GB/T41087-2021
太阳能热发电站换热系统技术要求
Technicalspecificationforheatexchangesystemofsolarthermalpowerplant
- 中国标准分类号（CCS）F12
- 国际标准分类号（ICS）27.160
- 实施日期2022-07-01
- 文件格式PDF
- 文本页数15页
- 文件大小2.45M
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太阳能热发电站换热系统技术要求
国家标准 GB/T41087一2021 太阳能热发电站换热系统技术要求 Teehnicalspeeifieationforheatexechangesystemofsolarthermalpowerplamt 2021-12-31发布 2022-07-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花警理委员会国家标准
GB/41087一2021 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语和定义 系统构成及参数 正常使用环境条件 6 * 技术要求 检测内容 8 技术文件和图纸 -### 附录A资料性换热系统主要流程示意图
GB/41087一2021 前 言 本文件按照GB/T1.1一2020<标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草
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本文件由电力企业联合会提出 本文件由全国太阳能光热发电标准化技术委员会(SAC/TC565)归口
本文件起草单位:机械工业北京电工技术经济研究所、哈尔滨锅炉厂有限责任公司、哈尔滨电气集 团有限公司、电器工业协会、能源建设集团规划设计有限公司、能源建设集团有限公司工 程研究院、电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司内蒙古电力勘测设计院有限责任公司常 州龙腾光热科技股份有限公司长江三峡集团有限公司、东方电气集团东方锅炉股份有限公司、机 州解炉集团股份有限公司,浙江大学 本文件起草人:果岩,唐卉、韩健、董爱华、许粲羚,侯森、徐志强、苏雪刚、国金莲、赵晓辉,王小春、 苑晰,宋江文,寇建玉、卢智恒、尹显俊、窦怀新、布仁、徐军、李有霞姚飞奇、黄治胜、周昊,应仁丽、 马伟伟
GB/41087一2021 太阳能热发电站换热系统技术要求 范围 本文件规定了太阳能热发电站换热系统的系统构成及参数、正常使用环境条件、技术要求和试验检 测等 本文件适用于水/蒸汽、熔融盐和导热油介质的换热系统
规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款
其中,注日期的引用文 件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于 本文件
GB/T150压力容器 GB/T151热交换器 GB/T5657离心泵技术条件皿类 GB/T12145火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量 GB12158防止静电事故通用导则 GB/T171l6(所有部分管道支吊架 GB/T19518(所有部分爆炸性环境电阻式伴热器 GB/T20801(所有部分压力管道规范工业管道 GB23971有机热载体 GB/T24259石油天然气工业管道输送系统 GB/T32348(所有部分工业和商业用电阻式伴热系统 GB/T36376太阳能熔盐硝基型 GB50016建筑设计防火规范 GB50764电厂动力管道设计规范 GB50974消防给水及消火栓系统技术规范 GB/T51307 塔式太阳能光热发电站设计标准 DL/T5054火力发电厂汽水管道设计规范 HG/T20507 自动化仪表选型设计规范 HG/T20549化工装置管道布置设计规定 NB/T47044电站阀门 SH/T3040石油化工管道伴管及夹套管设计规范 SH/T3073石油化工管道支吊架设计规范 SH/T3097石油化工静电接地设计规范 TsG21固定式压力容器安全技术监察规程 TSGG0001锅炉安全技术监察规程 TSGZF001安全阀安全技术监察规程 TsGZF003爆破片装置安全技术监察规程
