刘斌:熔盐是目前最好的高温传热工质 没有之一
来源:CSPPLAZA光热发电网 | 0评论 | 14234查看 | 2016-06-24 14:29:00    
  CSPPLAZA光热发电网报道:“我认为熔盐是目前最好的高温传热工质,没有之一!”在6月16日~17日在京召开的主题为“新征程•新蓝图”的中国国际光热电站大会暨CSPPLAZA2016年会上,百吉瑞(天津)新能源有限公司副总经理刘斌如是说道,并就“低熔点熔盐传储热技术的实践运用”发表演讲,详细解析了低熔点熔盐传储热技术的特点和运用实效。

  刘斌首先表达了自己对于熔盐作为光热发电领域传储热工质的绝对肯定,他认为,熔盐的特点就是工作温度高、高温传热可达到600摄氏度左右,而且高温是常压,不会和所接触的管件和其他材料发生反应,不损害环境,高比热、高传热能力、低粘度、易于处理,价格低且安全,所以得到了良好的运用。同时刘斌列举了美国新月沙丘电站的例子,他提到,蓄电池储能做了一百多年,而熔盐储能的是从1996年才开始做的,尽管如此,新月沙丘电站储能量比全球所有蓄电池储能总量还要大,且蓄电池本身具有很大的不安全性,而熔盐可以避免这一点。

图:百吉瑞(天津)新能源有限公司副总经理刘斌发表演讲

  谈到熔盐的腐蚀性、安全性和防凝等人们普遍担心的问题时,刘斌表示,熔盐没有腐蚀性,它的腐蚀性主要来自它的杂质,就是氢氧根等等,只要控制好熔盐的成分,不用担心其腐蚀性问题;同时刘斌又结合央视视频和天津爆炸案例说明硝酸盐的稳定性和安全性;至于防凝问题,刘斌表示,根据百吉瑞参与大型项目的实践经验和调试结果来看,只要把相关保温和防护措施做到位,防凝不是大问题,另外百吉瑞推出的低熔点熔盐产品的防凝难度更低,这也为熔盐型槽式和菲涅尔熔盐等光热利用技术的发展增加了更多选择和可能性。

  事实上,配置熔盐储热系统已日渐成为全球光热电站的标配,国家能源局启动的1GW示范项目也对储能系统做了严格的要求,不出意外绝大多数示范项目的储能系统首选还会是熔盐储热系统。

  截止目前,光热发电领域应用最多的熔盐产品应为硝酸钾与硝酸钠配比为4:6的二元盐产品,熔点在220摄氏度左右,运行温度范围在290—565摄氏度,低熔点熔盐与上述普通二元盐产品的区别有哪些呢?据刘斌介绍,从广义的角度来说,熔点低于221摄氏度的熔盐就可以被称为低熔点熔盐,但熔点较低的熔盐产品往往最高运行温度又不会太高,如何研发出一种熔点较低,同时可承受温度较高的熔盐产品成为百吉瑞公司长期致力的目标。

  刘斌表示,低熔点熔盐的配制其实并不复杂,也是硝酸基为主,根据DSC和热重测试结果,在经过多种优化配比之后百吉瑞公司最终优选得到了一种熔点88.2℃,最高使用温度可达612℃的低熔点熔盐优化配方盐。低熔点熔盐可以作为储能系统,和二元盐有基本上相同的性质。

  除了低熔点熔盐产品,百吉瑞还致力于为光热发电行业提供储能系统及储能熔盐产品、熔盐融化、罐体预热、检测等全生命周期跟踪服务,按照刘斌的说法,百吉瑞承诺对混合盐全生命周期都是负责的。

  下面刊出的是刘斌的演讲全文,请对照其发言PPT阅读。(注:根据速记和视频资料整理,未经演讲者本人审阅,仅供参考。)

  大家下午好,今天很高兴有这个机会跟大家分享一下我们低熔点熔盐传热蓄热技术及其实践应用。我今天想讲三方面的内容,首先讲一下低熔点熔盐的特点,第二方面是它是怎么配置的,其实我想说的是,低熔点熔盐并非多么神秘;第三方面讲一下它的应用。

