谈谈熔融盐在太阳能热发电中的应用

时间:2018-06-19 13:05来源:太阳能光热联盟
  “如果按目前储量和年产量计算,我国钾资源可开采年限让人担忧。而在境外建设一个新钾肥厂,至少7-8年。我国钾肥可持续性供应存在较大风险。”6月13日,由中国化工学会化肥专业委员会、南方农村报联合发起,上海百联大宗商品电子商务有限公司、河南心连心化肥有限公司联合主办的2018中国钾盐(肥)科学技术交流大会在河南省新乡市举行。来自钾盐钾肥生产、贸易、技术等相关领域的国内外知名学者、专家、企业家等200余人参加了会议。
图:会议现场
  国家太阳能光热产业技术创新战略联盟秘书长杜凤丽受邀出席,并进行了题为《熔融盐在太阳能热发电中的应用》的报告。
  杜凤丽首先向与会嘉宾介绍了太阳能热发电这种技术,全球太阳能热发电的市场情况,我国太阳能热发电示范项目进展情况;随后,以太阳能热发电的优势出发,介绍了熔盐在太阳能热发电项目中的应用,并以国家首批太阳能热发电示范项目中熔盐采购情况,指出了业主对熔盐技术指标的要求,最后梳理了当前我国相关太阳能熔盐的标准制定情况,以及未来太阳能热发电和熔盐应用市场的发展前景。
  她介绍说,由于低成本可靠的熔盐储热系统,太阳能热发电在电力系统中的“价值”变得举足轻重:带有储热系统的太阳能热发电站可以按需提供调峰电力、中等或基础负荷。未来将在我国能源结构中发挥重要作用。目前,太阳能热发电可用的高温蓄热介质主要包括导热油、熔融盐、水蒸气、混凝土、陶瓷等。而40%硝酸钾+60%硝酸钠组成的二元硝酸盐是目前商业化应用中主流的太阳能热发电用传储热介质。粗略计算,一座带8小时储热系统的50MW塔式太阳能热发电站,其二元熔盐需求量约为1.2~1.5万吨;同规模的槽式电站,二元熔盐需求量约为3万吨。
  据了解,高纯度、低杂质是太阳能热发电用熔盐的主要指标要求。其中,氯离子和硫酸根离子两个指标尤为重要,尤其高温条件下氯离子对包括不锈钢在内的钢材有较强的腐蚀性,严重影响着生产安全与设备运行寿命。有数据显示,使用304L不锈钢材质的熔融盐储罐,在高温条件下,氯离子每增高10ppm,腐蚀性增加8-12%,超过界限值将大大减少设备的设计寿命。另外,还有产品水分指标,即含水量,据悉,含水量的高低将会影响储热能力和采购成本。
以下是我国3个太阳能热发电项目中,业主对熔盐的指标要求。
图:某太阳能热发电项目熔盐采购主要指标要求
图:某太阳能热发电项目熔盐采购主要指标要求
图:某太阳能热发电项目熔盐采购主要指标要求
  由于熔盐熔点比较高,因此在管道中容易出现凝固冻堵管路的问题。为此,有单位也在积极研发不同温度范围的混合熔盐。例如,北京工业大学配制了二百多种混合熔盐,优选获得了系列不同温度范围的混合熔盐优化配方。百吉瑞(天津)新能源有限公司也自主开发出了光热发电低熔点熔盐,熔盐熔点范围82℃-115℃。
图:北工大配制的各种低熔点低成本混合熔盐与常用熔盐的性能对比
  在太阳能热发电用熔盐标准方面,目前还没有太阳能熔盐的国家标准,也相关团体标准正在编制中。通过对国家标准、不同业主要求对比发现,对熔盐产品的要求大部分指标均不相同,有的差别很大,有的没有要求。
(图表来源:新疆硝石钾肥)
  最后,杜凤丽总结指出,
  1、太阳能热发电可与低成本大规模的蓄热技术结合,提供稳定高品质的电能,被认为是可再生能源发电中最有前途的发电方式之一,未来将有望成为主力能源 。 
  2、熔盐是一种性能优良的高温传热蓄热介质,在核电、太阳能热发电、弃风弃光熔盐蓄热式供热、熔盐蓄热调峰电站、间歇高温工业余热蓄热、高温工业传热、燃气轮机叶片冷却等领域都有应用价值,市场空间巨大。
  3、低成本、高性能混合熔盐的配制与热物性研究是高温熔盐传热蓄热的关键科学问题和核心技术,特别是低熔点、高分解温度、宽液体温度范围、高稳定性、低腐蚀、高比热等混合熔盐配方。

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