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揭秘光热系统的“血液”——熔盐

光热发电  来源:CSPFOCUS    2019/7/1 12:05:17  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:作为最有潜力的传蓄热材料,熔盐在光热产业中大放异彩,但生产及应用技术上的难题,让熔盐行业进入了发展瓶颈期。如何破解难点已经成为业界各方关注的话题。在日前召开的硝酸钾和熔盐储能技术交流会上,与会专家对此进行了探讨。

光热系统的“血液”

中国科学院上海应用物理研究所研究员唐忠锋指出,因优异的性能,熔盐当前已经应用于太阳能热发电项目中。“如果把光热系统比作人体的话,那么作为传蓄热介质的熔盐就好似‘血液’,不断为光热系统传输、储存热能。”唐忠锋说。

华东理工大学资源工程系主任孙泽提到,在熔盐中,硝酸盐的熔点低、价格便宜、操作温度范围广,目前得到了较多应用。其中,硝酸盐的应用可以提高太阳能电站操作温度,发电效率高,储热效率强。

从生产技术上来看,目前可应用于光热项目的熔盐级硝酸钾的生产技术主要有天然钾硝矿提取法、硝酸铵-氯化钾离子交换法、硝酸-氯化钾氧化法、硝酸钠-氯化钾转化法、硝酸铵-氯化钾转化法、溶剂萃取法等。不过,这些技术各有利弊,要结合项目实际情况决定制备方法。

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中电建共和50MW光热发电项目储换热调试服务项目总工程师孙峰

“作为优秀的传蓄能介质,熔盐在光热发电项目中得到了大量应用。”中电建共和50MW项目储换热调试服务项目总工程师孙峰说,“作为使用者,我们希望可以寻求低熔点、高沸点、性质稳定、流动性好、比热容大的熔盐。这样有利于改善光热电站的经济性,降低储能成本,提升单位蓄热量。”

技术发展现瓶颈

中国无机盐工业协会会长王孝峰提到,我国熔盐相关研究起步较晚,虽然北京工业大学、中国科学院青海盐湖研究所等研究机构对高温熔融盐的传热、蓄热性能进行了研究,但部分内容还停留在实验室阶段,难以解决产业应用上出现的全部问题。

“我们现有产业基础能不能支撑相关产业的大发展、如何支撑相关产业的快速发展,是我们行业要考虑的主要问题。”王孝峰说。

唐忠锋表示,虽然我国熔盐行业在单盐方面质量指标达标,且生产能力强,但行业普遍对二元盐工艺、指标认识不足,对开发多元盐的热情不足。同时,受制于企业技术和配套等问题,目前为瓶颈期或阵痛期,压力很大。

据中国科学院青海盐湖研究所副研究员王怀有介绍,熔盐储热系统存在的最大问题和技术难点就是熔盐的凝固点较高,致使电站在运行过程中很容易出现“冻管”现象。同时,行业对熔盐杂质含量的合理控制及对性能的影响机制还有所欠缺。由于硝酸钠、硝酸钾的纯度对熔盐储热材料的使用性能至关重要,杂质存在将降低材料的使用寿命,可能会出现结垢以及对设备的腐蚀。

产学研结合破困局

“为了破解行业发展瓶颈和技术难题,科研院校和熔盐企业要各自结合自身情况,开发熔盐合作课题,进行产学研结合,推动熔盐技术走进相关行业,以进一步扩大熔盐储能应用市场。”唐忠锋说。

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内蒙古电力勘测设计院有限责任公司高级工程师王小春

内蒙古电力勘测设计院有限责任公司高级工程师王小春也认为,熔盐行业发展除了政策支持外,还要依靠自身技术的发展,从产品、设备、产业链等方面进行产学研结合,以提高产品品质,降低生产成本,这也有利于熔盐在光热发电项目中的应用。

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北京工业大学环境与能源工程学院教授吴玉庭

据北京工业大学环境与能源工程学院教授吴玉庭介绍,为了进一步推动熔盐技术发展,北京工业大学与冀中能源井矿集团合作共建热能存储与转换联合研发中心。

该中心在北京工业大学研究成果的基础上,开展熔盐传热蓄热和单螺杆压缩机膨胀机技术的研发,建成国家和省级研发基地。与此同时,北京工业大学还与冀中能源井陉矿业集团、英国Sunamp公司、英国Glasgow大学在临城建设8kW集成熔盐传热蓄热的单螺杆有机朗肯循环分布式太阳能热发电示范工程。该项目采用槽式熔盐集热传热蓄热电站,熔盐应用量20吨,蓄热容量1MWh,年发电量1.6万kWh。

同时,青海盐湖硝酸盐业股份有限公司副总经理马洪才表示,在三元及多元熔盐领域,虽然这类熔盐具有更低的熔点,但多元熔盐因其中成分更为复杂而可能对熔盐系统造成一些尚无法预知的不利影响,而面临一些推广障碍。该问题也需要熔盐生产企业、科研高校等共同探讨解决。

对此,王怀有提到,为了解决行业在二元、三元熔盐方面的研究不足,青海盐湖研究所立足于盐湖钠、钾和镁资源的开发利用,在二元和三元硝酸熔盐储能材料的制备及性能研究等方面做了系统工作。“通过研究,我们首次合成分解温度高达650℃的新型三元硝酸盐熔盐,从而提高三元硝酸盐熔盐体系的分解温度,进一步提高了对太阳能的利用效率。”王怀有说。

不仅如此,青海盐湖研究所还深入企业,考察了熔盐在发电过程中与盐罐的相容性,了解了熔盐对不锈钢的实际腐蚀情况。考察后,通过研究,初步推测了其腐蚀机理。


原标题:光热系统的“血液”---熔盐

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