في السنوات الأخيرة، مع تزايد القلق بشأن التأثير البيئي لمصادر الطاقة التقليدية مثل الفحم والبتروكيماويات، كان هناك بحث متزايد عن بدائل طاقة أنظف وأكثر ملاءمة للبيئة. لقد تم الترويج للطاقة الشمسية المركزة (CSP) على نطاق واسع وتطبيقها بسبب خصائصها النظيفة والمستدامة. في الطاقة الشمسية المركزة، تعد صمامات التحكم في الملح المنصهر من الأجهزة المهمة، كما أن اختيار وتطبيق صمامات التحكم في الملح المنصهر مهم جدًا للتشغيل الفعال للنظام بأكمله.
مبدأ العمل وتطبيق صمامات التحكم بالملح المنصهر
تستخدم الطاقة الشمسية المركزة الحرارة الناتجة عن الطاقة الشمسية لتسخين مادة نقل الحرارة، والتي تقوم بعد ذلك بتشغيل التوربين البخاري لتوليد الكهرباء. من بين التقنيات المختلفة، يعد توليد الطاقة بالملح المصهور البرجي هو الأكثر نضجًا. عادة ما تكون مادة نقل الحرارة عبارة عن ملح منصهر نترات ثنائي أو ثلاثي. يمكن أن يصل ارتفاع البرج إلى أكثر من 200 متر، ويجمع بين درجة الحرارة العالية والضغط التفاضلي الكبير وميل التبلور والتآكل القوي، مما يضع متطلبات أعلى لأداء صمامات التحكم.
تحديات تطبيق صمامات التحكم بالملح المنصهر
ارتفاع درجة الحرارة والضغط التفاضلي الكبير
نطاق درجة حرارة التشغيل للملح المنصهر هو 290-565 درجة مئوية، مع تقلبات واسعة في درجات الحرارة. يمكن أن تكون اختلافات الضغط كبيرة، كما هو الحال في حالة صمامات التحكم ذات فرق الضغط الكبير في الجزء السفلي من البرج، حيث يتجاوز ضغط المدخل 5 ميجا باسكال وضغط المخرج 0.2 ميجا باسكال.
التبلور والتآكل القوي
الملح المنصهر نفسه شديد التآكل وعرضة للتبلور.
ظروف عمل متعددة
يجب أن تلبي الصمامات متطلبات ظروف العمل المتعددة وأن تتمتع بأداء ضبط عالي.
حلول لصمامات التحكم بالملح المنصهر
اختيار المواد
صمامات التحكم بالملح المنصهر ذات درجة الحرارة المنخفضة (عادة 375 درجة مئوية وأقل)
يمكن أن تكون مواد جسم الصمام وغطاء المحرك WCB، أو WCC، أو A105، كما أن قابس/حواف الصمام ومقعده مصنوعان من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ مع واجهة صلبة من الأقمار الصناعية، وساق الصمام مصنوع من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ عالي الحرارة، والمسامير والصواميل. مصنوعة من فولاذ الكروم والموليبدينوم عالي الحرارة. مزيج المواد هذا فعال من حيث التكلفة ويعمل بشكل جيد في التطبيق.
صمامات التحكم في الملح المصهور بدرجة الحرارة العالية (حوالي 565 درجة مئوية)
يمكن أن تكون مواد جسم الصمام وغطاء المحرك CF8C، كما أن قابس الصمام ومقعده مصنوعان من الفولاذ المقاوم للصدأ ذو درجة الحرارة العالية مع واجهة صلبة من الأقمار الصناعية، وساق الصمام مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ عالي القوة ذو درجة الحرارة العالية، والمسامير والصواميل مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ ذو درجة الحرارة العالية. الفولاذ المقاوم للصدأ بدرجة حرارة عالية. يتميز مزيج المواد هذا بمقاومة ممتازة للأكسدة في درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، ومقاومة التعب.
تصميم تقليم الصمام
يعتمد تصميم تقليم الصمام على الضغط التفاضلي الفعلي للعمل.
- بالنسبة للأقطار الأصغر والضغط التفاضلي الأقل من 1 ميجا باسكال، يمكن استخدام الصمامات المكافئة ذات المقعد الواحد.
- بالنسبة للضغط التفاضلي الأكبر، يوصى بصمامات تقليل الضغط متعددة المراحل ذات المقعد الواحد.
- بالنسبة للأقطار الأكبر، يتم استخدام صمامات التحكم من نوع القفص بشكل عام؛
- بالنسبة للضغط التفاضلي العالي، يُقترح استخدام صمامات التحكم متعددة المراحل أو المتاهة.
تصميم خاص
تصميم طوقا
يوصى عمومًا باستخدام حشوات مسننة معدنية من الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي ذات درجة الحرارة العالية، أو حشوات معدنية مثمنة، أو حلقات معدنية على شكل حرف C، أو حلقات معدنية على شكل حرف O لضمان موثوقية عالية في ظل درجات الحرارة العالية والضغط والظروف الحرارية المتناوبة.
تصميم التعبئة
تستخدم صمامات التحكم بالملح المنصهر مواد تعبئة خاصة ومجموعة من مواد مانعة للتسرب ذات درجة حرارة عالية لمعالجة مشكلة مسارات التسرب المتزايدة الناتجة عن أكسدة عبوات الجرافيت التقليدية عند درجات حرارة عالية.
تصميم بونيه
يوصى باستخدام أغطية ممتدة أو أغطية مختومة بالمنفاخ. نظرًا للنفاذية القوية للملح المنصهر في حالته المنصهرة، فمن السهل أن يتسرب من منطقة التعبئة. تعتبر سيقان الصمامات المختومة بالمنفاخ هي الحل الأكثر فعالية.
سواء كان مع منفاخ أو بدونه، يجب أن يكون لغطاء المحرك أثر تسخين لمنع تبلور الملح المنصهر.
تصميم هيكل الزاوية
يجب أن يكون مسار التدفق الداخلي سلسًا وبدون زوايا ميتة لتقليل التآكل والترسب المتوسط.
اتصال ملحوم
يتكيف هذا التصميم جيدًا مع تغيرات الضغط ودرجة الحرارة، مما يمنع التسرب الخارجي عند توصيلات الأنابيب.
تصميم الدليل العلوي
تم إعداد أغطية ممتدة مع أدلة لحل مشكلات الاستقرار الناجمة عن نسبة النحافة الكبيرة لساق الصمام بسبب غطاء المحرك الممتد.
التحكم في حجم الأجزاء الداخلية ذات درجة الحرارة العالية
مطلوب التحكم الدقيق في فجوة الحجم لضمان التشغيل المستقر ومنع تشويش الأجزاء الداخلية عند درجات الحرارة العالية.
الخاتمة
فى السنوات الاخيرة، THINKTANKلقد أثبتت صمامات التحكم بالملح المنصهر من "سي إن بي" نجاحها في العديد من مشاريع الطاقة الشمسية المركزة، مكتسبةً خبرةً واسعةً في التصميم والتصنيع والتشغيل. لأي استفسار أو طلب، تواصلوا معنا للحصول على استشارة مجانية.
