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熔鹽易腐蝕且高溫易分解如何應對？上海煜志給出新方案
來源：上海煜志 | 0評論 | 11367查看 | 2016-12-15 11:08:00    
　　隨著首批太陽能光熱示范項目的落地，我國光熱行業將進入快速發展新階段。國家能源局公布的首批20個光熱示范工程項目中，有12個將采用高溫硝酸鹽傳熱儲能技術。

　　在上世紀(ji)80年(nian)代(dai)硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)已(yi)在光熱(re)發電中有(you)過應(ying)用的(de)(de)先例(li)，90年(nian)代(dai)至今美國(guo)、西班(ban)牙等國(guo)則已(yi)有(you)多(duo)(duo)(duo)個硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)示范的(de)(de)光熱(re)電站投(tou)入(ru)運行(xing)。但我國(guo)熔(rong)鹽(yan)傳(chuan)(chuan)熱(re)儲(chu)能技(ji)術(shu)在光熱(re)發電領域的(de)(de)應(ying)用起步較(jiao)晚，硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)高溫傳(chuan)(chuan)熱(re)的(de)(de)應(ying)用經驗大多(duo)(duo)(duo)來自于傳(chuan)(chuan)統化工行(xing)業(ye)，迄今為止，也只有(you)少數單位與企業(ye)采用硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)傳(chuan)(chuan)熱(re)儲(chu)能技(ji)術(shu)建設的(de)(de)光熱(re)電站成功實現了并(bing)網(wang)發電，且大多(duo)(duo)(duo)都是示范性項(xiang)目(mu)，但這些(xie)項(xiang)目(mu)對我國(guo)太(tai)陽能熔(rong)鹽(yan)傳(chuan)(chuan)熱(re)儲(chu)能技(ji)術(shu)的(de)(de)經驗積累具(ju)有(you)重要意(yi)義。

　　盡管國際上已有商業化光熱發電行業專用的硝酸鹽出售，但其制備、融化和裝載技術皆有專利保護。相應的硝酸鹽質量標準，硝酸鹽長期運行的高溫穩定性，以及其對傳熱儲能回路材料的腐蝕性等未見報道。同時國際光熱發電行業所用的硝酸鹽銷售價格，也比國內化工企業簡單混配產品高出20%以上。為規范太陽能用硝酸鹽的質量，國內太陽能光熱發電行業也正在積極籌劃出臺相關標準，但走向成熟和實用仍有一段路要走。以光熱電站中較為成熟的商用SolarSalt硝酸熔鹽為例，其穩定性和腐蝕性等問題仍有待探索和工程考驗。尤其在塔式集熱系統中，這類熔鹽的腐蝕性對集熱器、換熱器等核心部件提出了嚴格的要求。雖然可以通過新穎的傳熱儲能系統設計，降低對集熱器、換熱器等核心部件的設計要求，但這也必然要以犧牲發電成本或效率為代價，最終問題的解決還必須回到熔鹽的穩定性和腐蝕性等化學與材料問題上來。

　　作為一家致力于提供熔鹽傳熱儲能相關化學與化工技術的專業服務商，上海煜志新能源事業部（簡稱上海煜志）的專家團隊從事熔鹽化學與化工技術有近10余年的歷史，對氟化鹽、氯化鹽、碳酸鹽和硝酸鹽等各類熔鹽在高溫傳熱儲能系統中存在的化學與材料等問題有深刻的認識和獨到的見解，結合傳熱儲能的熱工回路設計和運行，掌握了一系列解決上述問題的思路和工程實施方案。以光熱電站中廣受關注的材料腐蝕問題為例，行業內很多人認為，只要降低熔鹽中的氯離子含量就能解決熔鹽的腐蝕問題。而通過采用模擬不銹鋼熔鹽高溫回路動態腐蝕試驗之后，上海煜志的專家通過金屬材料腐蝕測定，熔鹽成分定性定量分析，搞清楚了氯離子與其他雜質對合金材料腐蝕的協同效應。氯離子本身并不具有腐蝕性，而是當熔鹽中存在其他雜質時，由于協同效應，氯離子才會表現出較強的腐蝕性。因此，只是簡單的除氯不但帶來熔鹽成本的急劇上升，而且也不能從根本上解決熔鹽的腐蝕問題。

　　另一個問題是熔鹽的穩定性，從熱力學的角度理解，理想狀態下硝酸鈉和硝酸鉀在600℃下是穩定的，之所以發生分解的原因是雜質起到了一定的催化效應。對于現階段的光熱發電行業商用硝酸鹽來說，高溫下的分解和揮發也是其應用過程中的一個難題。研究表明熔鹽中的雜質含量會顯著影響熔鹽的分解，可見穩定性問題的最終解決也將回到熔鹽本身。

　　如果僅僅是從硝酸鹽的純度入手，通過降低雜質含量，的確可以解決其在太陽能熱發電系統中的腐蝕性與穩定性問題。雖然技術上是可行的，但勢必導致硝酸鹽價格極大上升，增加電站成本。因此，如何在充分考慮成本的前提下，在一定純度硝酸鹽的基礎上，充分理解高溫硝酸鹽的腐蝕機制與分解揮發過程，結合其它如添加穩定劑等控制手段，進而實現硝酸鹽腐蝕性與穩定性的有效控制，才是市場可接受的解決方案。

　　 另據上海煜志方面介紹，傳統熔鹽傳熱行業的經驗表明，簡單的熔鹽熔融裝載方式，會在系統啟動初期對關鍵設備如泵、閥門和檢測探頭造成很大的損傷。以往熔鹽使用廠商都將這種損壞歸咎于設備廠家，實際上主要原因來自于熔鹽熔融方式不當。

　　針對上述問題上海煜志研發了一種新型熔鹽熔融、改性和裝載工藝，能有效提高熔鹽的質量。新穎的熔鹽化學與化工技術不但能提高熔鹽穩定性，也能顯著降低其腐蝕性，同時熔鹽熔化轉運速率也能達到令人驚奇的效果。

　　按照上海煜志公司的方案，熔鹽需經過干燥、熔融、改性，再經過嚴格的質量監控，最后才進入光熱發電系統中的熔鹽儲罐。經過一整套的工藝處理，熔鹽的質量得到大幅提升。尤其是微量穩定劑和緩蝕劑的加入，使得熔鹽在570℃下長期運行的質量損失降低了60%以上，腐蝕速率顯著降低。同時熔鹽熔化中引入了高溫氣液流熔化技術，化鹽速率可達70噸每小時，極大地縮短了光熱系統的化鹽時間。通過一系列的處理流程，在保證熔鹽價格優勢的前提下，保證熔鹽符合太陽能熱發電系統的應用需求，為光熱電站的按時投運提供保障。　 

　　這套技術工藝融合了上海煜志多年來的高溫裝備制造技術和專家團隊的熔鹽化學化工技術，提供的不僅僅是化鹽加料服務，通過化鹽過程中的特殊工藝同時提高熔鹽的穩定性，并降低其腐蝕性，進而提高鹽的品質才是初衷。據上海煜志方面介紹，目前該技術已經研發成熟，未來有望在光熱發電行業實現大規模應用。

注：本文由CSPPLAZA會員單位上海煜志新能源供稿，文章觀點不代表本網立場。
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