GB/T41087一2021 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件
3. 换热系统heatexchan ngesystem 由传热介质与做功工质或储热介质进行热交换的系列设备及其附属部件组成
注:主要包括蒸汽发生系统和油盐换热系统
3.2 油盐换热器oilsalheatexehanger 熔融盐介质与导热油介质进行热交换的装置
3.3 预热器preheater 传热介质预先加热给水以提高给水温度的装置
3.4 蒸发器evaporator 传热介质与水换热产生高压饱和蒸汽的装置 3.5 过热器superheater 传热介质加热饱和蒸汽产生过热燕汽的装置
3.6 再热器reheater 传热介质加热汽轮机高压缸排汽产生高温再热蒸汽的装置
导热油thermaloil -类用于间接传递热量且热稳定性较好的专用热载体
注分为矿物油型和合成型有机热载体,包括苯基芳姬类合成导热油和硅氧烧类导热油等
3.8 系统热效率sysemthermmalefficieney 换热系统输出热功率与输人热功率的比值 3.9 蒸汽发生系统steamgeneratiosystem 利用熔融盐或导热油加热给水产生可供汽轮机做功用燕汽的系统
3.10 油盐换热系统oil-saltheatexchangersystemm" 利用熔融盐介质与导热油介质进行热交换的系统
系统构成及参数 4.1系统构成 太阳能热发电站换热系统主要由以下系统构成;蒸汽发生系统、油盐换热系统
根据传热介质的不同,蒸汽发生系统可分为熔融盐蒸汽发生系统和导热油燕汽发生系统
换热系 统中,各介质侧的界定范围如下:
GB/41087一2021 燕汽发生系统汽水侧范围(见附录A中图A.1);从预热器给水人口至过热器燕汽出口,再热器蒸汽 人口至再热器蒸汽出口
蒸汽发生系统熔融盐侧范围见图A.2):从过热器熔融盐人口至预热器熔融盐出口,再热器熔融盐 人口至再热器熔融盐出口 蒸汽发生系统导热油侧范围见图A.3):从过热器导热油人口至预热器导热油出口、再热器导热油 人口至再热器导热油出口 油盐换热系统范围(见图A.4,图A.5);从系统油盐换热器人口至系统油盐换热器出口 4.2基本参数 4.2.1设计输人的基本参数主要包括以下内容 操作参数包括流量、温度、压力、热负荷等 a b) 物性参数,包括介质组分、密度、比热容或熔值、蒸汽分压、黏度、导热系数等; 允许压降; c 系统运行方式,包括电站各种工况下的启停次数和负荷变化频率等 d) 其他
e 4.2.2系统及设备寿命宜不低于25年
4.2.3系统设计压力不低于运行过程中可能达到的最高工作压力
4.2.4系统设计温度不低于运行过程中可能达到的最高工作温度
太阳能热发电换热系统启停次数可按以下执行,具体次数应根据电站运行特点综合确定 4.2.5 a 冷态启动停机超过72h)10次/年(调试期24次/年); b 温态启动(停机在10h72h之间)250次/年(调试期320次/年); 热态启动(停机时间在1h10h之间)300次/年(调试期400次/年); c d)极热态启动(机组停机1h以内)50次/年(调试期100次/年); 负荷阶跃(每分钟负荷变化值>10%铭牌功率)15750次/25年
e 4.2.6太阳能热发电换热系统温升速率应满足电站运行要求,在保证系统与设备运行安全的前提下 塔式太阳能热发电站换热系统温升速率宜不低于6C/min,槽式太阳能热发电站换热系统温升速率宜 不低于8C/min 正常使用环境条件 5.1环境温度:一50C60C 5.2环境湿度不宜高于95%
