熔融盐蓄热技术及其在太阳热发电中的应用

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1、熔融盐蓄热技术及其在太阳热发电中的应用万方数据寥文俊T柳柳上海电气集豳股份有限公司中央研究院(200070)寥文俊《1980年～{j男j硕士jI程师j从事耨能源新材料技术探索研究I作?主要负责储能技术氟太阳能热翻用方面的研发，摘要：介绍了熔融盐材料特性、种类以及熔盐蓄热的关键技术，并阐述其在太阳能热发电中的应用情景。高性能的混合熔融盐蓄热将是太阳能光热发电蓄热技术的重要发展方向。Abstract：Theproperties，materialcategories，andthermalstoragekeytechnologiesofmoltensaltwereintroducedin

2、thispaper．Theapplicationofmoltensaltthermalstorageinsolarthermalpowerwasdescribed．High—performancemixedmoltensaltassolarthermalpower’Sthermalstoragemethodistheimportantdevelopmenttrend．关键词：熔融盐；蓄热；太阳能热发电KeyWords：moltensalt；thermalstorage；solarthermalpower0引言太阳能热发电系统是利用聚光集热器把太阳辐射能聚集起来，将某种工质加热至高

3、温或高温高压状态，然后经换热器产生高温高压的过热蒸汽，驱动汽轮机并带动发电机发电，剩余的其他热量用储热介质储存起来，以便在夜晚或没有太阳的条件下继续发电。目前研究较多且已经成功商业化运行的为聚光型太阳能发电系统。聚光型太阳能发电系统可分为：槽式、碟式、塔式以及菲涅尔式太阳能热发电。由于太阳辐射强度时刻在变化，太阳能热发电系统在早晚或云遮间隙必须依靠储存的能量维持系统正常运行，为了保证发电相对稳定，必须采取蓄热措施，以提供电网需要的连续稳定可调的高品质电能。蓄能技术能够实现连续供能、保护用能设备工作的稳定性，从而提高系统效率、延长系统寿命。大规模蓄热技术正在成为发展太阳能热电产业的

4、关键技术。按照热能存储方式不同，蓄热技术可分为潜热蓄热、显热蓄热和化学反应蓄热三种方式，而用于太阳能热发电主要以显热和潜热蓄热方式为主。显热高温蓄热材料具有性能稳定、价格便宜等优点，但其蓄热密度低，蓄热装置体积庞大；潜热高温蓄热材料虽然存在着高温腐蚀、价格较高等问题，但其蓄热密度高，蓄热装置结构紧凑，而且吸热一放热过程近似等温，易于运行控制。而在众多蓄热材料中，高温熔融盐是目前研究和应用较多的一种，其既能作为潜热蓄热材料应用，又能在高温熔融状态下作为显热材料应用于太阳能热发电站中，具有许多低温蓄热材料所没有的特点，因而引起国内外学者的极大关注。1熔融盐蓄热材料及其特性熔融盐(简称

5、为熔盐)是盐的熔融态液体，通常说的熔融盐是指无机盐的熔融体。熔盐一般不含水，55No．32013万方数据I盈强茁匾番目NewTechnology＆NewProduct电导率较高、分解电压较大，在各种工业及科技领域中得到广泛应用。形成熔融态的无机盐其固态大部分为离子晶体，在高温下熔化后形成离子熔体，因此最常见的熔融盐是由碱金属或碱土金属与卤化物、硅酸盐、碳酸盐，硝酸盐以及磷酸盐组成。离子熔体在应用中有许多不同于水溶液的性质，熔融盐的特性主要表现在以下几个方面：(1)离子熔体。熔融盐的液体通常由阳离子和阴离子组成，因此熔融盐具有良好的导电I生能，其导电率比电解质溶液高一个数量级；(2

6、)具有广泛的使用温度范围。通常的熔融盐使用温度在300。C-1000。C之间，新研发的低熔点混合熔融盐的使用温度更是扩大至1160。C～10000C，且具有良好的热稳定性；(3)低的饱和蒸汽压。熔融盐具有较低的蒸汽压，特别是混合熔融盐，蒸汽压更低，保证了高温下熔融盐设备的安全性；(4)热容量大；(5)对物质有较高的溶解能力；(6)较低的粘度，熔融盐的粘度随温度变化显著，在高温区熔融盐的粘度甚至低于室温的水的粘度，流动性非常优良；(7)具有化学稳定性；(8)原料价格低廉，易获得。由于以上这些特征，熔融盐被广泛用作热介质、化学反应介质以及核反应介质，尤其近年来在太阳能热发电、核反应堆

7、、工业余热利用系统中的广泛应用。总体上，理想的蓄热材料应符合以下特性：(1)热力学条件。有合适的熔点和沸点；较高的导热系数；蓄热密度大；粘度小。(2)化学条件。热稳定性好，无毒，不易燃易爆。(3)经济性条件。材料成本低，易得到。2熔融盐种类熔融盐作为储热和传热介质还在实验阶段，在使用时主要的技术难点是腐蚀和过冷，另外，在选择熔融盐材料体系时还需考虑其成本，这将影响整个太阳能热发电站的成本。常见的熔融盐主要有碳酸盐、氯化盐、硝酸盐以及氟化盐等。其中碳酸盐及其混合物价格不高，溶解热大