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近日，在浙江(jiang)杭州(zhou)盛大(da)(da)召(zhao)開的(de)第十二屆中國國際光熱(re)大(da)(da)會暨CSPPLAZA年會中，藍星（北(bei)京）化工機(ji)械(xie)有(you)限公(gong)司（簡(jian)稱藍星北(bei)化機(ji)）熔鹽(yan)(yan)儲(chu)能(neng)事(shi)業部總經理趙國峰出席會議并從熔鹽(yan)(yan)儲(chu)罐(guan)行業痛點出發(fa)，結合項(xiang)目實戰經驗分(fen)享(xiang)了光熱(re)發(fa)電(dian)大(da)(da)容量(liang)高低溫熔鹽(yan)(yan)儲(chu)罐(guan)加工制(zhi)造(zao)過程中的(de)關鍵控制(zhi)點。

圖：趙國峰

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公司簡介

藍(lan)(lan)星(xing)(xing)北(bei)化(hua)(hua)機是(shi)國資(zi)委直屬中(zhong)國中(zhong)化(hua)(hua)旗下中(zhong)國藍(lan)(lan)星(xing)(xing)（集團）股份(fen)有(you)限公司(si)全資(zi)子公司(si)，經歷多年的不(bu)斷(duan)變革和摸索，藍(lan)(lan)星(xing)(xing)北(bei)化(hua)(hua)機從傳(chuan)統單一(yi)的氣堿裝備、壓力容(rong)器(qi)逐(zhu)步形成(cheng)了以電解(jie)業(ye)務、儲(chu)能業(ye)務、生物質業(ye)務、特(te)種(zhong)閥(fa)門為主的四大產品鏈(lian)。

趙國峰詳細介紹了儲能業務版塊：

該(gai)業(ye)務依托藍星北化機傳統的壓力容器(qi)制造優勢發展而(er)來。1980年(nian)代(dai)，熔鹽已(yi)作為熱媒應用于(yu)北化機的氯(lv)堿(jian)等化工業(ye)務；1990年(nian)代(dai)左右，正式開展熔鹽熱媒相關技術(shu)研究(jiu)；2015年(nian)起切(qie)入(ru)熔鹽儲罐(guan)領域。

在技術資質方面，公司具有A1設計(ji)、A2制(zhi)造資質、ASME設計(ji)制(zhi)造資質以及石油化工總承包二(er)級(ji)和電力(li)施(shi)工總承包二(er)級(ji)資質。

在設(she)(she)備計(ji)算(suan)(suan)方面，實現熔鹽(yan)設(she)(she)備強(qiang)度(du)(du)計(ji)算(suan)(suan)、非標設(she)(she)備強(qiang)度(du)(du)計(ji)算(suan)(suan)和壓力(li)容器強(qiang)度(du)(du)計(ji)算(suan)(suan)的有機融合；利用ansys軟件(jian)、Aspen軟件(jian)和E3D軟件(jian)進行鋼(gang)平(ping)臺結構分析、管道應(ying)力(li)分析以及熱應(ying)力(li)、流體動力(li)學模擬。

在創新研(yan)發方面(mian)，公司參與9項(xiang)(xiang)(xiang)標準編著；獲多(duo)項(xiang)(xiang)(xiang)省部(bu)級(ji)科技(ji)進步獎(jiang)(jiang)、科學技(ji)術成果(guo)及示范項(xiang)(xiang)(xiang)目等獎(jiang)(jiang)項(xiang)(xiang)(xiang)；擁有共31項(xiang)(xiang)(xiang)專利(li)，部(bu)分(fen)專利(li)獲得部(bu)級(ji)專利(li)金獎(jiang)(jiang)。

在生(sheng)產制(zhi)造方面，公司擁有完善的(de)(de)服務理念、成熟的(de)(de)焊(han)接工藝、專業(ye)的(de)(de)焊(han)接團隊、踏實的(de)(de)質(zhi)量(liang)管理。

