文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123543
混合熔盐的制备与物性测量基金项目:国家973资助项目()
任楠王超陈聪吴玉庭马重芳
(北京工业大学环境与能源工程学院传热强化与过程节能教育部重点实验室
及传热与能源利用北京市重点实验室,北京 100124)
Tel:010-67391612-8323, E-mail:******@bjut.
摘要:混合熔盐因其具有广泛的使用温度范围,低蒸气压,大热容量,低粘度,良好的稳定性,低成本等诸多特性已成为聚光太阳能热发电中颇有潜力的传热蓄热介质。为了降低混合熔盐的熔点,提高热稳定性,本文在Solar Salt的基础上,通过改变组分配比和添加碳酸盐、添加剂等对Solar Salt的物性进行改性和优化,配制得到了16 种混合熔盐,并分别对其进行了热分析测试,对16 种混合熔盐进行了初步的优选。
关键词:传热蓄热介质;混合熔盐;热物性
0引言
聚光太阳能热发电是一种大规模,具有商业可行性的发电模式。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。由于传热蓄热技术是其中的一项关键技术,那么选择热性能良好,价格低廉的传热蓄热介质也就显得尤为重要。熔融盐因具有广泛的使用温度范围,低蒸汽压,大热容量,低粘度,良好的稳定性等诸多特性而受到人们的广泛关注。其中,美国的Solar Two电站[1-5],意大利的Archimede电站[6],西班牙的Andasol1,Andasol2,Andasol3,Gemosolar电站等均使用熔盐作为蓄热介质,这些电站的成功运行为熔盐蓄热提供了大量宝贵资料,也验证了熔盐作为太阳能热发电系统蓄热介质的可行性及优越性。
国内外对熔盐作为传热蓄热介质的研究主要集中在二元混合硝酸盐(60%KNO3-40%NaNO3,Solar Salts)和三元混合硝酸盐(53%KNO3-7%NaNO3-40%NaNO2,Hitec)上,二元硝酸盐的熔点为220℃,三元硝酸盐的熔点为142℃,均相对较高。较高的熔点将增加系统的初始运行成本,增大熔盐在运行过程中由于温度波动造成管路冻堵的风险。本实验为了寻找具有低熔点高分解温度的混合熔盐,在Solar Salt的基础上通过添加碳酸盐和两种添加剂,配制得到了16种新型混合熔盐,并利用差示扫描量热法和热重分析法测量了其熔点,初晶点,分解温度和热稳定性,并对其进行了初步的优选。
1实验设备与精度验证
本文采用德国耐驰公司生产的同步热分析仪STA-409PC来测量混合熔盐的热物性。该仪器兼有差示扫描量热(DSC)功能和热重(TG)分析功能,能够在同一温度程序下,将热重分析与差热分析结合为一体,可同时得到热重及差热信号。从实验得到的DSC曲线和TG曲线上可分析得到样品的熔点、结晶点、潜热、比热、分解温度、热稳定性等特性参数。
对于仪器本身误差,本文在实验前进行了温度校正和灵敏度校正。为了验证实验仪器的精度,作者分别采用标样铋单质、铝单质验证了该同步热分析仪在测量熔点和熔化潜热方面的精度。
为了防止铋和铝在熔化过程中