艾默生 Flexim 高温导波器技术在光热发电高温熔盐测量中的应用

• 关键词：艾默生,高温导波器技术
• 摘要：在 “双碳” 目标推动下，光热发电作为兼具清洁性与储能性的新能源发电技术，成为新能源领域的发展热点。光热发电通过聚光集热系统将太阳能转化为热能，利用熔盐作为传热和储热介质，通过蒸汽系统驱动汽轮机实现发电，可在夜间或阴天持续供电，解决了光伏、风电等新能源发电的间歇性问题。

背景

在 “双碳” 目标推动下，光热发电作为兼具清洁性与储能性的新能源发电技术，成为新能源领域的发展热点。光热发电通过聚光集热系统将太阳能转化为热能，利用熔盐作为传热和储热介质，通过蒸汽系统驱动汽轮机实现发电，可在夜间或阴天持续供电，解决了光伏、风电等新能源发电的间歇性问题。

熔盐作为光热发电系统的核心传热储热介质，具有高沸点、低粘度、热容量大、运行稳定等特点，其工作温度区间可达 290~560℃，能高效实现热能的传输与存储。

精准的熔盐流量测量是保障光热发电系统高效、稳定、安全运行的关键，直接影响系统的热能利用效率、储热精度和设备运行寿命，在光热发电全流程中发挥着不可替代的作用。

一、有哪些设计要求？

光热发电的主流技术路线主要有：槽式导热油（熔盐储热）、塔式熔盐、线性菲涅尔熔盐三种，采用熔盐储热工艺。熔盐在集热、换热、储热回路中循环运行，对流量测量仪表的耐高温、稳定性和精准性要求严苛。

测量介质或为二元熔盐：硝酸钠和硝酸钾混合熔盐，或为三元熔盐：硝酸钾、亚硝酸钠及硝酸钠混合熔盐。温度范围为 290~550℃，高温状态下呈熔融流动态，低温易凝固，对测量设备的抗温性和防堵性要求极高。

典型测量点工艺参数

热盐泵出口

管径：273mm

壁厚：6mm

管壁材料：碳钢20G

温度：550℃

工作压力：0.92Mpa

二、流量测量面临哪些挑战？

光热发电行业高温熔盐工况的流量测量，传统普遍采用楔式、孔板等差压类流量计，这类仪表存在易堵塞、磨损、量程比小、温度适应性差等共性问题，易导致流量测量失真，进而造成系统热平衡失控、设备超温运行等生产问题。

而光热发电熔盐回路的工况更为特殊苛刻，熔盐工作温度最高可达 560℃，且在系统冷启动、预热和发电高峰阶段，温度波动剧烈，同时熔盐低温易凝固的特性，对测量仪表的适应性提出更高要求。

传统差压类流量计为适配高温熔盐工况，需增设伴热、保温等辅助装置，导致仪表整体体积庞大、安装复杂、采购及运维成本高昂，且存在熔盐在取压口凝固堵塞的风险。

一旦取压口堵塞，流量计将无法正常工作，不仅影响熔盐流量的精准监测，还可能导致集热、储热系统配比失衡，造成设备损坏甚至非计划停机，给光热电站带来高额的经济损失。同时，传统仪表的接触式测量方式易受熔盐冲刷磨损，缩短仪表使用寿命，增加维护频次。

因此，近年来在光热发电熔盐流量测量中，大多选用超声波流量计。

三、艾默生提供了怎样的解决方案？

艾默生 Flexim 专为极端温度工况开发出 WaveInjector 高温导波器，这款传感器安装装置在超声波传感器与熔盐管道之间形成高效隔热层，将非侵入式外夹式超声波技术的应用温度范围拓展 -200 至 +630℃，完全适配光热发电熔盐 290~560℃ 的工作温度区间。

该装置通过金属耦合板高效辐射或吸收热量，快速调节传感器夹具的温度，使其始终保持在超声波传感器的正常工作温度范围内，避免高温对传感器的损坏，保障测量精度。WaveInjector 高温导波器采用纯机械结构设计，可直接简便安装在熔盐管道外部，无需破管施工，不改变管道原有结构，且适用于光热电站的各类工况环境，包括潜在的爆炸性区域。

四、艾默生 Flexim 高温导波器有哪些优势？

01、Flexim 的高温导波器采用外夹式安装方式，可在熔盐系统正常运行时完成在线安装与维护，无需停机，彻底避免了传统仪表维护导致的电站发电量损失，保障系统连续稳定运行。

02、光热发电熔盐回路虽工作压力相对适中，但高温工况对设备密封性要求极高，外夹式安装的导波器无需与熔盐介质直接接触，完全避免了由仪表自身引发的介质泄漏问题，极大提升了熔盐回路的运行安全水平。

03、熔盐低温易凝固的特性易造成传统接触式仪表取压口或者取压管线的堵塞，Flexim 高温导波器为非接触式测量，与熔盐介质无任何接触，管道保持完整无破口，从根本上解决了熔盐凝固堵塞的问题，实现长期可靠、少维护的流量测量。

04、针对光热电站户外安装、温度波动大、存在振动等不利现场条件，导波器及配套安装附件均采用高耐温、高强度材料设计，坚固耐用，且耦合方式采用金属耦合片，信号传输稳定，抗干扰能力强，大幅降低了现场维护工作量，适配光热电站的户外复杂工况。

05、成本方面，传统差压类流量计需搭配伴热、保温等辅助设备，采购和安装成本高昂，且后期易损件更换、堵塞清理等维护成本高；而 Flexim 高温导波器一次采购成本更低，无易耗部件，长期维护量极低，结合其长使用寿命，整体长期运行成本远低于传统差压类及管道式流量计，为光热电站实现了降本增效。