硝酸钾硝酸钠熔盐的应用情况

合集下载

一文读懂光热发电行业认可度最高的储热介质——熔盐

一文读懂光热发电行业认可度最高的储热介质——熔盐

一文读懂光热发电行业认可度最高的储热介质——熔盐太阳能热发电技术从上世纪八十年代发展至今,对充当其传热介质的材料进行了多样化的尝试,包括水和蒸汽、空气、液态金属、导热油及熔盐等。

随着光热发电技术的革新,所需要的传热介质使用温度愈来愈高,要求的传热能力也愈来愈强。

熔盐是优良的传热储能介质,在建筑供暖、谷电制热、风电消纳等方面都具有一定的应用前景。

由于其具有较高的使用温度、高热稳定性、高比热容、高对流传热系数、低粘度、低饱和蒸汽压、低价格等“四高三低”的优势,成为目前光热发电领域中认可度最高的传储热介质之一。

据统计,在首批的20个光热发电示范项目中,18个采用熔盐储能。

已备案新增92个光热发电站清单中,86个采用熔盐储能。

然而,光热电站中所使用的熔盐在品质与价格方面都与常见农用化肥(硝酸钾和硝酸钠为常见的化肥原料)有较大差别,同时熔盐在生产与使用过程中因自身特性导致的一系列问题已成为业内关注的重点。

目前,首批示范项目建设的陆续展开也将对熔盐产品开展集中式采购。

本文将从熔盐品质界定入手,针对熔盐的不同生产方式、腐蚀问题、首批示范项目采购标准、槽式与塔式项目对熔盐的不同要求以及低熔点熔盐未来发展形势等方面进行了深入的分析与解答,以为示范项目熔盐采购提供一些参考。

熔盐品质好坏如何界定?根据应用领域的要求不同,所使用的熔盐产品亦有所区别。

常见的光热熔盐品种有二元盐(40%KNO3+60%NaNO3)、三元盐(53%KNO3+7%NaNO3+40%NaNO2)和低熔点熔盐产品等。

对于光热发电而言,二元熔盐的应用较为广泛及成熟。

据了解,以使用二元熔盐为例,槽式电站的使用量约是塔式电站的2.5倍左右。

对于50MW、配置8小时储能的塔式电站,熔盐需求量约为1.2万吨,对于50MW、配置8小时储能的槽式电站,熔盐需求量约为3万吨。

然而,在光热电站对熔盐需求量如此之高的情况下,中国当前对光热电站所使用熔盐的测试方法、测试项目、组分指标的要求尚没有统一的衡量标准,容易导致熔盐市场鱼龙混杂,以次充好。

