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導(dǎo)致新月沙丘光熱電站熔鹽泄露事故的七個原因分析

發(fā)布者：CSPPLAZA | 來源：CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng) | 1評論 | 12981查看 | 2016-12-06 21:22:00

　　CSPPLAZA光熱發(fā)電網(wǎng)報道：全球裝機最大的已建成熔鹽塔電站新月沙丘電站最近發(fā)生了一起小規(guī)模的熔鹽罐熔鹽泄露事故，導(dǎo)致該電站自今年10月份晚期即脫網(wǎng)停運，預(yù)計到明年一月份方可恢復(fù)正常運行。排除SolarReserve所稱的12月份為計劃內(nèi)檢修期，該電站因此事故至少導(dǎo)致11月一個整月無法發(fā)電。

　　除了對儲熱罐進行維修帶來的經(jīng)濟損失外，更大的損失在于電站停運導(dǎo)致的售電收入損失。據(jù)最新數(shù)據(jù)，該電站在今年9月份的月發(fā)電量達到30514MWh，該項目的PPA簽約電價為0.135美元/kWh，據(jù)此粗略估算，停運一個月造成的售電收入損失約在400萬美元左右。

　　由此來看，熔鹽泄露事故對在運行電站造成的經(jīng)濟損失不可小覷。而據(jù)了解，漏鹽事故在光熱發(fā)電項目特別是熔鹽塔電站中發(fā)生的可能性較大，全球首個商業(yè)化的熔鹽塔電站Gemasolar電站據(jù)稱也發(fā)生過類似事故。那么，對國內(nèi)即將展開的光熱示范項目建設(shè)而言，如何盡最大可能地避免此類事故發(fā)生？首先我們需要搞明白的是什么原因會導(dǎo)致儲罐漏鹽事故。

　　在CSPPLAZA今日的微信話題討論中，多位行業(yè)熱心人士分享了他們對該起事故發(fā)生原因的看法。CSPPLAZA對此進行了進一步的歸納總結(jié)和完善，據(jù)行業(yè)人士反饋，共計可能有七個方面的原因?qū)е聝蘼}事故，包括焊接過程中的溫度和質(zhì)量把控問題、罐體應(yīng)力、焊后未進行消除應(yīng)力熱處理、罐體鋼材的腐蝕問題、焊縫無損檢測比例較低、鹽罐尺寸過大等等。

　　由于新月沙丘電站的開發(fā)商并未對外公布具體的泄漏細節(jié)，國內(nèi)行業(yè)人士也僅僅是從自己的專業(yè)角度出發(fā)，對此問題進行分析解讀，僅供參考。

　　一、焊接的工藝質(zhì)量問題？

　　“我認為此次的焊縫泄漏可能與施工方?jīng)]有嚴(yán)格按照焊接工藝控制焊接過程中的溫度有關(guān)。不同的材料，焊接工藝溫度也不一樣，而這一溫度取決于罐體的材料，焊劑，坡口等?！盀I特爾閥流體控制公司大中華區(qū)產(chǎn)品銷售經(jīng)理于曉華說。

　　除焊接溫度外，山東電力建設(shè)第三工程公司某行業(yè)人士指出，還可能是由于鋼板較厚，且坡口尺寸不標(biāo)準(zhǔn)，焊接過程中未焊透造成的。另外，可能在使用自動焊機過程中，未做好防風(fēng)措施。

　　煙臺歐潤機電技術(shù)服務(wù)有限公司的王軍補充稱，“焊接方面的問題還包括焊接前的焊口清洗沒到位、焊接氣體保護沒做好、焊后應(yīng)力消除沒做好、焊后探傷沒做好等。”

　　二、罐體內(nèi)部巨大應(yīng)力造成泄露？

　　不少行業(yè)人士認為，主因是儲熱罐體內(nèi)部溫差大導(dǎo)致應(yīng)力集中造成的。造成罐內(nèi)應(yīng)力問題的可能原因是熔鹽鹽溫度出現(xiàn)波動，造成應(yīng)力裂紋，在一定冷熱交變下裂紋撕裂等。

　　“焊縫是罐體中最薄弱的地方，最易應(yīng)力集中的地方。并且罐體大，應(yīng)該設(shè)置熱態(tài)分析及溫度監(jiān)控點，保證均勻受熱，應(yīng)力才不會集中出現(xiàn)。”于曉華表示。

　　三、焊劑材料耐腐蝕程度不夠？

　　此次的儲罐焊縫出現(xiàn)問題，焊劑材料耐腐蝕程度也是一個值得考量的因素。因此為防止類似的問題出現(xiàn)，有專家建議可適當(dāng)提高焊料的耐腐蝕規(guī)格或添加耐腐蝕成分。

　　但王軍認為，這一說法并不適用于新月沙丘電站。因為根據(jù)開發(fā)商的說法，此次的泄漏的規(guī)模很小，如果是焊料的耐腐蝕度不足，那么應(yīng)該是大面積的開裂了。因此，從長遠來看，罐體表面尤其是焊縫位置應(yīng)該做一下酸洗鈍化處理為好。