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熔鹽儲罐的行業痛點

作為光(guang)熱電(dian)站的核心組件(jian)，熔鹽儲罐(guan)的安全性和穩定性對光(guang)熱電(dian)站的穩定運行起到至關重(zhong)要的作用——一(yi)旦儲罐(guan)失(shi)效，不(bu)僅會導致(zhi)系(xi)統(tong)長期(qi)停滯，還面臨修復難度高(gao)的問題。這對儲罐(guan)“一(yi)次建設即(ji)達高(gao)標準、高(gao)保障”提出了嚴苛要求。

針對這一關鍵設備，趙國峰從儲罐失效類型、全球典型失效案例、失效原因以及降本路徑四方面展開了系統分析。

▌熔鹽儲罐失效類型

①疲勞失效

熔鹽儲罐(guan)運(yun)行(xing)中常(chang)面臨±50℃/h級別(bie)的(de)(de)頻繁(fan)溫度波動(dong)，這種(zhong)波動(dong)會導致(zhi)儲罐(guan)材(cai)料(liao)反(fan)復(fu)熱(re)脹冷縮，進而承(cheng)受周期性交變熱(re)應力。盡管該應力幅值通常(chang)低于材(cai)料(liao)屈服極限，但反(fan)復(fu)加載(zai)會引發材(cai)料(liao)內部位錯結構(gou)重組，加速晶界損傷的(de)(de)累積，最終表(biao)現為宏觀(guan)裂紋的(de)(de)萌生(sheng)與(yu)擴展。尤其(qi)需要注意(yi)的(de)(de)是，儲罐(guan)焊縫區域因存在焊接殘(can)余應力，與(yu)交變熱(re)應力疊加后，其(qi)疲勞壽命(ming)會大幅衰減，僅為母材(cai)的(de)(de)30%-50%，成為疲勞失效的(de)(de)高(gao)發區域。

②高溫蠕變失效

在光熱電站的高溫運行(xing)環境中，熔(rong)鹽儲(chu)罐材料會(hui)發生高溫蠕變(bian)，整個失效過程可分為三個階(jie)段(duan)：（1）減(jian)速階(jie)段(duan)：位錯滑(hua)移主導(dao)，應變(bian)速率逐漸降低；（2）穩態階(jie)段(duan)：動(dong)態恢復平衡，形成恒定蠕變(bian)速率；（3）加速階(jie)段(duan)：晶界空洞(dong)擴展(zhan)導(dao)致(zhi)材料最終斷裂(lie)。

③屈曲風險

儲(chu)罐(guan)設計(ji)尤其是(shi)罐(guan)底板設計(ji)不合理，或(huo)者在(zai)運(yun)行過(guo)程中受(shou)力不均勻局部膨脹受(shou)阻的情況下，可能(neng)導致設備結構尤其是(shi)儲(chu)罐(guan)底板區域發生屈曲(qu)變形。

▌全球三大塔式光熱電站熔鹽儲罐失效案例

①西班牙Gemasolar光熱(re)電(dian)站（20MW）熔鹽儲罐失效

作為(wei)全球首座可實現24小時發(fa)電(dian)的太陽能電(dian)站，位于西班牙塞維利亞的Gemasolar光熱電(dian)站在2011-2017年間，先后(hou)發(fa)生3次熔(rong)鹽儲罐開裂、熔(rong)鹽泄漏(lou)事(shi)故(gu)。

事故原因：設(she)計階段(duan)未(wei)充分考慮(lv)當地(di)地(di)下(xia)水因素，儲罐基礎(chu)未(wei)能有效阻隔地(di)下(xia)水流(liu)——地(di)下(xia)水流(liu)不(bu)僅導致罐體(ti)內(nei)形成(cheng)巨大溫(wen)差，引發過量熱應(ying)力，還使高溫(wen)狀(zhuang)態下(xia)的罐體(ti)出(chu)現不(bu)均勻沉降，雙(shuang)重作用(yong)最終造成(cheng)罐底破裂、熔鹽泄漏。

