各塔式電站采用的吸熱器
美國Babcock & Wilcox公司（巴威：B&W）是核電領(lǐng)域的領(lǐng)先供應(yīng)商，2008年，B&W獲得一個(gè)塔式熱量接收器的設(shè)計(jì)和制造訂單，其由此開始了塔式吸熱器的研發(fā)。2009年，B&W旗下的B&W工程公司（BWCC）在46米高的集熱塔頂完成安裝了這個(gè)由其設(shè)計(jì)和制造的重約45000kg的外置式接收器。
圖：B&W供應(yīng)eSolar電站的吸熱器
圖：B&W供應(yīng)eSolar電站的吸熱器
該項(xiàng)目就是eSolar開發(fā)的5MW的塔式熱發(fā)電示范項(xiàng)目，B&W承擔(dān)了其中一個(gè)2.5MW模塊的熱量接收器的設(shè)計(jì)、制造及安裝工作。在該項(xiàng)合約中，eSolar給B&W提出了幾個(gè)技術(shù)指標(biāo)，蒸汽流速約3.8kg/s；過熱蒸汽出口壓力6.2Mpa，溫度441攝氏度；吸熱器干重不超過45360kg，實(shí)現(xiàn)整裝以降低安裝成本等。B&W滿足了eSolar提出的設(shè)計(jì)要求。
Pratt & Whitney（普惠：P&W）是美國聯(lián)合技術(shù)公司UTC的下屬公司，其在光熱發(fā)電領(lǐng)域有多項(xiàng)研究，包括P&W下屬的Rocketdyne（洛克達(dá)因公司：主要從事液體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)）在熔鹽塔式光熱發(fā)電技術(shù)方面的研究成果。SolarReserve公司的核心熔鹽塔式技術(shù)即源于此，通過全球排他性的30年熔鹽儲(chǔ)熱塔式光熱發(fā)電技術(shù)的授權(quán)，SolarReserve一舉奠定了其在熔鹽塔式技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。
P&W在塔式熱量接收器方面有多個(gè)項(xiàng)目案例。當(dāng)前在建的110MW的新月沙丘光熱電站即采用了P&W的接收器。其最早應(yīng)用于實(shí)踐的接收器是在1995年美國能源部主導(dǎo)開發(fā)的熔鹽型Solar Two電站項(xiàng)目中。Solar Two由Solar One改建而成，主要的變化之一就是接收器的改變，由原來的水工質(zhì)接收器變?yōu)槿埯}接收器。P&W負(fù)責(zé)了該熔鹽接收器的設(shè)計(jì)、制造及安裝工作。安裝于Solar Two上的接收器直徑5.1米，高6.2米，為外置式圓柱形接收器。平均輻射量接收能力為0.4MWth/平方米。
美國Riley Power公司是塔式接收器的另外一個(gè)供應(yīng)商，Riley Power是Babcock Power的子公司。2010年9月9日，Ivanpah電站開發(fā)商BrightSource與Riley Power簽訂了該電站的接收器供應(yīng)合作協(xié)議，由其供應(yīng)3個(gè)水工質(zhì)熱量接收器。目前這三個(gè)吸熱器都已經(jīng)安裝在了Ivanpah電站的三個(gè)集熱塔上，這也是目前應(yīng)用的最大的外置式吸熱器，最大的水工質(zhì)吸熱器。
美國Victory Energy公司的塔式接收器在實(shí)際項(xiàng)目中也有應(yīng)用。eSolar的5MW示范項(xiàng)目中的另外一個(gè)2.5MW的模塊的接收器即由該公司設(shè)計(jì)制造，這是一款腔式接收器。另外，eSolar在印度與印度ACME公司合作建設(shè)的一個(gè)2.5MW的塔式示范電站也采用了Victory Energy的接收器，其開發(fā)的這種接收器名為SolarGen接收器，為雙面腔式。