亚硝酸钠和硝酸钾熔盐

亚硝酸钠和硝酸钾熔盐

亚硝酸钠和硝酸钾熔盐标题:亚硝酸钠和硝酸钾熔盐:探索其性质和应用引言:亚硝酸钠和硝酸钾熔盐是一对重要的化学物质,它们在工业生产和实验室研究中扮演着重要角色。

本文将从深度和广度的角度探讨亚硝酸钠和硝酸钾熔盐的性质与应用,以便读者在更加全面的视角下理解这两种化学物质。

一、亚硝酸钠的性质和应用1. 亚硝酸钠的化学结构和性质亚硝酸钠的化学式为NaNO2,它是一种无色、略带黄色的结晶固体。

亚硝酸钠可溶于水,能够迅速分解生成亚硝酸根离子和钠离子。

这种分解反应的速度受到温度和PH值的影响。

2. 亚硝酸钠的应用亚硝酸钠在许多领域都有广泛的应用。

以下是其中的一些例子:- 食品工业:亚硝酸钠被用作食品添加剂,用于保鲜和改善食品的颜色和味道。

- 化学实验:亚硝酸钠在实验室中常被用作氧化剂,参与有机合成反应。

- 医药领域:亚硝酸钠在药物中也有一定的应用,比如用于治疗心脏病和高血压。

二、硝酸钾熔盐的性质和应用1. 硝酸钾熔盐的化学结构和性质硝酸钾熔盐的化学式为KNO3,它是一种白色结晶固体。

硝酸钾熔盐具有良好的溶解性,在水中能够迅速溶解,形成硝酸根离子和钾离子。

2. 硝酸钾熔盐的应用硝酸钾熔盐具有许多重要的应用。

以下是一些例子:- 火药制造:硝酸钾熔盐是火药的重要成分之一,用于提供氧化剂和氧源,以加速燃烧反应。

- 农业领域:硝酸钾熔盐可用作化肥,为植物提供硝态氮,促进植物的生长。

- 玻璃工业:硝酸钾熔盐常被用于制造玻璃,提供金属离子,调节玻璃的折射率和熔点。

个人观点和理解:亚硝酸钠和硝酸钾熔盐作为化学物质,在工业和科研领域都发挥着重要的作用。

它们的性质和应用不仅涉及到化学工业的发展,还涉及到食品、医药等多个领域的进步。

然而,我们也应该意识到它们在一些特定条件下可能带来的风险,比如亚硝酸钠在食品中过度使用可能会对健康造成潜在危害。

综述:通过深入探讨亚硝酸钠和硝酸钾熔盐的性质和应用,我们更加全面地理解了这两种化学物质。

它们的广泛应用表明了它们在人类社会中的重要性。

文档

文档

熔盐时一种硝酸盐组成的混合物,成分为硝酸钾53%;亚硝酸钠40%;硝酸钠7%,主要技术参数:熔点:142.2度,稳定温度:小于427度,比热容:1.34l 熔盐1.1 熔盐的组成及特性生产中采用的熔盐是一种三元无机盐类,是由硝酸钾(KNO3)、亚硝酸钠(NaNO2)及硝酸钠(NaNO3)熔融后混合组成。

常规配比为:KNO353%,NaNO240%,NaNO3 7%。

其商品名称为希特斯(又称HTS)[3]。

新盐为白色粉状固体,易潮解,属无机氧化剂,是一种危险物品【5】。

熔盐与导热油相比,在相同的压力下可获得更高的使用温度(250~ 550℃),且熔盐类热载体不爆炸、不燃烧、耐热稳定性能好,其泄漏蒸汽无毒,传热系数是其他有机热载体的2倍。

在600℃以下时,几乎不产生蒸汽。

其主要物理参数如下:熔点142℃。

密度ρ=2000 kg/m3(150℃时),ρ=1650 kg/m3,(600℃时),在此温度区间内线形下降;运动粘度γ=10×10-6m2/s(150℃时),随温度升高按指数规律下降,在400~550℃接近一稳定值γv≈0.8×10-6m2/s;比热容c≈1.55 kJ/(kg·K);导热系数λ≈1.3 W/(m·K)(500℃时)。

固态盐膨胀系数β=0.00159 K-1,熔盐膨胀系数:0.0112 K-1。

热稳定性:① 455℃以下不分解:② 455~ 540℃时,NaNO2缓慢分解5NaNO2-→3NaNO3+Na2O+N2↑;如果与空气接触,在455~540℃时还会发生NaNO2的氧化反应,2NaNO2+O2-→2NaNO3;④ 820℃以上时,NaNO2的分解非常强烈,产生的N2↑会令熔盐沸腾。

腐蚀性能:在0.1 mm/a的腐蚀速度下,铁素体耐热钢可以用到470℃,在470℃以上推荐使用奥氏体钢【6】。

1.2 熔盐的分解在盘管的辐射受热面,管外高温火焰及烟气以辐射的方式通过钢质管壁对管内熔盐进行加热,当盐膜温度超过620℃时,熔盐将会发生分解。

2023年硝酸钾、硝酸镁行业下游细分应用需求规模结构分析及投资建议规划可行性研究预测

2023年硝酸钾、硝酸镁行业下游细分应用需求规模结构分析及投资建议规划可行性研究预测

2023年硝酸钾、硝酸镁行业下游细分应用需求规模结构分析及投资建议规划可行性研究预测1、硝酸钾行业基本概述:(1)硝酸:硝酸是一种重要的化工产品,广泛用于化工、军工、化肥制造等领域。

硝酸产业链的上游为液氨,其价格波动通常直接影响硝酸市场价格,目前国内合成氨生产厂家众多,原料采购具备较大选择空间。

硝酸属三大无机强酸之一且无替代产品,因此具有相对固定的消费结构,其中,浓硝酸消费主要集中于苯胺、TDI、中间体及军工、酸洗等领域,苯胺、TDI、中间体及军工行业是浓硝酸行业最核心的下游,需求约占总量的48%、17%、16%。