②美國Crescent Dunes光熱電站（110MW）熔(rong)鹽儲罐失效

位(wei)于美(mei)國內達華州的(de)該電站(zhan)于2015年(nian)(nian)9月(yue)(yue)啟動商業化運營，但僅1年(nian)(nian)后（2016年(nian)(nian)10月(yue)(yue)）便因熔鹽儲(chu)罐(guan)失效停產；經(jing)8個月(yue)(yue)修復恢復運營后，2019年(nian)(nian)4月(yue)(yue)儲(chu)罐(guan)再次失效停運。

事故原(yuan)因：核心問題集中在制造與施(shi)工環節(jie)——首次泄漏源于儲罐(guan)底部(bu)設計未(wei)符(fu)合規范(fan)，且建(jian)設時罐(guan)體焊接(jie)質量不達標，施(shi)工驗收階段未(wei)排查出該安全隱患(huan)；第二(er)次泄漏則是(shi)返修過程中未(wei)嚴格(ge)執行焊接(jie)規范(fan)，導致新的焊接(jie)缺陷引發失效(xiao)。

③摩洛哥努奧三(san)期項目（150MW）熔(rong)鹽儲(chu)罐失效

該電站(zhan)于(yu)2018年(nian)10月投運(yun)后，曾發生熱(re)(re)鹽(yan)罐(guan)泄漏（暫無公開明確原因），且同一熱(re)(re)鹽(yan)罐(guan)后續再(zai)次泄漏。業內(nei)人士推測，失(shi)效可(ke)能與(yu)儲(chu)罐(guan)設計(ji)缺陷、材料選擇不(bu)當、施工質量不(bu)達標相關，也可(ke)能是長期運(yun)行中(zhong)熱(re)(re)應(ying)力、熔鹽(yan)腐蝕(shi)等因素累積導致罐(guan)體破損(sun)。目前(qian)電站(zhan)已完成修復，于(yu)2025年(nian)4月恢復運(yun)營。

▌熔鹽儲罐失效原因

基于上述(shu)失(shi)效類型(xing)與(yu)案例分析，趙國峰(feng)將(jiang)熔鹽儲(chu)罐失(shi)效的原因歸納為設計、制(zhi)造、運行(xing)三大維度：

①設(she)計方面：溫度范(fan)圍不適用、結構設(she)計不合理、材料（基礎保溫、結構材料等）選(xuan)擇不當等。

②制(zhi)造方(fang)面：預制(zhi)加工不(bu)執行技(ji)術要(yao)求(qiu)、組對不(bu)嚴(yan)(yan)謹、焊接有(you)缺陷、檢(jian)驗檢(jian)測不(bu)準確、驗收未嚴(yan)(yan)格執行要(yao)求(qiu)等。

③運(yun)行方面：溫度梯度大、熔(rong)鹽雜質含(han)量(liang)高(gao)、瞬態(tai)運(yun)行工況復雜、運(yun)維管理不(bu)到位等。

▌熔鹽儲罐降本路徑

趙國峰表(biao)示，“降本(ben)”是行業持(chi)續(xu)發(fa)展的根本(ben)，針對當(dang)前熔(rong)鹽儲罐(guan)的降本(ben)路徑，藍星北化機總結出兩(liang)大(da)關(guan)鍵方向，具體如下：

①寬溫域儲(chu)能介(jie)質的適配裝(zhuang)備

核心是通過寬液體溫域(yu)高(gao)溫熔(rong)鹽(yan)儲熱(re)(re)系(xi)統優化設計、大容(rong)量(liang)高(gao)溫熔(rong)鹽(yan)儲罐及其地基設計制造工藝、系(xi)統集成與控制等關鍵技術的攻關，讓熔(rong)鹽(yan)儲罐適配(pei)更高(gao)溫、更高(gao)儲熱(re)(re)密度的熔(rong)鹽(yan)介(jie)質，進而(er)優化系(xi)統效率、降低單位(wei)儲熱(re)(re)成本。