5.3最大风速不宜高于30m/s 技术要求 6.1 般要求 6.1.1蒸汽发生系统的额定蒸发量应与汽轮机额定工况相匹配,最大连续蒸发量应与汽轮机阀门全开 工况相匹配,同时应考虑系统的变工况特性
6.1.2油盐换热系统额定工况宜与汽轮机额定工况相匹配 6.1.3换热系统设计工况下的系统热效率应不低于98%
6.1.4蒸汽发生系统主蒸汽温度应满足汽轮机额定工况的要求
6.1.5换热系统在汽轮机额定工况下的总压降宜满足表1要求
GB/T41087一202 表1换热系统压降 单位为兆帕 油盐换热系统 燕汽发生系统(导热油 燕汽发生系统(熔融盐) 导热油侧 熔融盐侧 导热油侧 汽水侧 熔融盐侧 汽水侧 储热<0.7 储热0.6 主蒸汽0.5 主蒸汽0.5 0." 0.7 放热二0.5 放热二0.35 再热燕汽<0.2 再热燕汽<0,2 6.1.6换热系统应满足电站日常启停的要求,并考虑由此引起的温差应力对系统和设备造成的影响 6.1.7设备应采取防止频繁交变热应力带来疲劳损坏的措施
6.1.8系统应进行水压试验,并符合GB/T20801所有部分)或GB50764的规定
6.1.9系统应设置完整的疏放系统
6.1.10系统与设备所采用材料应具备耐腐蚀特性
6.2蒸汽发生系统 6.2.1汽水侧 6.2.1.1蒸汽品质应符合GB/T12145的规定
6.2.1.2燕发器设备宜采用汽包式或釜式结构形式
6.2.1.3燕发系统可分为自然循环和强制循环
采用自然循环时,设计工况下循环倍率宜为410. 6.2.1.4汽水侧换热器容量应根据各运行工况进行优化分配
6.2.1.5预热器出口水温应至少低于其饱和温度减1.5C 6.2.1.6进人汽水系统的给水温度不应低于熔融析晶温度加10C
6.2.1.7汽包的技术要求应符合TsGG0001和GB/T150的规定
6.2.1.8汽包在额定工况下的蓄水能力应不少于3nmin
6.2.1.9汽包应具有良好的汽水分离能力,设计工况下分离后的饱和燕汽干度应不小于98%
6.2.1.10汽包应能够承受系统运行中的负荷变化
6.2.1.11汽包应具备耐热冲击能力
6.2.1.12系统设计应考虑启动和低负荷工况下的循环稳定性
6.2.1.13管道与设备应设置合理的排污与排气系统
6.2.2熔融盐侧 熔融盐应符合GB/T36376的规定
6.2.2.1 6.2.2.2熔融盐设备及管道设计宜采用一定的自流排空倾斜角
6.2.2.3 柔统设计时.各台熔胜盐换热器之间宜设置一定的高度差 6.2.2.4所有运行工况下,系统中最终的回盐温度不宜低于熔融盐析晶温度加15C
6.2.2.5熔融盐侧的密封垫片不应采用石墨材质
6.2.2.6系统设计时应考虑管道及设备的排污、排气
6.2.2.7系统设计时应配备完整的疏放盐系统
6.2.3 导热油侧 6.2.3.1导热油应符合GB23971的规定
6.2.3.2系统中最终的回油温度不宜低于导热油结晶点温度加50
GB/41087一2021 6.2.3.3系统设计时应考虑管道及设备的排污、排气
6.2.3.4当导热油的使用温度超过其燃点时,应重点考虑系统、设备和场地的防火安全问题
系统设计 应符合GB50016和GB50974的规定
6.2.3.5系统设计时应配备完整的疏放油系统
6.2.3.6当导热油发生泄漏后,应及时对泄漏的导热油进行收集和处理
6.3油盐换热系统 6.3.1油盐换热系统应满足储热和放热两种工况的换热要求
6.3.2油盐换热系统宜取储热工况作为设计工况,放热工况作为校核工况
6.3.3进人油盐换热器中的导热油温度不应低于熔融盐析晶温度加20C 6.3.4油盐换热系统中的熔融盐侧应满足6.2.2中的规定
6.3.5油盐换热系统中的导热油侧应满足6.2.3中的规定
6.4热交换器 6.4.1换热系统热交换器主要包括:油盐换热器、导热油/汽水换热器和熔融盐/汽水换热器
6.4.2热交换器的技术要求应符合TsG21和GB/T151的规定
6.4.3热交换器的型式和容量应根据系统负荷、运行特点、制造能力、运输条件、现场布置及安装需求 等因素综合优化确定
