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一种熔盐管道腐蚀实时监测方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2025-10-18 14:54:12

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 杨吉可 | 2025-10-18 14:54:15

熔盐管道广泛应用于太阳能光热发电、煤化工等领域,其在高温(200-600℃)、高腐蚀性熔盐环境下易发生局部腐蚀,传统监测方法多为离线检测或单点取样,存在滞后性强、覆盖不全面、风险预警不及时等问题,易导致管道泄漏、生产中断甚至安全事故。本成果创新提出熔盐管道腐蚀实时监测方案:首先基于笛卡尔坐标系将管道区域划分为若干网格,在各网格对应管道位置安装监测传感器,实时采集温度、压力、电化学参数等管道数据;通过电化学参数与管道数据计算实时腐蚀速率(误差≤5%);构建管道三维模型,动态模拟腐蚀分布与发展趋势;基于模拟结果将网格区域划分为低、中、高、极高 4 个风险等级,针对不同等级采取短信预警、声光报警、紧急停机等分级响应措施。试点应用显示,该方法可将腐蚀隐患发现时间从传统方法的 72 小时缩短至 10 分钟内,风险等级划分准确率≥92%,管道非计划停机次数减少 60%,显著提升了熔盐管道的安全运行水平。

传统熔盐管道腐蚀监测存在 “覆盖不全、响应滞后、预警粗放” 的核心局限,本成果通过技术创新实现突破,亮点如下:1. 网格化全域监测:首创笛卡尔坐标系网格划分法,将管道分解为若干独立监测单元,实现从 “单点抽样” 到 “全域覆盖” 的升级,监测盲区减少 90% 以上;2. 实时动态评估:传感器数据采集频率达 1 次 / 分钟,结合电化学参数模型(如线性极化电阻法)实时计算腐蚀速率,响应速度较离线检测提升 100 倍以上;3. 三维可视化模拟:通过三维模型动态展示各网格腐蚀程度与发展趋势,直观呈现管道 “健康状态”,便于运维人员精准定位隐患区域;4. 分级智能预警:基于风险等级(低 / 中 / 高 / 极高)制定差异化预警策略,高风险区域触发联动停机机制,降低事故概率,解决传统 “一刀切” 预警的低效问题。

该方法核心应用于熔盐管道系统,具体场景包括: - 太阳能光热电站:槽式、塔式光热电站的熔盐储热罐与输送管道,解决高温熔盐(如硝酸钠 - 硝酸钾混合盐)的腐蚀监测难题; - 煤化工行业:煤制烯烃、煤制乙二醇等工艺中的高温熔盐加热 / 换热管道,保障连续生产; - 其他工业领域:冶金、化工中的熔融金属 / 盐类输送管道,拓展至高温高压腐蚀环境监测。 据中国光热联盟数据,2025 年国内光热发电装机量将超 5GW,配套熔盐管道市场规模超 50 亿元,加之煤化工领域需求,本方法预计 3 年内可覆盖 30% 以上的重点项目,应用前景广阔。

1. 殷尊:项目负责人,西安热工研究院研究员,从事能源装备监测技术研究 15 年,主持国家能源局 “熔盐储热装备安全监测” 专项,发表相关论文 20 余篇,主导整体技术框架设计与算法模型开发;2. 王鹏:北方魏家峁煤电有限责任公司高级工程师,负责现场试验与应用验证,拥有 10 年煤化工管道运维经验,主导传感器安装方案与实际工况适配;3. 蔡晖:电化学监测专家,开发腐蚀速率计算模型,解决高温熔盐环境下电化学参数漂移问题,监测精度提升至 95%;4. 王军民、高延忠:软件研发团队,负责三维模型构建与预警系统开发,实现腐蚀数据的可视化与智能响应;5. 罗昊鸣、李保龙等:工程实施团队,参与试点项目的管道网格划分、传感器部署与调试,积累了丰富的现场经验。团队跨单位协作,涵盖理论研发、工程应用、软件开发全链条,具备强大学术与产业结合能力。

1. 投入与收益:研发阶段累计投入 800 万元(含传感器选型、算法开发、试点改造);已在 2 个光热电站和 1 个煤化工项目试点应用,累计减少停机损失超 1200 万元,申请国家发明专利 1 项(公开号 CN120294097A); 2. 后续投入:需产业化资金 1200 万元,用于监测系统标准化(600 万元)、传感器国产化替代(300 万元)、市场推广(300 万元),预计 1.5 年内完成规模化应用; 3. 社会与经济效益: - 经济层面:单座 1GW 光热电站应用后,年均减少维护成本 800 万元,延长管道寿命 3-5 年; - 安全层面:降低熔盐泄漏风险,避免高温熔盐引发的火灾、中毒等事故(事故概率降低至 0.05‰以下); - 行业层面:推动熔盐管道监测从 “被动维修” 向 “主动预警” 转型,支撑光热、煤化工产业安全发展; - 环保层面:减少因管道泄漏导致的熔盐污染,降低生态修复成本。

1. 技术授权:向管道运维企业、光热电站运营商授权监测算法与系统,按项目规模收取授权费(100-500 万元 / 项目),提供技术培训与运维支持; 2. 系统集成:与传感器企业合作开发 “硬件 + 软件” 一体化监测系统,面向能源企业销售,目标年销量 50 套(单套售价 200 万元); 3. 合作共建:与地方能源园区共建 “熔盐管道安全监测中心”,提供第三方监测服务,按监测里程收费(10 万元 / 公里 / 年); 4. 转化目标:2 年内覆盖国内 50% 以上的新建光热电站,3 年内成为熔盐管道监测领域的行业标准制定者,拓展至国际光热与煤化工市场。