[发明专利]低熔点混合熔盐传热蓄热介质

说明书

本发明是申请号为201310000651.6；申请日为2013年1月1日，申请人为北京工业大学，发明名称为：低熔点混合熔盐传热蓄热介质的分案申请。

技术领域：

本发明涉及一种用于中高温传热蓄热的混合熔盐的配方，属于高新技术中物理传热储能技术。

背景技术：

由于太阳能热发电可与低成本大规模的蓄热技术结合，可提供稳定的高品质电能，克服了风力和光伏电站由于无法大规模使用蓄电池而造成输电品质差，对电网冲击大的缺陷，被认为是可再生能源发电中最有前途的发电方式之一，有可能成为将来的主力能源。

目前，在技术成熟的槽式太阳能热发电领域，商业化电站均采用导热油作为传热介质，这导致电站大规模化装机成本高、工作温度低、系统压力大、可靠性低、导热油寿命短、成本高，最终只能达到14％的年平均发电效率。

塔式太阳能热发电系统一般采用水蒸气或空气作为传热工质。水蒸气和空气高温下传热系数低且不均匀、系统压力非常高等缺点，这很大程度上降低了系统的可靠性，提高了系统投资和后期维护成本。

熔盐具有使用温度高，系统压力低，单位成本低，热性能优良等诸多优点，因此采用适宜的熔融盐作为传热蓄热介质，可以有效提升太阳能热发电系统的性能。具体体现在：首先，熔融盐工作温度较导热油等介质高出100℃左右，使得系统发电效率得以提高；其次，由于熔融盐的工作压力(约2个大气压左右)远低于导热油等介质的压力(10-20大气压)，使得太阳能热发电系统的可靠性得到提高；第三，采用熔融盐作为传热蓄热介质，同高温导热油相比，全寿命可由2年左右提高到20年以上，价格可由2-3万元/吨降至1万元/吨以下；第四，熔融盐蓄热是解决太阳能热发电蓄热问题的主要手段。

目前，熔盐作为传热蓄热介质已经在太阳能热发电系统中得到了应用。美国加利福尼亚州的solar two和西班牙的Andasol太阳能电站均采用solar salt(60wt％NaNO₃+40wt％KNO₃)作为传热蓄热介质。该种混合熔盐具有良好的热稳定性和低廉的成本，但是它的熔点高达220℃，这对系统的安全稳定性提出了考验。具有较低熔点(143℃)的Hitec盐(7wt％NaNO₃+53wt％KNO₃+40wt％NaNO₂)被应用在工业传热中。该种混合熔盐在454℃以下具有热稳定性，可以短时间运行到538℃，但是必须使用氮气保护来防止亚硝酸盐组分的缓慢氧化。相对于熔点为13℃的导热油，现用熔盐的主要缺点是其相对较高的熔点(130-230℃)。当熔盐应用在太阳能传热蓄热系统中时，必须采取保护措施防止熔盐发生冻结。当前可用的熔盐配方还存在熔点高，热稳定性一般，成本相对较高的缺陷，无法提供最优的热物性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是降低混合熔盐的熔点，提高其热稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明提供的低熔点混合熔盐传热蓄热介质，其组分比例如下：18.2wt％硝酸钙，54.5wt％硝酸钾，9.1wt％硝酸钠，9.1wt％硝酸锂，9.1wt％碳酸钠。

本发明的有益效果在于：

1本发明技术方案制备的混合熔盐熔点有不同程度的降低(熔点范围为：80—130℃)，其应用在太阳能热发电系统中，将大大降低传热蓄热系统的成本，简化系统初始运行程序，不需要特殊的加热设备来防止熔盐的冻堵，增加了整个系统的安全稳定性。

2本发明技术方案制备的混合熔盐热分解温度有不同程度的提高(分解温度范围：590—690℃)，这将大大提高整个系统的发电效率。

附图说明

图1混合熔盐的DSC曲线。

(质量比为Ca(NO₃)₂：KNO₃：NaNO₃：NaNO₂＝1：6：2：1)

图2混合熔盐的TG曲线。

(质量比为Ca(NO₃)₂：KNO₃：NaNO₃：NaNO₂＝1：6：2：1)

图3混合熔盐的DSC曲线

(质量比为Ca(NO₃)₂：KNO₃：NaNO₃：LiNO₃＝2：5：1：2)

图4混合熔盐的TG曲线。