高温混凝土储热材料及其热性能研究

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1、高温混凝土储热材料及其热性能研究■文／朱教群周卫兵’白风武’武汉理工大学中国科学院电工研究所太阳能热发电技术是目前可再生能盐的27％，铸铁的3％，铸钢的1．7％。与硝3．配比设计源发电的主要技术任务途径之一。由于成酸盐类相比，混凝土具有更高导热系数。本实验过程同国外所采用的普通混本相对较低，近十年来在欧洲和美国的发德国一公司采用传统的混凝土材料作为凝土作为储热材料有明显的不同，主要原展较快。我国在“十五”，“十一五”也对储热材料取得一定进展，但是热效率过低因是：以铝酸盐水泥作为胶凝剂，确保储该技术投入大量的研究经费和力量。造成体积庞大，建设成本过高，

2、因此迫切热材料在工作温度下的稳定性及使用寿储热是太阳能热发电系统中的重要需用解决高效率、低成本的新型储热材命；选用玄武岩及工业废渣铜矿渣等热容部分。储热材料和换热设备的性能及成本料。本研究借鉴耐火浇注料和传统混凝土大的作为集料，既解决了工业废渣的环境对太阳能电系统的运行参数、一次投资和的研究成果及加工工艺方法，通过对混凝污染又使改性混凝土的体积热容得到大运行成本影响很大。用于太阳能发电中的土储热材料的组成、制备工艺、结构及性幅提高；同时掺入石墨能使混凝土储热材储热材料应满足如下要求：(1)储热材料应能的系统研究，探索出制备低成本，高效料的导热系数得到

3、明显提高；选用性能优有高热容或大相变热；(2)储热材料具有率新型储热材料的最佳工艺。异的复合高效减水剂降低施工用水量并高的导热传导；(3)储热材料应有良好的提高混凝土的强度。化学和力学稳定性；(4)储热材料与换热器一、材料制备及换热流体之间有良好的化学相容性；(5)1．原材料二、结果及讨论在储热及放热循环过程中应完全可逆；(6)本实验采用的原料如下：铝酸盐C801．力学性能低成本。水泥(贵州遵义县鸭溪盛华水泥有限公司砂浆抗压、抗折强度实验按照《水目前用于太阳能热发电中的储热材生产)；玄武岩(山东省章丘市山玉石材开泥胶砂浆检验方法(ISO法)》(GB／

4、料主要有显热储热和潜热储热。显热储发有限公司生产)以及铜矿渣(武汉钢铁T17671—1999)的规定进行。试件尺寸为40热材料主要有卵石、混凝土、熔融盐和油公司生产)；矿渣粉(过180目筛，兴越建x40×160ram。其测试结果见表1。等。其中熔融盐作为具有高温传热／储热材贸易有限公司生产)；硅微粉(过200目一体化功能的流体较为常用。但熔盐存在筛)，工业用石墨粉(180目)；高效复合减表1砂浆强度测试结果的问题是当温度低于熔点，熔融盐凝固后水齐Ⅱ(自帝0)，自来水。抗压强度平均发生的体积变化对换热管路的破坏。因2．制备工艺过程≯零抗I。~]l／斤强

5、廖呼主呕值cMPaj3d后此采用熔融盐在传热管路上必须采取温将原料按照设计比例混保温24h控措施，由此会增加电厂运行成本和自身合均匀，在100×100×100mm37．4：l1330453电耗，也影响了系统的安全性。混凝土储的模具中成型、捣实，三天后jA23蠢5．3毫6_426．5l3B，热材料由于具有性能稳定、成本低的优脱模，并且在烘箱内于105~C194311点，是用于太阳能热发电的理想候选储热下烘烤48s1",时。其测试抗折B00—6．40：7l．6曩38．7r。5l55_433．9512材料之一。混凝土储热材料的每kWh的造强度的试样的成型模

6、具尺寸28．6j44．2为40~40×160mm。22．5371价是所有储热材料中最低的，相当于硝酸2008年11月高科技与产业化31■rII●l：从表1中可以看出，中温储热混凝土(3A

7、203·2SIO2，在1800~C下仍能稳定存块加工成尺寸为5×5×15mm的长方体，再的抗折、抗压强度均较高温储热混凝土的在)，从而增强材料在高温环境下的工作利用德国耐弛公司生产的NETZSCH4型低；从原材料的性能分析看，可能是由于性能。线膨胀测试仪进行测试。试样测试结果见中温储热混凝土材料中除了加入玄武岩从表1中还可以看出，随着石墨粉含图1和图2所示。碎石外还

8、添加了强度较低的工业铜矿渣，量的增加，储热材料的抗压、抗折强度均从图1和图2中可以看出，混凝土试件这在一定程度上降低了材料整体的强度，有很大程度的降低，当其含量为5％时，中在100~C前体积收缩很小，但在200~C后试另外，在高温储热材料中添加了强度较高温储热材料的抗折、抗压强度分别降低了件收缩逐渐增大，并随着温度的升高而进的铝矾土碎石，从而导致了中高温储热材1．5MPa~I17MPa；高温储热材料的抗折、一步增大；其中高温混凝土试件在800~C料抗折抗压强度的差别；另一方面，高温抗压强度分别降低了1．8MPaS~N18．3MPa。后线膨胀率呈直线降

9、低，在1000~最大收储热材料中添加的铝矾土碎石与硅微粉2．热学性能缩率达到5_7X10K～，中温储热混凝土