　　四、熔鹽腐蝕罐體鋼材導(dǎo)致漏鹽？

　　北京百富麗科技有限公司的佟光華指出，融鹽的熱脹冷縮會給材料造成的壓力，從而突破鋼材的晶格，對儲罐造成腐蝕。

　　而何遠之卻猜測，此處焊縫泄漏，并不是由于腐蝕造成的?！皩τ诖笾睆饺埯}罐，我個人比較擔(dān)心的是大直徑高溫差下的罐體膨脹問題，罐底在基礎(chǔ)上滑動膨脹量較大，如果結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)局部卡滯，例如加熱器等內(nèi)件膨脹方向與罐底膨脹方向不同步，或者配管應(yīng)力計算時，對罐體直徑的膨脹量考慮不足，則有可能引起焊縫撕裂。（熔鹽罐的大管線在頂部，管道應(yīng)力可能不是這次的原因）”

　　五、焊后消除應(yīng)力（熱處理）工作未做到位？

　　于曉華認為，對于這種大型容器，使用的較厚鋼板應(yīng)做焊后熱處理，以消除應(yīng)力。并且，其它與罐體相焊接的設(shè)備管線等，也應(yīng)做焊后熱處理。所以推測，此次漏鹽很可能與此有關(guān)。

　　但碧海舟（北京）節(jié)能環(huán)保裝備有限公司的何遠之對此持不同看法，他表示，大型儲罐，物料進/出口、儀表口、罐底檢修人孔等，會集中布置在幾塊罐壁板上。大型油罐的壁板是低合金鋼板，這幾塊帶管口/檢修孔的壁板是要進行焊后消除應(yīng)力熱處理的，熱處理是在工廠的熱處理爐內(nèi)進行，通常不會有熱處理瑕疵。

　　對于低合金罐，設(shè)計時會調(diào)整罐體尺寸，使得設(shè)計的壁板厚度小于需要焊后熱處理的厚度。而奧氏體不銹鋼一般不進行焊后消除應(yīng)力熱處理。并且以熔鹽罐的體量和現(xiàn)場施工條件，焊縫也不可能現(xiàn)場進行固溶處理或穩(wěn)定化處理。

　　熔鹽罐的操作溫度高達560℃，已經(jīng)達到了降低加熱條件的焊后消除應(yīng)力熱處理溫度，使用中會自然地消除焊接應(yīng)力。

　　因此，何遠之認為不是焊后消除應(yīng)力（熱處理）沒做好的問題。

　　六、儲罐的焊縫無損檢測比例較低？

　　大型儲罐的焊縫無損檢測比例較低一直是一個潛在的問題，如果沒有做到100%無損檢測，則可能會留下隱患。江蘇太陽寶董事長殷建平指出的三點原因之一也包括，焊接檢驗沒有達到100％，存在排孔問題。

　　何遠之進一步解釋說，大型儲罐通常需要進行約10%的焊縫檢測”，即完全按照焊接工藝評定和焊接工藝規(guī)程進行焊接，因為現(xiàn)場焊接條件限制，也可能出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題。

　　“從設(shè)計角度出發(fā)，可以適當(dāng)提高無損檢測的比例，T型焊縫處進行射線檢測，其它位置提高超聲檢測比例，下部兩圈罐壁和罐底的所有焊縫進行滲透檢測。但若想提高無損檢測比例需要花費很多資金，即使是底圈罐壁焊縫100%超聲檢測?！焙芜h之說。

　　七、熔鹽罐基礎(chǔ)沉降不均？

　　何遠之另外指出，熔鹽罐基礎(chǔ)沉降不均也是個潛在的問題。

　　在熔鹽罐罐底，在常規(guī)大型儲罐基礎(chǔ)的上表面，增加了耐火澆注料（輕骨料混凝土，耐火水泥）和耐火磚。耐火澆注料的特點是強度低的導(dǎo)熱系數(shù)小，強度高的導(dǎo)熱系數(shù)大。

　　從隔熱角度應(yīng)選用導(dǎo)熱系數(shù)小的，從耐壓強度角度應(yīng)選用強度高的。這兩個需求對于罐底基礎(chǔ)的耐火澆注料是一對矛盾體。耐火澆注料的強度比較低，即使是ASTMC401ClassV，密度1680kg/m3，在罐底受熱后的強度也不會超過10MPa。

　　耐火澆注料的常見組成是高鋁水泥+骨料+添加劑；骨料是由多種顆粒物組成的，比如陶粒、蛭石、珍珠巖、細粉等，一旦在施工中顆粒被不均勻壓碎，可能會引起罐壁發(fā)生少量傾斜，增加罐壁應(yīng)力，則可能會引起焊縫薄弱處撕裂。

　　另外，有行業(yè)人士也指出，沙漠地帶易造成地基不均勻沉降，引起焊縫裂開。

　　鑒于上述各種可能導(dǎo)致熔鹽儲罐漏鹽的原因，國內(nèi)的光熱發(fā)電項目建設(shè)可吸取其中的有益經(jīng)驗，避免重蹈類似覆轍。

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