稀硝酸消费则包括硝酸铵、浓硝酸、硝基复合肥、己二酸、硝酸盐等。

中金企信国际咨询权威公布《2023-2029年全球及中国硝酸钾市场监测调研及投资潜力评估预测报告》硝酸产业链及下游需求结构分析数据整理:中金企信国际咨询2017-2021年中国硝酸进出口依存度较小,国产硝酸是国内市场供求的主要组成部分。

伴随我国经济发展,硝酸行业先后经历了产能迅速扩大后竞争加剧的不同阶段。

近年来,在供给侧改革和安全、环保监管趋严的背景下,我国硝酸行业中工艺落后和规模较小的生产装置逐步出清,伴随行业准入的严把控,硝酸供给端有效产能占比进一步提升,表现为供应格局的持续优化,整体发展趋于成熟稳定。

中金企信国际咨询权威公布《2023-2029年硝酸镁行业市场发展战略规划分析及投资潜力预测评估报告》(2)硝酸钾:硝酸钾是一种无机化工产品和优质氮钾二元复合肥,在工农业生产中均起到重要作用。

硝酸钾产业链核心上游为氯化钾,受钾资源局限影响,我国氯化钾进口量较高,因此行业内近原材料产地、近港口的生产企业通常具备成本优势。

根据具体应用,硝酸钾分为工业硝酸钾和农业用硝酸钾,统计数据显示:我国2021年农业需求占硝酸钾市场总份额的53%,工业需求占比约47.1%。

随新型储能产业的发展,可用于光热储能的熔盐是近年来工业硝酸钾的下游消费亮点,未来将成为带动硝酸钾市场增长的重要驱动力。

熔盐加热炉的结构设计和熔盐过热的研究

熔盐加热炉的结构设计和熔盐过热的研究

熔盐加热炉的结构设计和熔盐过热的研究汪琦;俞红啸【摘要】介绍了热载体熔盐的组成和性能,分析了熔盐加热炉的结构和燃烧,并对炉管内熔盐过热的原因进行了研究,探讨了炉体结构设计的准则和防止熔盐过热的方法,最后给出了因熔盐过热造成炉管损坏的修复方法.【期刊名称】《化工装备技术》【年(卷),期】2012(033)005【总页数】4页(P39-42)【关键词】熔盐;加热炉;结构设计;熔盐过热;损坏修复;硝酸盐【作者】汪琦;俞红啸【作者单位】上海热油炉设计开发中心;上海热油炉设计开发中心【正文语种】中文【中图分类】TQ111.2熔盐加热炉选用的热载体是三元无机硝盐,它是由硝酸钾、硝酸钠、亚硝酸钠混合而成,采用53%KNO3、7%NaNO3和40%NaNO2的质量比例进行配制。

该混合盐若是新配制的熔盐在常压下其熔点为142.2℃,若是凝固后的熔盐其再熔化的熔化温度为165℃,使用温度范围为350~530℃,最佳使用温度为400~500℃,危险点为630℃,沸点为680℃。

因此,熔盐是加热温度为350℃以上时的最好的热载体。

熔盐的耐热稳定性好,其传热系数是其他有机热载体的两倍,而且温度在600℃以下时,几乎不产生蒸气,但它与有机化合物接触易发生剧烈的反应。

熔盐的密度随温度上升而减小,液体熔盐平均密度为1860 kg/m3。

熔盐的黏度随温度上升而减小,液体熔盐平均运动黏度为1.72 mm2/s,当温度上升到420℃时,其黏度为1.0 mm2/s,相当于常温水的黏度。

固态熔盐的比热容为1.34 kJ/(kgK),液态熔盐的比热容为1.56 kJ/(kgK)。

熔盐的熔解热为83.736 kJ/kg,当液体熔盐温度每增加1℃时,熔盐的热膨胀率β为0.04%℃-1。

硝盐系属氧化剂,使用时为了防止空气进入熔盐系统,减缓熔盐由亚硝酸盐氧化成硝酸盐的速度,应尽可能将熔盐系统密封好,并在熔盐槽内充氮进行氮气保护,以免熔盐的熔点升高。

