艾默生 Flexim 高溫導波器技術在光熱發電高溫熔鹽測量中的應用

背景

在 “雙碳” 目標推動下，光熱發電作為兼具清潔性與儲能性的新能源發電技術，成為新能源領域的發展熱點。光熱發電通過聚光集熱系統將太陽能轉化為熱能，利用熔鹽作為傳熱和儲熱介質，通過蒸汽系統驅動汽輪機實現發電，可在夜間或陰天持續供電，解決了光伏、風電等新能源發電的間歇性問題。

熔鹽作為光熱發電系統的核心傳熱儲熱介質，具有高沸點、低粘度、熱容量大、運行穩定等特點，其工作溫度區間可達 290~560℃，能高效實現熱能的傳輸與存儲。

精準的熔鹽流量測量是保障光熱發電系統高效、穩定、安全運行的關鍵，直接影響系統的熱能利用效率、儲熱精度和設備運行壽命，在光熱發電全流程中發揮著不可替代的作用。

一、有哪些設計要求？

光熱發電的主流技術路線主要有：槽式導熱油（熔鹽儲熱）、塔式熔鹽、線性菲涅爾熔鹽三種，采用熔鹽儲熱工藝。熔鹽在集熱、換熱、儲熱回路中循環運行，對流量測量儀表的耐高溫、穩定性和精準性要求嚴苛。

測量介質或為二元熔鹽：硝酸鈉和硝酸鉀混合熔鹽，或為三元熔鹽：硝酸鉀、亞硝酸鈉及硝酸鈉混合熔鹽。溫度范圍為 290~550℃，高溫狀態下呈熔融流動態，低溫易凝固，對測量設備的抗溫性和防堵性要求極高。

典型測量點工藝參數

熱鹽泵出口

管徑：273mm

壁厚：6mm

管壁材料：碳鋼20G

溫度：550℃

工作壓力：0.92Mpa

二、流量測量面臨哪些挑戰？

光熱發電行業高溫熔鹽工況的流量測量，傳統普遍采用楔式、孔板等差壓類流量計，這類儀表存在易堵塞、磨損、量程比小、溫度適應性差等共性問題，易導致流量測量失真，進而造成系統熱平衡失控、設備超溫運行等生產問題。

而光熱發電熔鹽回路的工況更為特殊苛刻，熔鹽工作溫度最高可達 560℃，且在系統冷啟動、預熱和發電高峰階段，溫度波動劇烈，同時熔鹽低溫易凝固的特性，對測量儀表的適應性提出更高要求。

傳統差壓類流量計為適配高溫熔鹽工況，需增設伴熱、保溫等輔助裝置，導致儀表整體體積龐大、安裝復雜、采購及運維成本高昂，且存在熔鹽在取壓口凝固堵塞的風險。

一旦取壓口堵塞，流量計將無法正常工作，不僅影響熔鹽流量的精準監測，還可能導致集熱、儲熱系統配比失衡，造成設備損壞甚至非計劃停機，給光熱電站帶來高額的經濟損失。同時，傳統儀表的接觸式測量方式易受熔鹽沖刷磨損，縮短儀表使用壽命，增加維護頻次。

因此，近年來在光熱發電熔鹽流量測量中，大多選用超聲波流量計。

三、艾默生提供了怎樣的解決方案？

艾默生 Flexim 專為極端溫度工況開發出 WaveInjector 高溫導波器，這款傳感器安裝裝置在超聲波傳感器與熔鹽管道之間形成高效隔熱層，將非侵入式外夾式超聲波技術的應用溫度范圍拓展 -200 至 +630℃，完全適配光熱發電熔鹽 290~560℃ 的工作溫度區間。

該裝置通過金屬耦合板高效輻射或吸收熱量，快速調節傳感器夾具的溫度，使其始終保持在超聲波傳感器的正常工作溫度范圍內，避免高溫對傳感器的損壞，保障測量精度。WaveInjector 高溫導波器采用純機械結構設計，可直接簡便安裝在熔鹽管道外部，無需破管施工，不改變管道原有結構，且適用于光熱電站的各類工況環境，包括潛在的爆炸性區域。

四、艾默生 Flexim 高溫導波器有哪些優勢？

01、Flexim 的高溫導波器采用外夾式安裝方式，可在熔鹽系統正常運行時完成在線安裝與維護，無需停機，徹底避免了傳統儀表維護導致的電站發電量損失，保障系統連續穩定運行。

02、光熱發電熔鹽回路雖工作壓力相對適中，但高溫工況對設備密封性要求極高，外夾式安裝的導波器無需與熔鹽介質直接接觸，完全避免了由儀表自身引發的介質泄漏問題，極大提升了熔鹽回路的運行安全水平。

03、熔鹽低溫易凝固的特性易造成傳統接觸式儀表取壓口或者取壓管線的堵塞，Flexim 高溫導波器為非接觸式測量，與熔鹽介質無任何接觸，管道保持完整無破口，從根本上解決了熔鹽凝固堵塞的問題，實現長期可靠、少維護的流量測量。

04、針對光熱電站戶外安裝、溫度波動大、存在振動等不利現場條件，導波器及配套安裝附件均采用高耐溫、高強度材料設計，堅固耐用，且耦合方式采用金屬耦合片，信號傳輸穩定，抗干擾能力強，大幅降低了現場維護工作量，適配光熱電站的戶外復雜工況。

05、成本方面，傳統差壓類流量計需搭配伴熱、保溫等輔助設備，采購和安裝成本高昂，且后期易損件更換、堵塞清理等維護成本高；而 Flexim 高溫導波器一次采購成本更低，無易耗部件，長期維護量極低，結合其長使用壽命，整體長期運行成本遠低于傳統差壓類及管道式流量計，為光熱電站實現了降本增效。