6.4.4热交换器应能够在正常工作环境下稳定运行,并满足各工况条件下的性能要求
6.4.5热交换器的结构设计应考虑检修,堵管等的便利性
6.4.6熔融盐热交换器宜采用卧式,同时应确保重力作用下熔融盐介质的完全排空,杜绝排盐死区
6.4.7蒸汽发生系统换热设备的管壳程介质宜按表2进行选取
表2蒸汽发生系统换热设备管壳程介质 导热油蒸汽发生系统 熔融盐蒸汽发生系统 序号 项目 管侧 壳侧 管侧 壳侧 预热器 水 水 导热油 熔融盐 蒸发器 导热油/水 水/导热油 熔融盐/水 水/熔融执 过热器 汽 导热油 熔融盐 汽 汽 再热器 导热油 熔融盐 6.4.8油盐换热器的壳程介质宜为熔融盐,管程介质宜为导热油
6.4.9热交换器额定工况下的面积裕量宜取5%~10%
6.4.10除安全阀接管外,热交换器的其他接管宜采用对焊连接
6.4.11汽轮机额定工况下,过热器和再热器传热介质人口温度与蒸汽出口温度之差宜不高于10C
6.4.12汽轮机额定工况下,蒸发器传热介质出口温度与汽包饱和蒸汽温度之差宜不高于5C
6.4.13汽轮机额定工况下,油盐换热器进、出口两端的温度差宜不高于10C
6.4.14热交换器应具备耐热冲击能力
6.5安全泄放装置 6.5.1换热系统应设置安全泄放装置
6.5.2安全泄放装置应符合TsG21和GB/T150中的规定;爆破片装置应符合TsGZF003相关要
GB/T41087一202 求,安全阀应符合TsGZFo01相关要求
6.5.3应考虑一根换热管断裂后,高压侧流体进人低压侧,流体闪燕或蒸发所引起的压力急剧变化 6.5.4熔融盐及导热油侧超压泄放装置宜采用爆破片与安全阀组合的方式
6.5.5安全泄放装置应满足介质压力和温度波动频繁的要求
6.5.6汽包的超压泄放装置应设置在汽包本体上 6.5.7汽包超压泄放装置的泄放量应大于系统的最大连续蒸发量
6.6阀门及仪表控制 6.6.1阀门应符合NB/T47044的规定
6.6.2仪表控制要求应符合GB/T51307和H(G/T20507的规定 6.6.3导热油侧阀门执行机构应满足防爆设计要求
6.6.4导热油和熔融盐阀门本体设计应避免介质残留现象的发生
6.6.5应考虑导热油和熔融盐介质对阀门密封性的影响
DN100以上的熔融盐侧关断阀门,宜采用蝶阀 6.6.6 6.6.7调节阀的调节性能应满足系统运行要求
6.7 电加热器 6.7.1 熔融盐蒸汽发生系统宜配备启动电加热器 6.7.2电加热器功率应满足系统管道及设备内给水升温速率的要求
6.7.3电加热器设计宜采用分组的形式
6.8泵 6.8.1蒸汽发生系统宜设置启动循环泵或再循环泵
6.8.2循环泵应符合GB/T5657的规定 6.8.3强制循环泵电动机宜采用水浸式密封,并设置冷却系统
6.9管道 6.9.1汽水管道的设计应符合GB50764和DL/T5054的规定
6.9.2导热油管道的设计应符合GB/T20801(所有部分)和GB/T24259的规定 6.9.3熔融盐管道的设计应符合GB/T20801(所有部分)和HG/T20549的规定 6.9.4管道支吊架的设计应符合GB/T17116(所有部分)和sH/T3073的规定
6.9.5管道设计应满足管道热稳定性及受热安全位移的需要 6.9.6熔融盐管道宜采用隔热支吊架管夹
6.9.7管道宜采用对焊连接方式
6.10防凝要求 6.10.1换热系统应采用电伴热或燕汽伴热的防凝结措施
6.10.2电伴热应符合GB/T32348(所有部分)和GB/T19518(所有部分)的规定,燕汽伴热应符合 SH/T3040的规定
6.10.3熔融盐侧所有熔融盐流经的设备、阀门及管道应采取防凝措施
6.10.4有凝固风险的导热油管道应设置防凝措施
6.10.5系统中的设备、阀门及管道宜采用分段伴热系统
6.10.6每个电伴热分支回路应设置有静电接地,并符合GB12158和SH/T3097的规定
GB/41087一2021 检测内容 换热系统的主要检测内容如下 蒸发量; a b 热效率; 汽水系统流量,进出口温度、压降; c d 导热油和熔融盐系统流量、,进出口温度、压降 e 蒸汽品质