硝酸钾的用途和用途

硝酸钾的用途和用途

硝酸钾的用途和用途硝酸钾是一种无机化合物,化学式为KNO3。

它是一种白色结晶固体,在常温下稳定,可溶于水。

硝酸钾以其广泛的用途而被人们广泛认可和应用。

1. 农业领域:硝酸钾在农业领域具有重要的作用。

它是一种重要的氮肥,供给作物所需的氮元素,促进作物生长和发育。

硝酸钾可以提高作物的产量和品质,改善农作物的抗性,增强植物对病虫害的抵抗能力。

此外,硝酸钾还可作为喷雾剂使用,用于防治植物病害和虫害。

2. 火药工业:硝酸钾作为火药的主要原料之一,在火药工业中具有重要的地位。

硝酸钾可以用于制造黑火药、火箭燃料、烟花和信号弹等爆炸物。

硝酸钾的氧化性质使其成为火药中不可或缺的组成部分,它能够提供氧气来促进燃烧过程。

3. 医药领域:硝酸钾在医药领域有多种应用。

它常用于制备一些药物,如硝酸甘油、硝酸异山梨酯等。

硝酸甘油是一种扩张冠状动脉、改善心绞痛症状的药物,常用于心脑血管疾病的治疗。

此外,硝酸钾还可以用于一些皮肤病的治疗,如癣状角化病。

4. 食品工业:硝酸钾在食品工业中广泛应用于食品防腐和食品加工中。

它可以用作一种防腐剂,延长食品的保质期。

硝酸钾还可以作为调味品添加到肉制品中,用于腌制和加工食品,提高食品的口味。

例如,硝酸钾在腌制火腿、培根等肉制品时起到抑制细菌滋生和保持色泽的作用。

5. 玻璃工业:硝酸钾在玻璃工业中也有重要的应用。

硝酸钾可以提高玻璃的抗热冲击性、抗化学侵蚀性和抗霉变性能。

它可以用作增稠剂和助熔剂,改善玻璃的物理性质和工艺性能。

硝酸钾还可以调节玻璃的折射率和透光性,用于制造高质量的光学玻璃。

6. 其他工业领域:硝酸钾还具有一些其他的应用。

比如,硝酸钾可以用于制造火柴头,促进火柴的燃烧。

它还可以用作金属表面的清洁剂,去除金属表面的油脂和污垢。

此外,硝酸钾也可用于制备化学试剂、媒染剂和染料等。

总之,硝酸钾作为一种重要的化工原料,广泛应用于农业、火药工业、医药领域、食品工业、玻璃工业和其他工业领域。

它对于提高农作物的产量和品质,制造爆炸物、药物和调味品,改善玻璃的性能等都发挥着重要的作用。

高温熔盐在太阳能热发电中 的应用

高温熔盐在太阳能热发电中    的应用

高温熔盐在太阳能热发电中的应用熔融盐(简称为熔盐),是盐的熔融态液体,通常说的熔盐是指无机盐的熔融体,但现已包括氧化物熔体和熔融有机物。

常用的高温蓄热材料可分为显热式和潜热式。

显热式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;潜热式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—放热过程近似等温,易于运行控制和管理。

高温熔盐作为潜热蓄热相变材料的一种,同时又能形成离子液体,具有许多低温蓄热材料所没有的特点,因而引起人们极大的关注。

1熔融盐的特性形成熔融态盐类的固体大部分为离子晶体,在高温熔化后形成离子熔体,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性能,其导电率比电解质溶液高一个数量级;(2)具有广泛的使用温度范围。

