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工質

熔鹽腐蝕問題客觀存在須多途徑緩解

發布者：本網記者Alice | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 1評論 | 14738查看 | 2016-03-31 17:03:00

　　CSPPLAZA光熱發電網報道：熔(rong)鹽(yan)(yan)具有良(liang)好的(de)(de)熱(re)(re)(re)穩定性(xing)、流動性(xing)、高熱(re)(re)(re)導(dao)性(xing)和高電導(dao)性(xing)，在(zai)工業(ye)上得到(dao)了廣泛地應用。伴隨著光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電行業(ye)在(zai)全球領域(yu)的(de)(de)不斷發(fa)展，光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)發(fa)電產業(ye)對以(yi)硝(xiao)酸鈉、硝(xiao)酸鉀(jia)為(wei)(wei)主要成分的(de)(de)二元(yuan)熔(rong)鹽(yan)(yan)和以(yi)硝(xiao)酸鈉、硝(xiao)酸鉀(jia)及亞硝(xiao)酸鈉為(wei)(wei)主要成分的(de)(de)三元(yuan)熔(rong)鹽(yan)(yan)作為(wei)(wei)傳熱(re)(re)(re)和儲熱(re)(re)(re)介質的(de)(de)依賴也越(yue)來越(yue)強。經CSPPLAZA研究中心統(tong)計(ji)，到(dao)目(mu)前為(wei)(wei)止，全球已投運的(de)(de)采用熔(rong)鹽(yan)(yan)傳熱(re)(re)(re)或儲熱(re)(re)(re)的(de)(de)光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)電站總(zong)共(gong)有20多座，經粗(cu)略概算，總(zong)計(ji)熔(rong)鹽(yan)(yan)用量達到(dao)70萬(wan)噸(dun)以(yi)上。

　　按照去年9月份能源局發布的《太陽能熱發電示范項目技術規范（試行）》要求，對于即將啟動1GW左右光熱示范項目的中國來說，熔融鹽儲熱系統將成為除部分碟式項目以外的必須配置。但大量采用的熔鹽產品是否會對光熱系統裝備及管道造成嚴重腐蝕呢？為探究這一問題的答案，CSPPLAZA記者日前采訪了部分和熔鹽產品相關的業內企業。

　　熔鹽腐蝕性問題不可避免

　　CSPPLAZA記者采訪發現，所有被訪對象均認為熔鹽對于裝備及管道的腐蝕性是客觀存在的。因為無論是硝酸鈉、硝酸鉀或者亞硝酸鈉，用于光熱的產品中都不能完全杜絕氯化物的存在，而氯化物中所含的氯離子對金屬具有強烈的腐蝕作用。

　　相關資料顯示，氯離子對金屬腐蝕的影響表現在兩個方面：一是降低材質表面鈍化膜形成的可能或加速鈍化膜的破壞，從而促進局部腐蝕；另一方面使得H2S、CO2在水溶液中的溶解度降低，從而緩解材質的腐蝕。

　　據了解，目前并無專門針對光熱發電行業用熔鹽產品的相關標準和規范，更多參考的是工業用硝酸鈉、硝酸鉀和亞硝酸鈉的相關標準，這些標準中對于氯化物的規定指標也在一定程度上被目前的光熱項目開發商所參考，具體產品標準如下：

圖：工業硝酸鈉國標GB/T4553-2002

圖：工業硝酸鉀國標GB1918-2011

圖：工業亞硝酸鈉國標GB2367-2006

　　如上述圖表所示，優等品工業硝酸鈉中氯化物（以NaCl計）的質量分數（以干基計）標準為≤0.25%，優等品工業硝酸鉀中氯化物（以Cl計）的質量分數標準為≤0.01%，優等品工業亞硝酸鈉中氯化物（以NaCl計）的質量分數（以干基計）標準為≤0.1%。

　　國內光熱發電熔鹽氯化物含量現狀

　　當然，對于光熱發電系統來說，熔鹽產品中的氯化物含量越低越好。那么，目前國內熔鹽供應商參與光熱發電項目的產品標準是多少呢？

　　據新疆硝石鉀肥有限公司仲桂軍告訴CSPPLAZA記者，該公司中標中廣核德令哈50MW槽式光熱項目的硝酸鈉產品中氯化物（以NaCl計）的質量分數（以干基計）控制標準為≤0.25%，與工業硝酸鈉國標GB/T4553-2002規定的優等品所要求的氯化物標準相符。而根據中標中廣核德令哈50MW槽式光熱項目硝酸鉀產品的上海鹽湖文通化工有限公司的周智廣此前提供給CSPPLAZA記者的檢測報告顯示，該公司生產的硝酸鉀產品中氯化物（以Cl計）的質量分數的檢測結果為<0.01%，也與工業硝酸鉀國標GB1918-2011規定的優等品所要求的氯化物標準相符。

