[发明专利]石英砂复合三元硝酸熔盐传热蓄热介质及其制备方法

说明书

本发明石英砂复合三元硝酸熔盐传热蓄热介质及其制备方法，属于太阳能光热发电领域。本发明的传热蓄热介质由三元硝酸熔盐体系与石英砂组成。本发明还提供了该传热蓄热介质的制备方法。本发明的传热蓄热介质基本不改变三元硝酸熔盐的凝固点，同时提高了三元硝酸熔盐的上限工作温度，高达750℃该传热介质的热稳定性好，导热性能高，成本低，非常适合用于太阳能热动力发电系统、太阳能光热发电的蓄热传热系统。

技术领域

本发明涉及用于太阳能光热发电的蓄热传热复合介质，特别是涉及一种石英砂复合三元硝酸熔盐传热蓄热介质及其制备方法。

背景技术

在工业蓄能和太阳能光热发电技术中，目前使用的蓄热传热介质主要有空气、水、导热油、熔融盐、钠和铝金属等。熔盐因具有广泛的使用温度范围，低蒸汽压，低粘度，良好的稳定性，低成本等诸多特性已成为太阳能光热发电技术中颇具潜力的传热蓄热介质，成为目前应用较多，较为成熟的传热蓄热介质。

硝酸熔盐体系的突出优点是原料来源广泛、价格低廉、腐蚀性小且一般在500℃以下不会热分解，因此与其他熔盐相比，硝酸熔盐具有很大的优势。目前，国外太阳能光热发电的电站所使用的传热蓄热介质主要为二元硝酸盐体系（40％KNO₃-60％NaNO3）和三元硝酸盐体系（KNO₃-NaNO₃-NaNO₂）。三元硝酸盐体系的熔点较低，比较理想，但是上限工作温度偏低，且溶解热较小、热导率较低。

为了解决上述问题，中国专利申请00111406.9公开了一种LiNO3-KNO₃-NaNO₃-NaNO₂体系，其工作温度范围为250℃-550℃，这个体系的上限工作温度比三元硝酸盐体系KNO₃-NaNO₃-NaNO₂高，但其下限工作温度也被提高，导致云遮时维护成本增大，而且LiNO3的加入使得其腐蚀性增大，成本增高。

美国专利US007588694B1公开了一种LiNO₃-KNO₃-NaNO₃-Ca（NO₃）₂体系，其熔点低于100℃，上限使用温度高于500℃，但是LiNO3的加入增加了熔盐的腐蚀性和成本。

石英砂独特的分子链结构、晶体形状和晶格变化规律，使其具有耐高温、抗氧化、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀等独特的物理、化学等诸多特性，在许多高科技产品中发挥着越来越重要的作用，常被用作制造玻璃、耐火材料、冶炼硅铁、冶金熔剂、陶瓷研磨材料、铸造的原料。

目前为止，没有见到将石英砂加入到三元硝酸熔盐中作为工业蓄能和太阳能高温热利用领域的传热蓄热介质的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石英砂复合三元硝酸熔盐传热蓄热介质及制备方法，以改善 三元硝酸熔盐使用上限温度低。本发明采用石英砂作为蓄热传热介质的原料，不仅能够提高熔融盐的上限使用温度，同时所得复合熔盐有小于100℃的凝固点（即常压下采用差示扫描仪测出的熔点），降低云遮时的维护成本；另外石英砂价格低廉，还能够大幅度降低蓄热介质的工业成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下:

一种石英砂复合三元硝酸熔盐传热蓄热介质，其特征在于：所述传热蓄热介质是在三元硝酸熔盐体系中添加石英砂复合而成。

所述三元硝酸熔盐体系占传热蓄热介质总重量的50~99%，所述石英砂占传热蓄热介质总重量的1~50%。

所述三元硝酸熔盐体系占传热蓄热介质总重量的50~90%，所述石英砂占传热蓄热介质总重量的10~50%。