西班牙Sener公司也具有接收器的設(shè)計(jì)能力，全球首個(gè)24小時(shí)發(fā)電的光熱電站Gemasolar項(xiàng)目的熔鹽吸熱器就由Sener和西班牙環(huán)境能源技術(shù)研究中心(CIEMAT）聯(lián)合開發(fā)。其采用的也是外置式結(jié)構(gòu)，外形類似于一個(gè)圓柱體。
另外，丹麥Aalborg和法國圣戈班在塔式熱量接收器方面也有研究，并各自有實(shí)際項(xiàng)目業(yè)績(jī)。西班牙20MW的PS20塔式電站就采用了Aalborg的腔式接收器，DLR在德國Jülich的塔式實(shí)驗(yàn)電站采用了法國圣戈班的腔式接收器。
國內(nèi)目前建成的兩個(gè)塔式電站都采用的國產(chǎn)吸熱器，延慶大漢示范電站的腔式接收器由西安交通大學(xué)和東方鍋爐聯(lián)合制造；中控德令哈10MW塔式電站采用的為杭州鍋爐集團(tuán)設(shè)計(jì)制造的外置式接收器。
各類吸熱器的優(yōu)缺點(diǎn)
理論上，塔式吸熱器分腔式吸熱器、外置式吸熱器、平板式吸熱器、流化床吸熱器等多種類型，但目前主流的已有實(shí)際應(yīng)用的僅腔式吸熱器和外置式吸熱器兩種。上文已經(jīng)就這兩種吸熱器的實(shí)際應(yīng)用案例進(jìn)行了概述。總的來說，這兩種吸熱器各有優(yōu)缺點(diǎn)，西北電力設(shè)計(jì)院工程師趙曉輝對(duì)CSPPLAZA記者表示，腔式的熱損較低，外置式的熱損較高，因?yàn)榍皇轿鼰崞飨鄬?duì)于外置式吸熱器的主要結(jié)構(gòu)差異在于前者的吸熱面位于一個(gè)腔體內(nèi)，因而腔式吸熱器能減小位于高塔之上的吸熱器與外界環(huán)境的對(duì)流散熱損失，同時(shí)腔式吸熱器能減小吸熱器表面與環(huán)境的輻射換熱損失。另外，如果采用水工質(zhì)，腔式的水動(dòng)力環(huán)境較為復(fù)雜，安全性較差，外置式的水動(dòng)力環(huán)境簡(jiǎn)單，安全性高。
塔式技術(shù)當(dāng)前正朝著更大裝機(jī)、更大規(guī)模的方向發(fā)展，當(dāng)前正在建設(shè)的幾個(gè)大型塔式電站如110MW的新月沙丘電站、392MW的Ivanpah電站都采用的是外置式吸熱器。這主要是因?yàn)榇笮碗娬疽贾么竺娣e的鏡場(chǎng)，腔式吸熱器無法做到四面吸熱，相對(duì)應(yīng)的也就無法采用四面鏡場(chǎng)的布置方案，即便采用多腔組合式的吸熱器，仍然無法與外置式吸熱器的吸熱面積相比。為了盡可能地讓定日鏡距離集熱塔的距離近些，需要增加鏡場(chǎng)布置的土地利用率，外置式吸熱器在這方面優(yōu)勢(shì)明顯。從上述的塔式項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用案例中也可以看出，小規(guī)模塔式電站采用腔式吸熱器的較多，大規(guī)模塔式電站基本采用的都是外置式吸熱器。
另外，從工質(zhì)角度來看，塔式吸熱器也可劃分為水工質(zhì)接收器、熔鹽工質(zhì)接收器和空氣吸熱器等其它種類。目前常見的為前兩種，熔鹽工質(zhì)吸熱器因在熔鹽工作溫度和儲(chǔ)熱方面的優(yōu)勢(shì)而成為未來的主流應(yīng)用方向。中控太陽能技術(shù)有限公司李心認(rèn)為，水工質(zhì)吸熱器如果只用來產(chǎn)出飽和水蒸汽，技術(shù)難度較小，如果同時(shí)做蒸發(fā)、過熱及再熱，難度很大。熔鹽工質(zhì)吸熱器目前的重點(diǎn)和難點(diǎn)是需要做好熔鹽防凍堵的相關(guān)工作。
