[发明专利]一种五元硝酸熔盐传热蓄热介质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能热发电用传热蓄热介质，具体涉及一种五元硝酸熔盐传热蓄热介质。

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。

在工业蓄能和太阳能热发电技术中，目前使用的蓄热传热介质主要有空气、水、导热油、熔融盐、钠和铝等金属。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热发电技术中颇具潜力的传热蓄热介质，采用适宜的熔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。

太阳能热发电对熔盐介质的要求较高，必须满足各种热力学、化学和经济学条件。热力学条件要求：尽可能低的熔点和尽可能高的沸点，导热性能好，比热容大，粘度低。化学条件要求：热稳定性好，腐蚀性小，无毒，不易燃易爆、系统安全可靠。经济条件要求：熔盐组分来源广泛，价格低廉。混合熔盐相对于单组分熔盐熔点较低，在500℃还能保持较好的热稳定性，对容器和管路材料腐蚀性小，特别适合用于中高温传热蓄热介质。

硝酸熔盐体系原料来源广泛、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）。二元硝酸盐体系的工作温度范围为260-565℃，上限温度较高比较理想，但是熔点偏高，导致云遮时的维护成本过高。硝酸熔盐体系存在溶解热较小、热导率低的缺点，因此在使用时容易产生局部过热。国内通常采用的二元硝酸熔盐体系是55％KNO₃-45％NaNO₂, 工作温度范围130-500℃，其熔点大幅度降低，减少了维护成本，但是上限使用温度也相应降低。

在意大利西西里建成的Eurelios塔式太阳能热发电站和西班牙的CESA-1电站，均采用Hitec熔盐作为传热蓄热工质，Hitec 熔盐(7%NaNO₃+53%KNO₃+40%NaNO₂)为三元硝酸盐体系，该熔盐在454℃下具有热稳定性，在高于500℃温度下，熔盐中的亚硝酸盐发生分解，导致熔盐劣化、挥发等，使熔盐的熔点升高，热稳定变差，且熔盐对金属设备、管道等容器有一定腐蚀性。

为了解决上述问题，中国专利201110425668.7 公开了一KNO₃-NaNO₃-Ca(NO₃)₂体系，工作温度范围180～550℃，与二元硝酸盐体系相比，其熔点大幅度降低，减少了维护成本。但是硝酸钙热稳定性不好，热至132℃即分解。

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高，达到550℃，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。

综合以上，目前太阳能热发电用熔盐配方存在熔点高，热稳定性一般，成本相对较高，对设备具有一定腐蚀性的缺陷，无法提供最优的热物性能。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种熔点低，相变潜热大，热稳定性好，腐蚀性小，价格便宜的太阳能热发电用五元硝酸熔盐传热蓄热介质。

为了实现上述目的，本发明提供了以下混合熔盐的配方：