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光热电站熔盐储热,又腐蚀又怕冻,换成耐火砖行不行?

转载自:科普中国科普解读-基础科学研究

提到光热电站,很多人都觉得前景广阔。但它现有的技术方案,就是终极答案吗?答案是否定的。

在光热储热领域,熔盐是大家比较熟悉的储热介质,可传统熔盐方案,依然绕不开几个硬伤:

✅会腐蚀输送管道;

✅温度超过565℃就容易发生分解;

✅温度变低之后容易冻结,造成管道堵塞。

既然改良熔盐难度大,那我们能不能换个思路?研究人员给出了一个脑洞十足的方向:用便宜量大的耐火砖来储热。

耐火砖最高可耐受1500℃高温,巨大的温度上限,为提高发电效率打开了空间。而且对比已经很便宜的熔盐,耐火砖的成本还能再往下压,规模化应用潜力巨大。

那么耐火砖到底怎么实现储热、发电?整套流程分白天、夜晚两套工况。

白天:一边发电,一边存热量

压缩机把空气从底部压入管道,气体经过吸热塔,被阳光加热成800℃以上的超热风。

超热风做七三分流:7成进入蒸汽发生器,直接实现白天发电;剩下3成送入填满蜂窝耐火砖的储热仓,自上而下把耐火砖加热,把太阳能储存起来。

换热之后两股气流降温至250℃左右,汇合流入回热器回收余热,经过空冷降到约100℃,再次压缩送回吸热塔,完成气体循环。

夜晚:释放砖块储存的热量持续发电

到了夜里没有太阳光,低温热风从储热仓底部通入,吸收耐火砖白天储存的热量,再次形成超热风,输出电能,实现夜间持续供电。

这套方案看着已经很完善,但还有短板。我们用的循环介质是普通空气,空气中包含78%氮气、21%氧气。在高温环境之下,氧气会带来不少麻烦,腐蚀设备,影响系统寿命。优化办法也很直接,直接剔除氧气,改用纯氮气作为循环介质,规避高温氧气带来的各类问题。

当然,这还不是这套技术的最终形态。耐火砖光热储热系统,依旧还有非常多可以打磨、升级的细节。

后续更多技术优化脑洞,我们下期接着聊~