Aplicación en la Industria de Energía Solar
En el campo de la energía solar fotovoltaica, las aplicaciones de válvulas se dividen en las siguientes dos partes.Primero, controlar el agua de refrigeración, el agua circulante y otros medios en el sistema de generación de energía solar para garantizar el funcionamiento normal del sistema; y unsistema de limpieza de paneles fotovoltaicos. Segundo, la central de energía solar.
Los paneles fotovoltaicos nos permiten generar electricidad de manera sostenible al convertir la energía solar en electricidad. Sin embargo, para garantizar el funcionamiento de alta energía de los sistemas fotovoltaicos, el flujo de líquido a través del sistema debe controlarse con precisión para mantener la temperatura y enfriar los paneles y otros componentes críticos.
Sistema de refrigeración fotovoltaica:
En los sistemas de refrigeración fotovoltaica, las válvulas se utilizan para controlar el flujo del líquido refrigerante; esto ayuda a mantener la temperatura de los paneles fotovoltaicos dentro de un rango seguro, asegurando el funcionamiento de alto rendimiento del sistema.
Ajuste de temperatura:
La temperatura de los paneles fotovoltaicos tiene un impacto significativo en su rendimiento, y las válvulas se pueden utilizar para regular el flujo del líquido refrigerante para mantener una temperatura constante, maximizando así la eficiencia de los paneles.
Sistema de limpieza:
Los paneles fotovoltaicos acumularán polvo y suciedad durante su funcionamiento, afectando su rendimiento. La válvula se utiliza para controlar la pulverización del líquido de limpieza para garantizar que los paneles fotovoltaicos permanezcan limpios y maximicen la eficiencia de generación de energía.
Las válvulas deben proporcionar una transferencia de calor y un flujo de fluido constantes y soportar temperaturas, presiones y caudales extremos que pueden verse agravados por las bajas temperaturas exteriores. Los materiales se expanden, se doblan y se deforman, lo que requiere mantenimiento y reduce la producción de la planta.
Desde una perspectiva de rendimiento y fiabilidad, la tensión termomecánica será la consideración más importante
1. CResistencia a la corrosión
Capaz de adaptarse al uso prolongado en entornos de luz solar, humedad y lluvia sin sufrir daños; el material de acero inoxidable es la primera opción.
2. HAlta tolerancia a la temperatura
Los paneles fotovoltaicos generan altas temperaturas durante el proceso de generación de energía, por lo que se requiere un sistema de refrigeración para mantener la temperatura dentro de un rango adecuado. Las válvulas deben poder operar de manera estable en entornos de alta temperatura para garantizar la efectividad del sistema de refrigeración.
3. IAhorro de energía
Las válvulas eléctricas generalmente funcionan con electricidad, lo que les permite lograr un control de alta energía y reducir el consumo de energía. En comparación con las válvulas manuales tradicionales, las válvulas eléctricas pueden regular el flujo con mayor precisión, reduciendo así el desperdicio de energía.
4. Control remoto
Las válvulas equipadas con funciones de control remoto pueden hacer que la operación y el monitoreo sean más convenientes. El estado de la válvula se puede monitorear y controlar en cualquier momento y lugar a través de un sistema remoto para gestionar mejor el funcionamiento de la central fotovoltaica.
1.1 Central Termosolar de Colectores Cilindroparabólicos
La central termosolar de colectores cilindroparabólicos es una disposición en serie y paralelo de múltiples colectores parabólicos en forma de canal para calentar aceite térmico. El aceite térmico de alta temperatura transfiere calor al vapor a través de un intercambiador de calor, impulsando así la turbina de vapor para generar electricidad.
Debido a la madurez y fiabilidad de la tecnología termosolar de colectores cilindroparabólicos, actualmente alrededor del 90% de las centrales termosolares del mundo son plantas de colectores cilindroparabólicos.
El medio de trabajo de la central de colectores cilindroparabólicos es generalmente aceite térmico. Dado que el aceite de transferencia de calor se descompone a altas temperaturas, su temperatura máxima de operación generalmente se limita a unos 395°C. Después del intercambio de calor con el vapor, la temperatura del aceite de transferencia de calor descenderá a unos 295°C.
Dado que el aceite térmico es inflamable y explosivo, el sellado externo del equipo generalmente es estricto, y se prohíbe estrictamente que el aceite térmico se filtre al medio ambiente para evitar el riesgo de combustión y explosión.
Para lograr una generación de energía continua en días lluviosos o por la noche, las centrales de colectores cilindroparabólicos generalmente están equipadas con sistemas de almacenamiento de calor con sales fundidas. El sistema de almacenamiento térmico consiste principalmente en tanques calientes, tanques fríos, fluido de trabajo de sales fundidas y otros equipos. Cuando el clima es bueno durante el día, el aceite térmico de alta temperatura calentado por energía solar calienta las sales fundidas a unos 385°C y las almacena en un tanque de sal caliente. Por la noche o cuando el clima está nublado, las sales fundidas de alta temperatura en el tanque de sal caliente se utilizan para calentar el vapor y generar electricidad. Por lo tanto, una central termosolar equipada con un sistema de almacenamiento de calor puede lograr una generación de energía continua las 24 horas.