②儲熱(re)系統的結構(gou)變革(ge)降(jiang)低熔鹽(yan)死鹽(yan)的用量

趙國(guo)峰表示(shi)，常規的(de)設計方案由于熔(rong)(rong)鹽儲(chu)(chu)罐(guan)(guan)底部(bu)采用近平(ping)底設計，而熔(rong)(rong)鹽泵因結構屬性(xing)只能(neng)抽取距離底板0.5m以(yi)上(shang)的(de)熔(rong)(rong)鹽介質，因此(ci)0.5m液位以(yi)下的(de)熔(rong)(rong)鹽無法參與系(xi)統循環，業(ye)內(nei)通常稱(cheng)其為“死鹽”。當前100MW級光熱電站主流熔(rong)(rong)鹽儲(chu)(chu)罐(guan)(guan)的(de)直徑(jing)在30m以(yi)上(shang)，以(yi)35m直徑(jing)的(de)儲(chu)(chu)罐(guan)(guan)為例，冷熱鹽雙儲(chu)(chu)罐(guan)(guan)死鹽量(liang)超700噸，成本高達數(shu)百萬(wan)元。

為(wei)解決(jue)“死(si)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)”問題，北化機提出(chu)兩種系統(tong)改造方案：（1）改變儲(chu)(chu)罐(guan)底(di)板設(she)計(ji)結構，將儲(chu)(chu)罐(guan)底(di)部設(she)計(ji)為(wei)局部漸變式下(xia)(xia)沉(chen)結構，確保熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)泵伸(shen)入儲(chu)(chu)罐(guan)底(di)部下(xia)(xia)沉(chen)區域；（2）采(cai)用主體儲(chu)(chu)罐(guan)外下(xia)(xia)沉(chen)低位罐(guan)設(she)計(ji)。熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)儲(chu)(chu)熱(re)系統(tong)在高、低溫熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)儲(chu)(chu)罐(guan)外增設(she)低位罐(guan)，高低溫熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)儲(chu)(chu)罐(guan)與(yu)低位罐(guan)之間結構獨(du)立但(dan)通過管路連通，該系統(tong)可(ke)以有效降低死(si)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)量的同時增加熔(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)泵的可(ke)靠性。

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藍星北化機熔鹽儲罐的過程控制

趙(zhao)國峰表示，藍星北化(hua)機熔鹽儲罐的(de)過程(cheng)控制涵蓋(gai)設計方案、施工過程(cheng)、質量管控和運維支持四(si)個方面(mian)。

▌設計方案

一(yi)(yi)方(fang)(fang)(fang)面(mian)，對熔(rong)鹽儲罐及其基(ji)礎(chu)進(jin)行(xing)(xing)基(ji)礎(chu)方(fang)(fang)(fang)案選型(xing)、設(she)計(ji)(ji)強(qiang)度計(ji)(ji)算、結構強(qiang)度分(fen)析、溫(wen)(wen)度場分(fen)析、散熱(re)損失分(fen)析，持(chi)續優(you)化儲罐整體方(fang)(fang)(fang)案；另一(yi)(yi)方(fang)(fang)(fang)面(mian)，根(gen)據已(yi)有數據不(bu)斷(duan)迭(die)代(dai)優(you)化設(she)計(ji)(ji)方(fang)(fang)(fang)案以及熔(rong)鹽儲罐運行(xing)(xing)工況注(zhu)意事(shi)項，包括(kuo)不(bu)限于溫(wen)(wen)升速率控制(zhi)范(fan)圍、最大溫(wen)(wen)差(cha)控制(zhi)、靜設(she)備(bei)在動態系統(tong)內的使用方(fang)(fang)(fang)式等(deng)要求。