技术文件和图纸 应至少包括以下的技术文件和图纸 管理资料文件; a b 质量文件; 安装,运行,维护检修所需的图纸和技术文件 c 设计、安装,运行、维护检修说明书; d 其他相关的技术文件
GB:/T41087一2021 附 录 A 资料性 换热系统主要流程示意图 A.1汽水侧流程示意图 汽水侧流程示意图如图A.1所示
轮机 K 再热器 热隔 再热来自A *包 加还续河容器 去定河扩容器 电加热器 蒸发器 预热器 来来级加热器给力 图A.1汽水侧流程示意图 A.2熔融盐侧流程示意图 熔融盐侧流程示意图如图A.,2所示
GB/41087一2021 高温盐 山 山r 再热器 过热器 燕发器 预热器 低温胜盐 图A.2熔融盐侧流程示意图 A.3导热油侧流程示意图 导热油侧流程示意图如图A.3所示
GB/T41087一202 不 再热器 过热器 口 口 蒸发器 预热器 低热油口 图A.3导热油侧流程示意图 A.4油盐换热系统储热过程示意图 油盐换热系统储热过程示意图如图A.4所示
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GB/41087一2021 低融 低热油 3#油盐换热燃 2#汕盐换热器 H#袖盐换热器 基热油溢理 高导热油 去冷罐 温熔融盐 图A.4油盐换热系统储热过程示意图 A.5油盐换热系统放热过程示意图 油盐换热系统放热过程示意图如图A.5所示
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GB/T41087?2021 3#λ 2#λ 1#λ s * ? ? ?A.5λ????? 12
太阳能热发电站换热系统技术要求GB/T41087-2021解读
太阳能热发电是一种环保、可持续的能源利用方式，而换热系统则是其中不可或缺的组成部分。在实际应用中，为了提高太阳能热发电站的效率和稳定性，对换热系统的技术要求越来越高。因此，中国国家标准化管理委员会于2021年发布了《太阳能热发电站换热系统技术要求》（以下简称GB/T41087-2021），该标准规范了太阳能热发电站换热系统的设计、制造、安装和运行等方面的要求。
GB/T41087-2021标准概述
GB/T41087-2021标准共分为7个部分，包括：总则、术语和定义、技术要求、检验规则、标志、包装、运输和贮存以及安全要求。其中，技术要求是整个标准的核心内容，涉及到太阳能热发电站换热系统的各个方面。
太阳能热发电站换热系统技术要求
GB/T41087-2021标准中，对太阳能热发电站换热系统的技术要求主要包括以下几个方面：
- 换热器的选型：根据工况条件和系统要求，选择合适的换热器类型和结构。
- 换热介质：确定合适的换热介质，如水、油等，并保证其质量符合要求。
- 管道设计：根据流体力学原理，设计合理的管道布局和直径，以保证系统流通畅通。
- 控制阀门：设置合适的控制阀门，实现对系统的流量、压力和温度等参数的精确控制。
- 温差控制：通过设置合理的调节措施，保持系统内部温差稳定。
应用要点
为了确保太阳能热发电站换热系统的正常运行，需要在实际应用过程中严格遵循GB/T41087-2021标准的相关要求。具体来说，应注意以下几个方面：
- 选材质量：选用符合标准要求的换热器、管道和阀门等材料。
- 安装要求：按照标准规定的安装要求进行施工安装，包括换热器的静态与动态密封、管道支撑等。
- 维护管理：定期对换热系统进行检查、清洗和维护，包括管道堵塞、阀门漏气等问题的处理，并及时更换老化设备。
- 运行注意事项：在系统运行过程中，应随时关注各项参数的变化情况，如水流量、温度和压力等。对于异常情况，应及时采取措施进行处理。
- 安全保障：在设计、制造、安装和运行等各个环节中，应重视系统的安全性，确保其符合相关安全标准。
结语
GB/T41087-2021标准的发布，为太阳能热发电站的换热系统提供了一定的技术规范。在实际应用中，应严格按照标准要求进行设计、制造、安装和运行等环节，以保证系统的高效稳定运行。
