[发明专利]钠基二元熔盐高温传热蓄热工质

说明书

钠基二元熔盐高温传热蓄热工质，属于高新技术中物理传热储能技术领域。所述钠基二元熔盐高温传热蓄热介质主要由碳酸钠和硝酸钠组成。钠基二元熔盐高温高温传热蓄热介质组分比例如下：碳酸盐占质量百分比为10％～30％，硝酸盐占质量百分比为70％～90％。该种混合熔盐熔点约为300℃左右，相对于碳酸盐其熔点降低了约100℃，其热分解温度达到了650℃以上；平均热扩散系数为0.2826mm²/s，平均导热系数为0.7905W/(m·K)导热性能高；潜热蓄热成本为50.03元/kWh，显热蓄热成本为20.76元/kWh。

技术领域：

本发明涉及一种用于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领域。

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。

熔融盐作为传热蓄热材料已广泛应用于能源、动力、石化、冶金、材料等行业。但单一组分的熔融盐熔点太高，无法满足传热工质对低熔点的需求，通过科学混合各类组分的方式，可以形成共晶混合熔融盐，且共晶混合熔融盐的熔点显著降低，能够在较宽的运行温度范围内保持组分稳定、热物性均匀。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。例如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+40 wt％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。已开发出的KNO₃-NaNO₃-LiNO₃-Ca(NO₃)₂熔盐体系随着市面上硝酸锂价格的大幅度上涨，成本大大提高。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，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因为含有贵金属盐(锂)，使其成本相对较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是不含贵金属盐，提高混合熔盐的使用温度的同时及降低太阳能热发电及工业蓄热成本，尽可能提高其热稳定性。且与之前不同的是采用阳离子相同阴离子不相同的制备方法。可应用于太阳能热发电系统中。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种混合熔盐的配方。

钠基二元熔盐高温传热蓄热工质，其特征在于：包括质量百分比5～30％碳酸钠，70～95％硝酸钠。优选10％碳酸钠，90％硝酸钠。