装备强国|突破 700℃极限!全球首台工程化超高温液下长轴熔盐泵

装备强国|突破 700℃极限!全球首台工程化超高温液下长轴熔盐泵实现工程落地

近日,由兰州兰泵有限公司联合中科院上海应用物理研究所联合研制的全球首台工程规模 700℃超高温液下长轴熔盐泵正式实现规模化工程应用,成功投用于华能西安热工院 500MW/2000MWh 熔盐储能中心项目。该项目是当前全球规模最大的电蓄热熔盐储能工程,这台国产熔盐泵顺利服役,标志我国在超高温熔盐储能核心动力装备领域打破海外长期技术垄断,迈出关键一步。

一、熔盐泵:熔盐储能与光热发电系统的 “动力心脏”

熔盐泵是光热电站、大规模熔盐储能系统不可或缺的核心输送装备,承担冷热熔盐介质循环输送任务,直接决定储能系统安全、稳定、高效运行。相较于普通工业泵,700℃级超高温熔盐泵工况条件极端苛刻,具备鲜明技术特征:

超高温运行环境

常规商用熔盐泵运行温度大多低于 565℃,700℃工况下熔盐介质热力特性剧变,材料强度大幅衰减,零部件热膨胀、热变形、热冲击问题突出,极易引发卡涩、振动故障。

强介质腐蚀特性

700℃氯化物熔盐具备极强腐蚀性,对叶轮、主轴、泵体等过流部件产生持续冲刷与晶间腐蚀,长期运行易造成构件损伤泄漏。

长轴液下特殊结构

产品采用液下长轴布局,整机一部分长期浸没于高温熔盐储罐内部,轴系跨度大,对轴系动平衡、高温支承、热隔离设计提出极高要求。

全天候连续运行要求

储能电站需要设备长年不间断启停、连续循环工作,要求轴承、密封系统具备长效可靠性,杜绝熔盐外泄带来的安全风险。

长期以来,适配 565℃以上工况、特别是 700℃等级高端熔盐泵的特种合金材料、高温轴承润滑、无泄漏轴封、专用水力模型等核心技术掌握在国外企业手中,采购成本高昂、供货周期不可控,是制约我国新一代高温熔盐储能、先进光热发电产业规模化发展的典型 “卡脖子” 装备。

二、四年协同攻坚:产学研合力攻克超高温技术壁垒

在金城实业集团统筹组织下,项目搭建起企业牵头、科研院所理论支撑、高校参与基础验证的产学研创新联合体,由兰州兰泵作为工程化总实施单位,联合中科院上海应用物理研究所、兰州理工大学组建专项攻关团队,开启长达四年集中攻关。

第一阶段:机理研究与方案论证

中科院上海应用物理研究所依托先进核能、高温熔盐体系长期科研积累,明确 700℃熔盐介质物性边界、腐蚀机理;兰州理工大学开展流体仿真、高温材料性能试验;各方梳理行业现存痛点,确立液下长轴总体技术路线。

第二阶段:多项核心技术集中突破

研发团队直面四大技术难题持续攻坚:

✅ 高温熔盐水力模型优化:针对高温熔盐黏度、流动特性重构叶轮与流道结构,抑制气蚀、降低水力冲刷,保障宽工况输送效率;

✅ 耐超高温特种材料选型与工艺开发:筛选适配 700℃熔盐的耐蚀合金,完善焊接、热处理工艺,提升构件抗蠕变、抗腐蚀能力;

✅ 高温轴承长效润滑与热隔离系统:创新多级隔热结构,阻隔高温向上传导,开发适配超高温环境的长效润滑方案,解决轴承高温失效难题;

✅ 高温无泄漏密封结构研发:开发复合式密封体系,抵御熔盐渗透,从源头防范介质泄漏风险。

第三阶段:搭建全球首套专用测试平台,完成样机验证

为摆脱海外试验平台依赖,团队配套建成全球首座 700℃超高温熔盐泵综合测试装置,可模拟真实储能电站全工况条件,支持硝酸盐、氯化盐等多种熔融介质开展长时间可靠性试验。样机先后完成冷态性能测试、高温连续试运行、变负荷冲击试验,持续校验各项性能参数。

第四阶段:工程样机下线、示范项目落地

经过多轮迭代优化,工程化样机定型制造,顺利通过全部试验考核,成功供货华能西安热工院 500MW/2000MWh 熔盐储能中心项目,正式投入工程实际运行,完成从实验室技术走向大型储能工程的完整闭环。

三、参与协同创新主要单位

兰州兰泵有限公司(工程总牵头单位)

负责总体方案设计、结构优化、样机制造、工艺开发、装备成套与工程对接,依托数十年特种泵研发制造经验,完成实验室成果工业化放大。

中国科学院上海应用物理研究所

提供高温熔盐体系基础理论支撑,开展介质特性、材料相容性研究,确立 700℃工况技术指标体系。

兰州理工大学

承担流体力学仿真、材料性能测试、轴系动力学分析等基础研究工作。

华能西安热工研究院

提供大型熔盐储能工程应用场景,开展装备现场运行考核,验证产品在大型储能项目中的适配性。

四、重大产业与战略意义

实现高端储能装备自主可控,打破进口垄断

全球首台 700℃工程级超高温熔盐泵成功投运,填补国内技术空白,打破国外企业在超高温熔盐循环泵赛道的长期壁垒,完善熔盐储能核心装备国产化链条。

推动新一代高温储能技术迭代升级

提升熔盐系统运行温度上限,有助于提高储能循环效率,降低度电储能成本,支撑第三代光热发电、大容量长时熔盐储能技术发展,助力新能源消纳。

拓展多元绿色能源应用场景

该型装备不仅适用于大型熔盐储能电站,同时可辐射先进核能系统、火电厂灵活性调峰、工业高温储热等领域,技术复用空间广阔。

支撑高端流体装备产业链升级

带动耐高温耐蚀特种合金、高温密封、长轴传动、极端工况测试平台等上下游配套产业协同发展,夯实我国高端泵装备产业基础,服务装备强国建设。

五、未来展望

此次工程化落地是国产化超高温熔盐装备发展的重要里程碑。下一步,产学研创新联合体将持续开展工作:持续跟踪设备在西安热工院储能项目长期运行数据,根据现场工况不断迭代优化结构设计;进一步提升产品可靠性、降低制造成本,推进系列化规格产品开发;依托建成的 700℃高温测试平台,持续开展新技术、新样机试验验证;积极对接国内更多大型熔盐储能、光热发电项目,加速国产超高温熔盐泵规模化推广。

面向新型电力系统建设,长时高温熔盐储能迎来广阔发展机遇。以兰州兰泵 700℃超高温熔盐泵为代表的国产化核心装备持续突破,将持续增强我国绿色储能产业链供应链韧性,为 “双碳” 目标实现提供坚实的装备保障。

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