太陽能熱發(fā)電站采用電伴熱方案來替代蒸汽伴熱

       不帶儲熱的光熱電站對保溫的要求較低，采用一般的氣凝膠等傳統(tǒng)保溫方案即可達(dá)到保溫目的。而對于帶儲熱的光熱電站，由于熔鹽的凝固點在220攝氏度左右，對保溫的要求十分嚴(yán)格，否則一旦熔鹽凝固，對電站將造成破壞性損失。為安全考慮，目前一般采用電伴熱解決方案。電伴熱將會額外消耗廠用電，帶來更多運營成本支出，特別是在我國西北地區(qū)的嚴(yán)寒環(huán)境下建設(shè)光熱電站，由于夜間溫度低至零下數(shù)十度，如果采用電伴熱方案，將耗費很大量的廠用電，這會對電站的經(jīng)濟(jì)效益造成較大影響。但如果單單采用氣凝膠等保溫材料，可能又無法滿足保溫需求。這對我國開發(fā)光熱電站項目是一個需要考慮的問題。 
       氣凝膠是一種新型輕質(zhì)的納米多孔材料，具有低密度、優(yōu)異的隔熱性能和良好的透光特性。其廣泛應(yīng)用于保溫隔熱領(lǐng)域。光熱發(fā)電站的管道保溫也可以考慮選用氣凝膠作為保溫材料。 
　　 1931年，美國科學(xué)家Kistler首次以水玻璃為原料采用超臨界干燥法成功制備二氧化硅氣凝膠材料。常見的二氧化硅氣凝膠是由二氧化硅網(wǎng)絡(luò)骨架和填充在納米孔隙中的氣體所構(gòu)成的高分散固體材料。氣凝膠內(nèi)部納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)一般呈鏈狀或串珠狀結(jié)構(gòu)，直徑約為2~20nm之間，其內(nèi)部孔隙率在80%以上。 
　　 氣凝膠具有很多獨特的性質(zhì)，如比重僅為水的1/5，是目前世界上較輕的固體。氣凝膠具有優(yōu)異的絕隔熱性能，其耐熱溫度可高達(dá)600℃以上，之所以具有如此良好的隔熱性能，是由氣凝膠內(nèi)部均勻的納米多孔結(jié)構(gòu)所決定的。 
　　 對于氣凝膠等高孔隙率多孔質(zhì)材料，其傳熱過程包含三種形式，即對流傳熱、通過氣凝膠固體骨架和內(nèi)部孔隙的熱傳導(dǎo)、輻射傳熱，和內(nèi)部空氣發(fā)生的熱對流完成。在氣凝膠材料中，由于大量納米孔的存在，氣孔內(nèi)的空氣分子失去了自由運動的能力，材料的熱對流傳熱量幾乎為零。同時由于氣凝膠材料本身具有極低的體積密度，材料的熱傳導(dǎo)率也很低。此外由于氣凝膠內(nèi)部納米級多孔結(jié)構(gòu)使其內(nèi)部含有很多的反射界面與散射微粒，再加上在熱輻射吸收方面對材料進(jìn)行了改性，可以使氣凝膠的熱輻射經(jīng)反射、散射和吸收而降到較低。因此，氣凝膠材料不論是在高溫或是常溫時均具有較低的導(dǎo)傳熱系數(shù)。 
　　 氣凝膠還具有良好的透光性，其對太陽光的透過率可達(dá)到87%以上。二氧化硅氣凝膠的折射率很小(n=1.01～1.06)，這意味著二氧化硅氣凝膠對入射光幾乎沒有反射損失，能有效地透過太陽光，如10mm厚的高透光二氧化硅氣凝膠層(由2～4mm氣凝膠顆粒填充)的可見光透過率為85%，太陽光透過率為88%。 
　　 電伴熱作為一種有效的管道(儲罐)保溫及防凍方案一直被廣泛應(yīng)用。其工作原理是通過伴熱媒體散發(fā)一定的熱量,通過直接或間接的熱交換補(bǔ)充被伴熱管道的損失,以達(dá)到升溫、保溫或防凍的正常工作要求。20世紀(jì)70年代，美國能源行業(yè)就提出用電伴熱方案來替代蒸汽伴熱的設(shè)想。70年代末80年代初，包括能源行業(yè)在內(nèi)的很多工業(yè)部門已廣泛推廣了電伴熱技術(shù)，以電伴熱全面代替蒸汽伴熱。目前，電伴熱已經(jīng)在石油化工、船運等多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。Andasol1、Andasol2、Extresol1、Extresol2、Gemasolar、Solana等將近30座光熱電站已經(jīng)或?qū)⒁捎?span >電伴熱保溫方案用于管道及相關(guān)設(shè)備的保溫。