通常的熔融盐使用温度在300℃-1000℃之间,且具有相对的热稳定性;(3)低的蒸汽压。

熔融盐具有较低的蒸汽压,特别是混合熔融盐,蒸汽压更低;(4)热容量大;(5)对物质有较高的溶解能力;(6)较低的粘度;(7)具有化学稳定性。

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。

2高温熔融盐的种类熔盐用于盐浴已有多年历史,积累了一定的经验。

但是用作储热介质和传热介质还在实验阶段,在使用时遇到的主要困难是腐蚀和过冷。

成本是选用这类材料首先要考虑的问题,工业应用要求使用成吨甚至成百吨的储热介质。

那些理论上有价值而价格昂贵的物质不可能用于工程实际,锂盐和银盐就是如此。

下面分别介绍几种常见的熔盐。

2.1碳酸盐碳酸盐及其混合物是很有希望的相变材料,这类物质价格不高,溶解热大,腐蚀性小,密度大(相对水的密度约为2) 。

按不同混合比例可以得到不同熔点的共晶混合物。

但是碳酸盐的熔点较高而且液态碳酸盐的粘度大,有些碳酸盐容易分解,这就限制了碳酸盐的广泛应用。

熔盐储热技术的应用现状

熔盐储热技术的应用现状
目前,我 国 正 在 大 力 提 倡 发 展 风 力 、光伏等新能 源 发 电 产 业 ,减 少 污 染 严 重 的 火 力 发 电 。百吉瑞新 能源有限公司近几年来一直致力于熔盐储能技术的 研 发 和 产 品 推 广 ,于 2 0 1 9 年建 设了国内首个低熔点 溶 盐 冷 热 电 三 联 供 示 范 项 目 ,不 仅 能 源 利 用 率 高 ,而
72
上海电气技术
2021,14(2)
运 行 结 果 显 示 ,满 足 用 户 冬 季 供 暖 水 79. 9 °C 、回水 63.6 °C 的 用 热 需 求 。整 个 系 统 结 构 简 单 . 设 备 少 , 运 行 可 靠 安 全 ,真 正 实 现 了 绿 色 供 暖 。另 一 方 面 ,可 以 用 弃 风 、弃 光 电 加 热 熔 盐 储 热 进 行 供 暖 ,有效解决 风 光 电 的 消 纳 问 题 。将 间 断 的 弃 风 、弃 光 电 转 换 为 稳 定 的 热 源 ,提 高 了 电 能 利 用 效 率 ,增大了风光电场 的 收 益 ,同 时 提 高 了 熔 盐 储 能 供 暖 系 统 的 经 济 性 ,减 少了对环境的污染。
收 稿 时 间 :2020-12 第 一 作 者 简 介 :林 俊 光 (1984 — ),男 ,硕 士 ,高 级 工 程 师 ,主 要 从 事 综 合 能 源 技 术 研 究 工 作 ,
E -m a il:linjg_ 0 0 8 @ 1 6 3 . c o m
2021,14(2)
上海电气技术
71
国外熔盐储热技术产业化推广比较成熟的是美 国 光 环 技 术 公 司 。2 0 1 4 年 ,该 公 司 向 电 网 级 能 源 存 储领域推进熔盐储热技术的应用.建设了 1 M W 示 范级能源存储系统.为大规模能源存储提供更廉价 和 切 实 可 行 的 解 决 方 案 ,从 而 使 更 多 的 可 再 生 能 源 接人电网。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

硝酸钾、硝酸钠熔盐体系的应用情况熔融盐是指盐的熔融态液体, 通常说的熔融盐是指无机盐的熔融体。

硝酸熔盐是无机盐的一种, 其固态大部分为离子晶体, 在高温下熔化后形成离子熔体。

熔融盐有不同于水溶液的诸多性质, 如高温下的稳定性、在较宽温度范围内的低蒸气压、低的黏度、具有良好的导电性、低的腐蚀性、较高的离子迁移和扩散速度、高的热容量、具有溶解各种不同材料的能力等。

硝酸熔盐作为一种无机化合物熔盐, 以其电导率低、黏度小、导热性能好、腐蚀性弱、蒸汽压低、使用温度范围广和价格便宜等优点受到人们的重视, 在熔盐蓄热传热、反应介质、熔盐电解液、废热利用和金属及合金制造、高温燃料电池等方面得到广泛的应用。

1 硝酸熔盐在一般工业中的应用硝酸熔盐在一般工业中的应用已经多年, 技术也比较成熟。

早期硝酸熔盐主要作为传热蓄热介质在化学和石油化工行业得到广泛的应用。

相比其他熔盐而言, 在这些工业应用中使用较多的是KNO3-NaNO2-NaNO3熔盐体系, 简称HTS。

在非循环系统中, HTS熔盐由于有低的蒸气压常被用于炼油行业。

其主要应用在天然气脱水、重油稳定化处理和氨水吸收制冷系统氨的再生等领域。

敞开的HTS熔盐非循环盐池也可用于金属处理和清洗、浸泡用于制造尼龙和轮胎铸造的金属模具等。

石油工业需要大量的HTS熔盐作为传热介质,以控制催化剂温度在900u( 1u=5/9K) 附近。

催化床中失效的碳球氧化放出的热量被床内流动的HTS熔盐吸收, 再传递热量给蒸汽发生器。

在石油精炼工业中, 用于润滑油脱色念土剂的再生所用到的塞摩福( 型) 流动床催化剂再生炉HTS也有相同的应用, 燃烧黏土所吸附染色物和其他有机物产色的热量被HTS循环吸收移除。

