环境问题已经成为我国经济发展备受瞩目的话题,国家已经制定了可持续发展战略,使得能源得到有效节省。新能源的产生为我国发展提供基础支持。目前,熔盐是光热电站中应用较为普及的储热材料。以下针对熔盐种类以及特点、熔盐制作以及研发过程、光热电站熔盐传热储热技术进行研究,保障熔盐得到充分应用。
关键词:光热电站;熔盐传热储热技术;应用分析
引言
光热电站储热发电对我国电力行业来说,有较大的发展潜能,目前在光热发电体系中,熔盐工质已经得到屏普遍且广泛的应用,其主要被当做是吸热工质以及储热工质,在槽式电站集热系统也得到较好应用效果。
1熔盐的基础特征
现阶段,传统传统导热油工质已经开始逐渐被低温熔盐替代。无机盐在比较高的温度下融化,进而形成我们见到的液态盐,被人们称作是熔盐,属于不含有水分的高温液体。这种物质在融化过程中会分解成为离子,正离子以及负离子在库仑力作用下会发生作用,可以将其作为稳定度比较高的环境下的传热以及储热介质。二元盐、三元、多元盐是熔盐基本组成成分。
与导热油工质,熔盐优势较多,主要有:(1)饱和蒸气压比较低。熔盐饱和蒸气压与常压比较,要低很多,对一些温度比较高的设备安全运行有较好的作用。(2)液态温度范围比较宽。。一般来说,二元混合硝酸盐液体温度在240℃到565℃之间,三元混合碳素钠盐温度处于450℃到850℃之间;(3)黏度低;(4)化学稳定性高;(5)密度大。
通常来说,液态熔盐密度远大于水的密度;(6)低价格。一般来说,温度较高的导热油价格比常规混合熔盐的价格更高,常规熔盐价格与高温导热油的价格分别是低于10000元、30000-50000元。熔盐本身在日常生活中的应用会存在导热性能差以及熔点高的问题,经过分析以及研究,其主要是由于熔盐本身基础特征存在一定的不足导致的。
腐蚀性较强,常见的比如碳酸盐液态较容易出现分解,硝酸盐的溶解热比较小。如果长期处于比较特殊环境,例如雨雪天气,熔盐在管道或是设备中更加容易出现凝固,将管道堵住[1]。
2光热电站熔盐传热储热技术应用
2.1储热技术
显热反应、潜热反应、化学反应是储热技术以材料为依据分成的不同形式。显热储热技术应用相对较为简单。显热材料温度会随热源温度上升有上升趋势,放热会随被加热工质温度上升,下降。
成本低、储热稳定以及设备体积大等是显热储热技术基本特点、潜热面积小、储热密度高。一般来说,研究人员会在实际中利用换热工质潜热的性能进行热量储存。与显热比较,发现潜热造价高,所有的材料腐蚀性强[2]。
2.2熔盐的制作
熔盐的熔点高加上本身的单一组分,使其可以在温度相对较高情况下就无法使得储热需求得到最大的满足。因此,一些研究人员将熔盐混合,得到性能好的混合熔盐。例如可以将碳酸盐、硝酸盐、氯化盐中的一些同类酸根离子进行反应以及混合,混合会以不同组件以及比例为基础,进而可以形成人们需要求条件下,能够提升热物性的混合熔盐。 是由于熔盐在配置过程中,缺乏统一的理论依据以及指导,因此,研究人员在进行实际熔盐混合期间会面临重重阻碍,研究人员需要依据自身的经验解决存在的问题,并以熔盐性能,对研究过程进行推算,创建熔盐热物性的数据库,进而得到性能良好且满足需求的熔盐配方[3]。
2.3光热电站槽式导热油传热熔盐储热技术的应用
导热油工质在槽式光热电站集热中间实践过程中,通常储热系统会用到熔盐。
具体以进行过程是:集热器能够将太阳辐射在真空管反射,并加热导热油,在导热油熔盐换热器的基础下,290℃低温熔盐经过吸热会在390℃高温熔盐储罐内进行专门的存储。而槽式导热油传热熔盐储热系统放热过程中,一般需要先将热盐泵开启,
