الحرارية عند درجات الحرارة المرتفعة وتوزيع درجات الحرارة في مناطق التعبئة والتوجيه السفلي. تتيح لنا نتائج التحليل هذه وضع العبوة بشكل استراتيجي لضمان بقاء درجة حرارتها أعلى من نقطة تجمد الملح. يتيح لنا التحليل الحراري العابر محاكاة الصدمة الحرارية، ودراسة الضغط المتولد في جسم الصمام ومناطق الترباس أثناء التبريد السريع.

نحن نتعلم أيضًا من Flowserve، وهي علامة تجارية رائدة في صناعة صمامات الملح المنصهر، عن طريق اختبار كل تصميم صمام في حلقات اختبار الملح المنصهر. نقوم باختبار واختيار الحشوات والحشوات المناسبة لضمان عدم المساس بأداء الصمام في الاستخدام الفعلي.

فيما يلي بعض الإجراءات المهنية ذات الصلة بصمام الملح المنصهر.

1. التحقق من الفقد الحراري لتصميم الصمام ورسم خريطة توزيع درجة الحرارة للصمام بأكمله.

2. استخدم البرنامج المناسب للمحاكاة الحرارية وقارن النتائج ببيانات الاختبار الفعلية لتوسيع التصميم ليشمل أحجام الصمامات الأخرى.

3. تحديد إجراءات تصميم التحجيم لنظام التتبع الحراري.

4. اختبار عناصر الختم لضمان الاختيار الصحيح.

5. تقييم مقاومة التآكل والتآكل للمكونات.

6. قم بمراجعة جدوى استبدال مواد التغليف والحشيات عبر الإنترنت لسهولة الصيانة.

على أساس الخبرة المذكورة أعلاه في تصميم الصمامات وتصنيع تطبيقات الملح المصهور، يمكننا أن نبين أن صمام الملح المصهور الخاص بنا يتمتع بالمزايا التالية.

1. تصميم التدفئة المساعدة: تم تصميم هيكل الصمام لاستيعاب تركيبات التدفئة المساعدة، مما يسمح بتطبيق إجراءات التسخين والعزل الكهربائي في الموقع لمعدات خطوط الأنابيب.

2. مقاومة فائقة للتآكل: الصمامات مصنوعة من الفولاذ الأوستنيتي أو حتى من سبائك الإنكونيل، والتي توفر مقاومة فائقة للتآكل.

3. جذع الختم الثلاثي: يتميز جذع الصمام بوظيفة الختم الخلفي مع حلقات إغلاق خاصة، وختم منفاخ معزز عالي الضغط ومقاوم للتآكل، وختم ثلاثي لضمان الموثوقية في ظل الظروف القاسية.

4. قابس ومقعد صمام التنظيف الذاتي: تم تصميم قابس الصمام ومقعده ليكونا ذاتيي التنظيف، مما يضمن عدم بقاء أي بقايا في مسار التدفق.

5. جذع مغلق بالكامل ومسامير غدة التعبئة: يتم إغلاق مسامير الجذع وحشوة التغليف بالكامل لمنع التلوث من الغبار والرمل في الغلاف الجوي، مما يضمن التشغيل السلس.

6. حلقات الختم المعدنية: استخدام حلقات الختم المعدنية المصنوعة من نفس مادة جسم الصمام تحل محل الحشيات التقليدية، مما يمنع التسرب في جسم الصمام ومفصل غطاء المحرك.

7. حشوات ختم الملح المصهور بدرجة الحرارة العالية: يمكن لهذه الحشيات أن تتحمل درجات حرارة تصل إلى 1000 درجة مئوية، وهي مقاومة للأكسدة، ويمكن أن تتحمل التآكل الناتج عن الملح المنصهر ذو درجة الحرارة العالية والمؤكسدات القوية الأخرى.

ملخص

باختصار، تعد صمامات الملح المنصهر مكونات مهمة في تطبيقات درجات الحرارة المرتفعة، خاصة في تقنيات الطاقة النظيفة مثل محطات الطاقة الشمسية المركزة. نقوم بتصميمها وتصنيعها واختبارها وصيانتها للتأكد من أنها تعمل بشكل موثوق وفعال. إذا كان لديك أي سؤال حول صمامات الملح المنصهر، فلا تتردد في الاتصال بنا.