化学工业采用HTS作为高温反应加热和冷却介质。

应用最广的是汽车尾气中马来酸酐和邻苯二甲酸酐催化式排气净化器, HTS提供650~ 850u高温使萘和苯被空气氧化。

另一个相同应用是在650~900u间烷基胺转炉。

另外, 熔盐还可以用于反应床冷却和废热蒸汽产生。

硫酸蒸馏过程也使用HTS, 用作990u再沸器的加热介质。

工厂通常使用HTS浓缩腐蚀性Na2CO3 溶液。

用熔融HTS加热, 除了能使NaOH 溶液浓缩到9918%( 质量分数) 以外, 熔融HTS加热器所需的热传递面积很小,因为它具有高的操作温度和好的热传递速率, 这样也就减少蒸发器中价格昂贵的镍管的使用量。

另外, HTS也被用于K2CO3 溶液完全脱水。

2 硝酸熔盐在含氧化合物制备方面的应用性能优良氧化物粉末的制备对于陶瓷行业和催化工业的作用是非常重要的。

固体氧化物在熔盐中的合成是一个很好的方法。

与固态合成方法相比, 熔盐方法合只需很低的温度, 因此, 熔盐常被用来合成二元或者三元氧化物、磷酸盐和硫化物。

由于硝酸熔盐具有较低的熔点和很高的含氧碱度, 所以它非常适合作为无机物合成的溶剂, 特别用于氧化物的制备。

其中用得较多的是KNO3-NaNO3 熔盐体系( Solarsalt)。

erridge和Huda利用含锆的硫酸盐在硝酸熔盐中制备氧化锆。

Descemond等用ZrOCl2含水盐在KNO3、NaNO3及其混合物中制备出用于陶瓷和催化行业的氧化锆载体材料。

水合物ZrOCl2 和( NH4)6Mo7O24在NaNO3-KNO3熔盐中得到很好的分散,形成5nm尺寸的四方晶型氧化锆, 钼酸盐附着在氧化锆表面。

该方法制备的氧化锆比用常规水溶液制备的氧化锆有更高的比表面积, 达到220m2/g。

由于表面钼酸盐亚稳态单层的形成, 这种结构特征使得煅烧时氧化锆更加稳定。

经硫化作用后, 发现熔盐法制备的Mo-Zr-O结构能够增强氢化反应活性。

3 硝酸熔盐在太阳能方面的应用3.1 太阳能发电太阳能热发电作为太阳能热利用的一种形式,与常规火力发电相比,其发电效率较高。

但是太阳能供能方式具有间歇性的特征,太阳能热发电易受阴天、夜晚等气象变化的影响,故需要蓄热来提高太阳能利用效率。

因此,蓄热介质的开发就成了热发电的关键技术之一。

研究表明,运用高温硝酸熔盐发电可以使太阳能电站操作温度提高到450-500℃,这样就使得蒸汽汽轮机发电效率提高到40%。

此外,运用熔融盐也可以使储热效率提高2.5倍,从而减小蓄热容器的体积。

它也与阀、管、泵等相容性较好,Sandia研究中心(NSTTF)采用60%NaNO3、40% KNO3(solar salt) 与硅石(silica sand)、石英石(quartzite rock)相结合进行研究,研究表明在290 ~400℃之间,经过553次循环试验后没有出现填料腐蚀性问题。

后来,该研究中心又用44%Ca(NO3)2 、12%NaNO3、44%KNO3( Hitec XL )作试验,结果表明,在450~500℃之间,经过10000次循环试验后,填料与熔融盐相容性仍很好,因而得到了大量使用。

表l列出了一些常用的硝酸盐和导热油Therminol VP-1的性质。

表1 一些常用的硝酸盐和导热油Therminol VP-1的性质最早在1981年,欧共体在意大利西西里的Adrano附近建成了EurelioS塔式太阳能热电站,该电站采用Hitec熔盐(7%NaNO3 +53%KNO3+40%NaNO2)作为蓄热材料,不过由于蓄热、传热系统设计不完善,于1984年关闭。

1983年,西班牙的CESA-1电站运行并发电,该电站同样采用Hitee作为蓄热介质,经过短期运行,为熔盐蓄热提供了大量高质量的资料。

1984年,在美国新墨西哥州Albuquerque建立了75okw的熔盐发电试验装置(MESS),采用硝酸盐作为传热和蓄热介质,并使用两个蓄热罐,该试验电站的运行,验证了单工质熔盐蓄热系统的技术可行性和灵活性。