1.2 Central Termosolar de Torre
La mayor diferencia entre las centrales termosolares de torre y las de colectores cilindroparabólicos radica en las diferentes estructuras de las islas solares.
La central de torre consiste en miles de espejos planos reflectantes del sol que enfocan la luz solar hacia la torre de absorción de calor y calientan el fluido de trabajo. El principio se muestra en la Figura 2. El fluido de trabajo calentado intercambia calor con el vapor para aumentar la energía del vapor.
Las centrales termosolares de torre generalmente utilizan sales fundidas como fluido de trabajo, y su temperatura máxima de operación puede alcanzar los 565°C. En comparación con las centrales termosolares de colectores cilindroparabólicos, las centrales solares de torre tienen temperaturas de vapor más altas y una mayor eficiencia de generación de energía del ciclo Rankine.
Debido a la baja madurez técnica de las centrales de torre, actualmente hay relativamente pocas centrales de torre construidas con éxito en el mundo. Sin embargo, en comparación con el tipo de canal parabólico, el tipo de torre tiene las ventajas de una menor inversión inicial y una mayor eficiencia. En esta etapa, las centrales termosolares de torre han reemplazado la tendencia del tipo de canal.
Además, para lograr una generación de energía continua, las centrales de torre generalmente están equipadas con un sistema de almacenamiento de calor. La estructura del sistema de almacenamiento de calor es similar a la del tipo de canal.
2.2 Condiciones de trabajo de las válvulas
Las condiciones de operación de las centrales CSP con diferentes tipos técnicos son relativamente claras. Los parámetros de operación de las centrales CSP con diferentes capacidades unitarias serán diferentes.
Para las centrales de torre, debido a la gran altura de la torre de captación de calor, la presión de trabajo del medio dentro de la isla solar es generalmente mayor que la presión del medio del sistema de almacenamiento de calor. La presión de trabajo del sistema de almacenamiento de calor está entre 0,7 y 1,1 MPa.
La presión de trabajo general del aceite térmico en una central de canal parabólico se diseña según la longitud de la tubería de aceite térmico. Por ejemplo, para una central de canal parabólico de 100 MW, la válvula de aceite térmico generalmente elige la clase 600 lb.
2.3 Requisitos de las válvulas
Dado que el fluido de trabajo dentro de la válvula de una central termosolar es diferente al de las válvulas ordinarias, la estructura y los materiales utilizados en la válvula también son diferentes a los de las válvulas convencionales.
Para el sistema de captación de calor de la central de canal parabólico, el medio circulante es aceite térmico con características inflamables, por lo que los requisitos de fuga de la válvula son relativamente altos. El sellado del empaque es generalmente una estructura de doble sellado de fuelle y empaque de grafito.
Para las válvulas de sal fundida, debido a la alta temperatura de trabajo de la sal fundida y la fuerte propiedad oxidante de la sal fundida a altas temperaturas, causará una fuerte corrosión a metales y no metales. Además, la sal fundida binaria se solidificará por debajo de 220 °C. Una vez que la sal no se drena completamente en la válvula, no podrá abrirse ni cerrarse.
Las válvulas de sal fundida tienen ciertos requisitos especiales en comparación con las válvulas ordinarias:
(1) Se puede garantizar el funcionamiento normal de la válvula cuando se abre y cierra con frecuencia, y la sal no debe acumularse en el cuerpo de la válvula durante la extracción de sal para evitar que la sal fundida se congele y cause que la válvula no pueda sellar.
(2) El material del cuerpo de la válvula de sal fundida puede resistir la corrosión de la sal fundida.
(3) Las juntas y empaques no metálicos de la válvula pueden soportar la corrosión de la sal fundida a alta temperatura.
(4) El sistema de captación de calor de la central termosolar se ve afectado por la luz solar (cuando las nubes cubren el sol), por lo que el equipo operará de manera intermitente, por lo que la válvula puede soportar los requisitos de alternancia de temperaturas frías y calientes.
(5) Para evitar que la válvula de sal fundida se congele, la válvula de sal fundida generalmente está equipada con requisitos de calentamiento eléctrico.
2.4 Selección de válvulas
En vista de que la sal fundida tiene un alto punto de congelación, se debe tener en cuenta el impacto de la solidificación de la sal fundida en la válvula al seleccionar la válvula.
Por lo tanto, las válvulas que son propensas a la acumulación de líquido en la cavidad media (como las válvulas de bola y las válvulas de compuerta) no son adecuadas para sistemas de sal fundida.
Basado en el análisis de la experiencia de uso real, la selección general de válvulas de sal fundida se divide en dos tipos:
1. Válvula de fuelle Goble, que se dirige principalmente a válvulas con diámetros más pequeños.
2. Válvula de mariposa: Para tuberías de sal fundida de gran diámetro, generalmente se eligen válvulas de mariposa.
Además, teniendo en cuenta la variabilidad de temperatura de las condiciones de trabajo reales y la seguridad de la fuga de sal fundida en el sitio, las válvulas de sal fundida generalmente usan métodos de conexión de extremo soldado, y no es adecuado usar estructuras de brida para evitar fugas en la brida debido a cambios de temperatura.