圖：國家無機鹽產品質量監督檢驗中心為上海鹽湖(hu)文(wen)通化工(gong)有限公(gong)司硝酸鉀產品出具的檢測報告

　　浙江聯大化工股份有限公司余榮華則表示，目前國內光熱發電行業剛剛興起，行業對于熔鹽的腐蝕性問題認識的較為有限。據從事熔鹽生產30多年、曾參與GB/T1918-1998工業硝酸鉀標準與工業硝酸鈉、工業亞硝酸鈉新國標起草制定的余榮華介紹，對于發電行業來說，鍋爐用水的氯離子是強制性的控制指標，熔鹽也一樣。過去國內硝酸鹽生產落后的時候，該公司所產熔鹽的氯離子含量偏高，結果對熱交換器造成了嚴重腐蝕，檢查時發現管道壁厚沒有變化，但是用錘輕輕敲打馬上開裂。今年3月25日該公司把上述被腐蝕的管材送到蘭州蘭石重型裝備股份有限公司進行檢測，近期結果就會出來。余榮華表示，為了進一步提高熔鹽的使用安全性，該公司已向國標委申請修改硝酸鈉、亞硝酸鈉國家標準。

　　熔鹽腐蝕性問題不用過慮

　　SQM（北京）貿易有限公司尹晶表示，熔鹽腐蝕性問題肯定存在，但熔鹽產品本身雜質含量已經很低了，而且腐蝕過程是系統運行初期的一個單向反應，達到平衡時就會停止并在內壁形成保護阻止進一步腐蝕。

　　百吉瑞（天津）新能源有限公司劉斌也表達了類似的看法，他認為只要熔鹽成分控制得當，熔鹽對于設備和管道的腐蝕性問題根本不用擔心，以美國SolarTwo等熔鹽項目的大量數據為例，并不會對系統正常運行造成多大的影響。

　　據劉斌提供的相關論文資料介紹，硝酸鉀和硝酸鈉的混合鹽對常見的不銹鋼和鋼材腐蝕性較小,已成功地在美國SolarTwo太陽能熱發電站中運用。在應用不銹鋼材料之前,美國可再生能源實驗室的Bradshaw對不銹鋼和碳鋼在三種混合硝酸鉀和硝酸鈉中的腐蝕行為進行了詳細的實驗（結果見下圖）。

　　如上圖數據顯示，在將不銹鋼進入混合硝酸鹽達到7000h之后，304不銹鋼在三種不同的硝酸鹽中的質量減少量都在5-6mg/cm2，減重之后平均厚度減少了6-10μm，即在將近300天、最高實驗溫度為570℃的實驗過程中，因熔鹽腐蝕問題對材料造成的影響并不嚴重。

　　如何將腐蝕問題影響降到最低

　　雖然上述實驗數據證明熔鹽的腐蝕性問題并不算嚴重，但盡可能將該問題的影響降到最低限度仍是光熱發電行業從業者應該考慮的問題。

　　事實上，除了氯化物以外，其它離子也會影響熔鹽的腐蝕性問題。據劉斌提供的混合氯化熔融鹽的腐蝕性實驗和混合碳酸鹽腐蝕性的實驗結果顯示，碳酸鹽對不銹鋼的腐蝕遠低于氯化鹽，但高于硝酸鹽，所以要想降低熔鹽腐蝕性問題，控制碳酸鹽和其它影響熔鹽腐蝕性成分的含量也很重要。

　　江蘇太陽寶新能源有限公司劉平心認為，如想降低熔鹽腐蝕性問題的影響，需要考慮的問題包括設備和管道的材質選擇以及相關工藝處理等，像焊縫等脆弱的地方如果處理不好很可能發生問題。另外系統溫度分布不均對熔鹽腐蝕程度也會有影響。

　　劉平心告訴CSPPLAZA記者，不同材料的耐熔鹽腐蝕性不同，而且不同溫度下的腐蝕程度也不同。除了控制熔鹽成分以外，項目方還需根據運行溫度等工藝條件選擇適合自身項目需要的設備和材料。一般來說，槽式光熱系統運行溫度一般在400℃以內，選擇碳鋼比較經濟，而塔式光熱系統運行溫度高達500℃以上，采用不銹鋼或特殊合金鋼則更為穩妥。

　　從一定程度上講，正是因為熔鹽儲熱系統具有性價比高且穩定長久的儲能優勢，能使光熱電站穩定向電網輸電并實現調峰的作用，光熱發電行業才得以獲得政策支持并不斷發展，伴隨著國內光熱發電行業的不斷發展成熟，熔鹽儲熱系統相關產品標準和安裝使用規范也必將不斷完善健全。

　　而且隨著行業的不斷發展和創新，儲能介質也有可能更新換代，目前國際許多科研機構都在研究沙子、石墨等創新型儲熱介質并已取得一定成果，在不久的將來研發出腐蝕性更小甚至無腐蝕性的儲熱介質也極有可能。

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