高温熔盐可以从热罐直接进入到导热油熔盐换热器,导热油被加热后,就可以进入冷罐。经过加热,导热油重新进入导热油蒸加热设备,就会产生蒸汽。通过槽式导热油传热熔盐储热系统产生的蒸汽与参数要求通常是一致的。从目前情况来看,光热电站储热熔盐中使用相对较为广泛的是硝酸盐。研究人员可以应用硝酸盐在光热电站槽式设备中间操作,并保障导热油传热熔盐储热技术功能有效发挥。
2.4光热电站塔式熔盐传热技术的应用
储热系统以及塔式光热电站集热器工质可以使用工质。在储热期间,定日镜可能会将太阳辐射在吸热器上反射,低温熔盐温度应为 290℃ 。这种情况下,吸热会存储在高温的熔盐储罐内。高温的熔盐储罐温度一般约550℃。冷盐的流量在变频低温盐泵的控制下,以模拟量控制系统指令为依据,对进入熔盐吸热器的熔盐流量进行科学的调节,保障低温熔盐通过加热成为额定高温熔盐,并将其送到高温储罐进行保存。塔式熔盐传热储热系统放热流程:研究人员可以先将热盐泵开启,高温熔盐就可以从热罐直接进入熔盐蒸汽发生器,将水加热,之后进入冷罐。通过变频泵对热盐流量进行合理控制以及调整,使得熔盐蒸汽发生器的蒸汽出口参数符合要求[4]。通过光热电站塔式熔盐传热技术的应用,使得熔盐得到更好的利用,为电力行业发展提供一定辅助作用。
2.5光热电站塔式光热电站储热技术的应用
塔式光热电站集热器储热系统也应以熔盐工质为基础。塔式光热电站储热系统与塔式熔盐传热储热电站不同在于储热过程会通用到熔盐-蒸汽换热器,冷盐流量在变频低温盐泵的控制下,使得熔盐-蒸汽换热器的热侧以及冷侧换热,这两者之间的温差在规定范围内波动。
作为一种可再生能源太阳能,是能源中储量比较大能源的一种。因为太阳会白天出现,如果夜晚缺乏太阳能的照射,太阳能无法得到利用。研究人员可以选择熔盐储热,可以储存能量。夜晚没有太阳照射,储能装置就可以将太阳能释放。光热电站应用初期,装置可以直接利用太阳能,将水转变为蒸汽,并在过热蒸汽推动蒸汽轮机作用下做功,进而就可以带动发电设备的运行。
经过研究人员的研究以及摸索,也可以在电站使用导热油,将其作为介质,导热油本身存在缺陷,蒸汽温度最多就只能到385℃。由于导热油的价格相对比较贵,运行以及投资成本高,通过熔盐传热,将蒸汽温度极大提升,使其可以到达400-5000摄氏度左右,将系统整体运行效率极大提高,保障能源转化效率得到有效增强。在熔盐作用下,将蒸汽温度提升,确保了熔盐的应用效率。近些年来,在国外熔盐储热使用比较多的就是硝酸盐,从系统能源科角度来看,利用高温硝酸盐熔盐进行发电,光热电汽轮器效率会提高40%。从储热角度分析,可以将储热效果增强,传热效率一般可以提高25倍。在光热电站塔式光热电站储热技术的应用过程中,研究人员需要对设备操作过程以及熔盐储热技术的细节重视,明确操作规范,保障设备的储热性能得到有效提升。
3结束语
光热电站熔盐传热储热技术,可以使得传热效率提高,也可以使得熔盐出热功能得到全面发挥。由于光热电站熔盐传热储热技术已经逐渐成熟,可以依据熔盐基本特征,将熔盐应用在不同的储热系统中,保证光热电站发展。
参考文献
[1]李磊. 熔盐储热技术在光热电站中的应用[J]. 能源与环境, 2018, 150(05):26-26.
[2]李磊. 熔盐储热技术在光热电站中的应用[J]. 能源与环境, 2018, 150(05):26-26.
[3]王楚航, 徐博, 周翀,等. 基于Modelica语言的塔式太阳能光热电站的熔盐回路建模与仿真[J]. 储能科学与技术, 2018, 007(004):674-681.
[4]刘磊, 王强. 太阳能热发电领域高温熔盐泵的选择与应用[J]. 通用机械, 2018, 000(012):14-15.