太陽能天然發(fā)電廠

　　當談到太陽能發(fā)電時，最先想到的往往是光伏系統(tǒng)。然而，高溫太陽能熱能作為令人關注的替代能源，正變得越來越受歡迎。在太陽能熱電裝置中，集熱器系統(tǒng)會匯聚陽光并將其采集至一個吸收管上。這些發(fā)電裝置往往不適用于在北歐離網安裝，而常以完整的發(fā)電裝置形式安裝在合適的邊界地區(qū)，因為只有直接輻射的陽光才能有效地匯聚。系統(tǒng)往往安裝在陽光直射充足的地區(qū)，例如西班牙、加利福尼亞以及北非等地。

　　著名的沙漠科技計劃(DESERTEC)項目無疑推廣了這一技術。利用太陽能熱電裝置實現了在沙漠中發(fā)電，并將電能通過HVDC(高壓直流輸電)傳輸線路進行輸送，損失極小，甚至是傳輸到非常偏遠的用戶。

技術原理

　　在拋物槽式太陽能熱發(fā)電廠中，拋物面反射鏡能將太陽輻射匯聚到吸收管內，也就是位于反射鏡焦點處的接收器。熱傳導液如導熱油或熔鹽會穿過接收器(見圖1)。

　　接收器串聯(lián)在一起并將熱傳導液引至系統(tǒng)設備集熱器的蒸汽輪機。設備中附加的集熱器可以補償太陽輻射的上下波動，同時還能保證夜間運行。一個帶集熱器的太陽能熱電設備，可以使能源生產適應能耗和/或電網負荷。這種方式獲取的熱量經過熱交換器引出，用于蒸汽輪機發(fā)電。

　　拋物槽技術已經過多年的測試和認可，其高效率、高可靠性以及相對較低的發(fā)電成本使之在市場中脫穎而出。

真空應用

　　真空對于電廠能效起著決定性作用：為了保證獲得的熱量不會丟失，必須對接收器(或收集器) 進行抽真空處理。

　　接收器由一根中空玻璃管和一根內部鋼管構成。在溫度發(fā)生變化時，這種靈活設計的管道能平衡玻璃和鋼的不同熱膨脹系數。在不限制太陽輻射的情況下，傳熱鋼管必須進行保溫處理。與保溫壺的真空保溫原理類似，接收器采用了陽光傳輸率高的特殊玻璃，并在兩根管道上使用了特殊涂層，從而顯著減少輻射及傳送中的損耗。

　　接收器的制造商必須確保產品至少可以維持20年的隔熱功能，以確保發(fā)電廠持續(xù)正常地運轉。實際應用中，根據發(fā)電廠輸出、設計以及串聯(lián)的接收器數量，每一次接收器的更換都需要花費大量時間和金錢。

　　為產生接收器所需的真空環(huán)境，普發(fā)真空為客戶提供了一系列的真空解決方案。經特別設計的渦輪分子泵組被用來抽空接收器的管道，其中不僅采用了最優(yōu)化的真空技術，同時針對生產設施的要求，其結構也進行了專門的調整改進。

對真空度的要求

　　要對管道進行有效隔離保溫，必須阻止對流產生的熱傳導。當空氣作為傳熱介質被抽空時，熱量損失不是來自對流，而是來自相對而言熱量傳輸少得多的輻射。從物理角度來看，10^-3 mbar 以下的真空度狀態(tài)能保證最佳隔熱效應。因此，接收器在整個使用期間，必須維持在指定的壓力水平。此外，必須盡可能地控制密封材料滲透及墻壁解吸或泄漏造成的氣體進入。

　　單從技術上很難完全實現物理氣密性。因此需要弄清楚的是，滲透率最高能達到多少，接收器傳遞狀態(tài)中的壓力必須低于保證值多少范圍，從而能夠在指定時間段內承受增壓的情況。

　　最大允許漏率QL要求源于接收器設計的使用壽命、中空玻璃管內的最大允許增壓[mbar]以及可利用體積：

　　但同時，能否達到合理的極限真空取決于接收器的幾何結構，及從技術真空角度來說，非常狹窄的抽空用的泵出口連接管徑的流阻。

　　高真空環(huán)境下的分子流狀態(tài)延長了達到低壓所需的抽氣時間。接收器內達到的壓力實際上可以對理論上獲得的壓力以及適合生產的允許周期進行補償。由于漏率和極限真空的限制，有必要使用吸氣劑材料，從而進一步限制氣體的脫附并保持高真空狀態(tài)。但從生產到使用結束，需始終維持接收器的隔離真空仍然是一個挑戰(zhàn)。通過氦檢漏儀可以檢測出該氣密性是否達到要求。

氦氣應用原理

　　氦氣是一種惰性氣體，這意味著它不會與其他物質發(fā)生反應。檢測結果明確，并可以進行復制。另外氦氣也是一種無毒、非爆炸性氣體，成本明確。它不影響操作人員的健康，作為天然空氣的組成成分，它也不污染環(huán)境。

　　氦氣分子量低，因此它可以穿過非常細小的裂縫，又因為速度快，可以很快檢測出來。

　　質譜分析法是一種選擇性的高靈敏度分析法。

測量方法

　　氦氣是天然空氣的一種組成成分，自然濃度為5 ppm。在高精度測量中，必須先排空檢測件內空氣中的殘余氦氣，以產生極低的本底信號。為了能精確檢測出最大允許漏率，必須確保本底信號至少低于規(guī)定氣密值5個點。

　　氦分子由質譜儀進行檢測，同時針對該應用而特別設計的一款渦輪分子泵，被用來對質譜儀進行排空。因此當壓力范圍已低于1mbar 時，在精檢模式下能高精度地檢測到測試氣體。

整體/局部檢漏

　　接收器的氣密性必須整體測定。在檢測所有潛在漏點時，提供待檢接收器運行的可靠證據顯得至關重要。出于返修考慮，在定位滲透點時可以局部使用檢漏儀。

　　檢測方向應始終符合未來的使用需求。對于接收器來說，這是指大氣壓和玻璃管內抽空空間的壓差。

　　接收器管道的缺點在于管道兩端的玻璃金屬接頭。在整體檢漏中，管道末端處使用了一個轉接器來建立一個腔室，當中充滿規(guī)定濃度的氦氣。轉接器必須是全自動應用于工業(yè)流程的，并且被用于指定的氦檢氣體應用中。由于該過程對壓力和濃度都進行了規(guī)定，漏率檢測必須符合DIN EN 1779標準。

　　接受器管子檢測系統(tǒng)技術實施的難點在于適應基于生產的檢測的周期時間，以及從真空角度上看的測試對象的復雜幾何結構，以及對泵系統(tǒng)和測試條件的適應。此外，還必須考慮接收器材料檢漏效果的靈敏度以及由于開關閥等引起的死區(qū)容積。

總結

　　在生產過程中進行接收器氣密性檢查是一項巨大的挑戰(zhàn)。在將工業(yè)檢漏系統(tǒng)整合到現代化生產線的設計規(guī)劃中，只有全自動系統(tǒng)才能達到工藝一致性和可靠性要求。為達到高質量要求并獲得有復驗性的結果，真空技術網(http://www.mp99x.cn/)認為必須考慮到復雜的物理參數。

　　普發(fā)真空提供系統(tǒng)所需的各類支持，包括信息咨詢和相關規(guī)劃服務，同時提供專業(yè)定制的氦檢真空解決方案，并為單個生產流程提供完整的真空技術支持。