▌施工過程

藍(lan)星北(bei)化(hua)機(ji)擁(yong)有(you)成(cheng)熟(shu)的(de)(de)施(shi)工(gong)工(gong)藝(yi)以及嚴(yan)格的(de)(de)儲罐(guan)安(an)裝焊接質量管(guan)控(kong)，具備(bei)多(duo)年的(de)(de)項(xiang)目(mu)現場(chang)管(guan)理(li)經(jing)驗，擁(yong)有(you)數支成(cheng)熟(shu)的(de)(de)項(xiang)目(mu)管(guan)理(li)團(tuan)隊；擁(yong)有(you)多(duo)支專業化(hua)的(de)(de)施(shi)工(gong)隊伍，現場(chang)定期(qi)對鉚工(gong)、焊工(gong)進行系(xi)統化(hua)培訓并考核，擁(yong)有(you)成(cheng)熟(shu)的(de)(de)施(shi)工(gong)人員培訓系(xi)統；所做的(de)(de)焊接工(gong)藝(yi)評定有(you)三(san)百(bai)多(duo)項(xiang)，涉及NB/T47014、ASME和歐盟(meng)標準，焊接檢測一次合(he)格率≥98%。

▌質量管控

原材料環節執行“現場內控+隨機(ji)取樣(yang)+自(zi)送檢+第三方專(zhuan)業(ye)(ye)檢測(ce)(ce)”；通(tong)過獨立(li)供應商評價(jia)體(ti)系篩選優(you)質合作方；實施(shi)數字化材料檢測(ce)(ce)管理(li)，記錄從采購、檢測(ce)(ce)、入庫(ku)到使用(yong)的(de)(de)全流程數據；擁有(you)成熟(shu)的(de)(de)焊接工藝、專(zhuan)業(ye)(ye)技術團隊(dui)以及先(xian)進的(de)(de)檢驗手段來保證施(shi)工質量。

▌運維支持

面對(dui)(dui)熔(rong)鹽(yan)儲(chu)罐(guan)在系統運行(xing)中所面對(dui)(dui)的隱(yin)患，結合以往已(yi)投運項目的實踐(jian)經(jing)驗，以及對(dui)(dui)儲(chu)罐(guan)基礎、罐(guan)體(ti)結構的仿真分析結果，持續更新完善《熔(rong)鹽(yan)儲(chu)罐(guan)使(shi)用說(shuo)明(ming)書(shu)》，針對(dui)(dui)儲(chu)罐(guan)運行(xing)工(gong)況選擇、溫升速率控制標(biao)準(zhun)、罐(guan)體(ti)溫差限值等核(he)心(xin)運維要(yao)點，明(ming)確具(ju)體(ti)使(shi)用要(yao)求，為(wei)客戶提供可落地的運維依據(ju)。

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典型業績案例

2015-2025年藍星北(bei)化機熔鹽儲罐項目業(ye)績

▌2015年國內首臺套青海中控10MW熔鹽儲罐項目

作為國內(nei)首臺套熔鹽配(pei)儲光熱發電項目，藍星(xing)北化機在無經(jing)驗可依的情況下做好前期(qi)規(gui)劃，綜合分析儲罐的所有特殊應用場景，使用了硬質(zhi)基(ji)礎。

▌2017年青海中控二期50MW熔鹽儲罐項目

該項目是(shi)(shi)國內首(shou)批光(guang)熱發電示范項目，也是(shi)(shi)全球(qiu)唯一發電量超設計(ji)值的塔式光(guang)熱電站，2023年發電1.524億度(du)創行業記(ji)錄。

▌2017-2022年國家第一批光熱示范項目

▌2019年迪拜項目100MW塔式光熱發電熔鹽儲罐項目

“一(yi)(yi)帶一(yi)(yi)路”重要(yao)項目之一(yi)(yi)，國家綠電出海標志項目，是全(quan)球規模最(zui)大、技術最(zui)先進、儲熱時間最(zui)長的(de)塔式儲能項目。公司(si)最(zui)終(zhong)打造(zao)出高質量、高進度的(de)明(ming)星工程，收獲了業主、總(zong)包、分包、監理的(de)一(yi)(yi)致好評。

▌2022-2023年首批風光配儲大基地建設

▌2023年青海中控太陽能發電有限公司10MW吸熱器改造項目

吸熱器管屏主(zhu)體材料由國內廠商焊接成(cheng)型，是國產化替(ti)代的(de)重要實(shi)踐。

▌2024-2025年中標5個新疆區域光熱項目和1個火電靈活改造項目