  我们常说低熔点熔盐,什么才叫低呢?其实我觉得这一个怎么说?是个相对的问题,比如我前几天刚看有一个新闻说高温超导,我以为多高,其实就是零下140℃左右,那也是高温。我们现在用的最多的就是传统的太阳盐,即二元盐,它的熔点在221℃。对于低熔点熔盐我们可以这样理解,只要熔点低于221℃的熔盐我们就可以认为它是低熔点熔盐。比如现在工业上用得最多的HITEC盐,也叫希特斯盐,它的应用也很广泛,熔点是142℃,可以说这个三元盐就是一个低熔点熔盐。从广泛的定义说低熔点熔盐只要低于我们的二元盐220℃的熔点就是低熔点熔盐。但在我的理解,真正的低熔点熔盐熔点要低于100℃。因为我们在研究过程中会发现,当熔盐的熔点低于100℃以后,比如在100℃以内是一个液态,我们知道熔盐是溶于水的,熔融态的熔盐和水结合会发生非常有趣的现象。低熔点熔盐其实非常非常普通,不要把它看得那么神秘或者是高大上,大家可以去百度一下熔盐、熔盐炉,或者是盐浴炉(指熔融盐液作为加热介质,将工件浸入盐液内加热的工业炉)。可能大家要问了,既然这个HITEC应用这么普遍、这么成熟,为什么我们的太阳能热发电领域不用这种盐呢,而是找了一种二元盐?

  我尝试着回答一下这个问题,我们CSP领域的熔盐有两种,一种是太阳能的塔式系统,它的使用温度是290—565℃。而在槽式系统中,传热是用导热油的,而蓄热也是用的熔盐,而且也是用的塔式的太阳盐,它受到导热的限制只有用到290—390℃,为什么不能用HITEC盐呢(工作温度范围是142-435℃)?因为HITEC盐里面有一种亚硝酸钠,它到440℃的时候会溶解,部分会变成氧化钠。百度上写的它可以用到450℃,我建议最高用到435℃。如果用到塔式光热系统中高温不够。高温不能用,那能否用在作为传热代替导热油作为传热,用槽式系统做传热不是很好吗?但是很可惜它这个熔点是142℃,但导热油的凝固点是12℃,可以说在光热发电领域它是高不成低不就,既不能做塔式熔盐的蓄热,也不能做槽式的导热盐的取代。那么它能不能做蓄能工质呢,但很可惜它比二元盐价格要贵,所以它是高不成低不就价格又贵,我们这样一选择它就没有用武之地,在热发电CSP里面它只能用二元盐。我们要问了,如果这不是HITEC盐,如果是另外一种低熔点熔盐,它的使用温度可以超过二元盐,超过600℃,或者相当。它的熔点能够低于导热油12℃,我这里说的是60℃,它的潜热比较大,60℃熔点的熔盐和12℃熔点的导热油两个凝固的速度是一样的,即防凝的难度是一样的,如果它的高温区能超过二元盐,熔点能低于60℃,更重要的它的价格能比二元盐便宜,这个盐绝对可以一统天下,这也是我们不懈努力的一个目标,希望能找到这样一种盐。

  话说回来,我说HITEC盐高不成低不就,那为什么许多供应商还一直用它,还慢慢有取代导热油的趋势?那是因为熔盐的一些巨大的优点,或者说熔盐的特点。熔盐的特点就是它工作温度高,高度稳定,无相变,系统压力非常低,它高温是常压,不与接触的管件和其他材料发生反应,不损害环境,高比热、高传热能力、低粘度、易于处理,价格低且安全,所以它一直用得挺好。

  这里相当于发一个英雄帖吧,我认为熔盐是目前最好的高温的传热工质,而且我特别强调没有之一。相当于办一个武会,我欢迎大家来踢场,如果谁能找到一种介质能比我的熔盐还好,我欢迎来踢场,我认为目前是没有。

  我刚才说了它一系列的特点,当然最重要的就是安全。这里有一个动画,这是中央十套对我的导师的采访,介绍我们低熔点熔盐一个科普的实验,介绍太阳能热发电。只要我有机会向大家介绍熔盐的场合,我都会给大家看这个一分钟的短片,因为我想告诉大家熔盐它是非常非常安全的。我们担心熔盐第一是它的高温,第二它里面有硝酸钾,这个硝酸钾大家知道,它是TNT炸药的材料,所以看到它就怕,不敢摸他,或者不敢砸它。其实我想告诉大家不是那样子的,当时我把80℃的盐化了之后,我这里用一个火柴,当时我这个盐烧到了超过400℃,摄影师说你没沸腾怎么到了400℃,我说已经到了400℃了,400℃的熔盐用火烧它也没关系。如果它是易燃易爆的,它会这么平静吗。如果是常温的一堆固体放在这儿,它理应是更加安全的。它虽然是炸药的成分之一,但别忘了炸药里面还有木炭,所以它是非常安全的。去年天津8.12爆炸之后,记者现场发现很多硝酸钾的残留,认为硝酸钾是爆炸的罪魁祸首之一。但我想说如果这个硝酸钾是爆炸的主要原因,那么经过爆炸之后,经过熊熊大火之后现场还会有残留吗?所以说盐非常非常地安全可靠,而且也的确在实际工作中用了这么多年。

  另外这是我们CSPPLAZA网站上4月份发表的一个报告,虽然我是做储能的,但当我听到这个消息后还是吃了一惊。据该新闻介绍,新月沙丘
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