1996年,在吸收以往熔盐实验的基础上,SolarTwo太阳能试验电站在美国加利福尼亚的Mojare建成,solarTwo采用 SolarSalt(60%NaNO3+40%KNO3)复合熔盐作为传热和蓄热介质,熔点为220℃,最高使用温度为600℃。

蓄热系统有两个盐罐可存放熔盐150万吨,蓄热能力为105MWht,可供汽轮机满负荷运行3个小时。

SolarTwo塔式试验电站蓄热系统从1996年一直运行到1999年结束,一直未出现大的操作问题,为目前最成熟的熔盐蓄热系统。

2001年意大利启动了ENEA聚光太阳能热发电计划,这个计划准备在意大利南部建一个28MW的太阳能槽式热发电系统。

在这个系统中采用熔融盐作为传热蓄热介质。

2003年意大利建成了太阳能槽式集热器熔融盐循环测试系统,该系统熔融盐罐装有熔融盐9500kg,最大的传热功率500kw,集热器中熔融盐出口温度可达550℃。

在国内,对太阳能高温潜热蓄热技术的研究主要在北京航空航天大学对空间站热动力发电系统中高温吸热/蓄热器研究上,袁修干等采用80.SLIF一19.scaF:共晶盐作为空间站热动力发电系统蓄热器的相变材料,在数值模拟和实验研究方面对其相变传热过程做了大量的工作。

表2中所列的国外太阳能热发电装置中可以看出, Solar Two、PCS、MSEE/ Cat B和THEMIS等热发电站都利用硝酸熔盐混合物作为热能储存介质和传热流体。

Solar Tres是在Solar Two基础上改进,将继续使用NaNO3-KNO3 硝酸熔盐作传热蓄热介质。

正在建设中的PS10太阳能电站也计划利用石墨-硝酸熔盐复合物作为蓄热介质。

为了克服硝酸熔盐作为蓄热介质时导热系数低的问题,人们研究了石墨-硝酸熔盐复合材料,发现当石墨质量分数为5%~30%时,复合材料导热系数将从3W/(m·K) 提高到25W/(m·K)。

表2 国外太阳能热发电装置3.2 太阳能制氢未来作为能源载体和储能媒介,氢能制备已经成为未来能源研究战略的重要课题。

通常,氢能制备利用可再生能源和传统化石能源-可再生能源相结合的方式。

利用集中式太阳能热工厂( CSPplant)为甲烷蒸汽催化制氢提供外部热量, 这与前面所述的太阳能热发电不同之处是: 太阳能热发电是利用热量推动蒸汽轮机发电,催化重整是利用太阳能热量为甲烷蒸汽反应提供外部热源。

两者都可以用到NaNO3-KNO3作为传热蓄热介质。

利用集中式太阳能作为甲烷蒸汽重整的外部能源,不同于常规的蒸汽催化重整,其基本的催化熔炉被更加紧凑的管式热交换器替代,熔盐在壳程中对流流动。

预热到500℃的CH4/H2O混合气体通过充满催化剂的管程中。

从热管中出来的熔盐进口温度为550℃,冷却到530℃,与内管中混合物显热交换热量。

4硝酸熔盐的用其他用途与其他熔盐相比,硝酸熔盐有很多优势,因而硝酸熔盐体系在能源利用中的研究进展用范围很广。

除了上面所讲的应用外,硝酸熔盐还作为传热流体用在核工业均相反应堆中,作为电解液进行金属提取、金属表面电镀和熔融盐燃料电池研究,作为反应介质制备多组分复合型氧化物、磷酸盐、硫化物和有机物的分解以及固体废物的氧化和煤气化,还可以用于高温电催化、催化剂的电化学强化、热腐蚀、高温电化学抗腐等方面。

5硝酸熔盐应用中存在的问题尽管熔盐有很好的传热特性,商业应用也很多年,但是它的使用范围仍有限。

主要原因是由于它具有高的凝固点,如二元熔盐( solar two) 熔点为220℃,管路上需要保温加热器或电加热盘管防止熔盐凝固,熔盐槽中也需要加热保持熔盐熔融状态,故能量消耗大。

同时,如三元熔盐在高温加热时存在氮氧化物分解现象,热稳定性不高,如何提高熔盐使用温度是一个很重要的研究课题。

相关文档
最新文档