熔鹽：技術(shù)發(fā)展遇瓶頸 產(chǎn)學(xué)研聯(lián)手破困局

從學(xué)術(shù)研究到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用

　　作為最有潛力的傳蓄熱材料，熔鹽在光熱產(chǎn)業(yè)中大放異彩，但一些生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)上的難題，卻讓熔鹽行業(yè)陷入了發(fā)展瓶頸期。在6月26日于濰坊召開的硝酸鉀和熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)交流會(huì)上，與會(huì)*提出，要強(qiáng)化基礎(chǔ)研究，通過(guò)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合解決“凍管”、雜質(zhì)控制等應(yīng)用難題，推動(dòng)熔鹽技術(shù)走進(jìn)相關(guān)行業(yè)，進(jìn)一步擴(kuò)大熔鹽儲(chǔ)能應(yīng)用市場(chǎng)?！?

　光熱系統(tǒng)的“血液”

　　中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所研究員唐忠鋒指出，優(yōu)異的性能使熔鹽已經(jīng)應(yīng)用于太陽(yáng)能熱發(fā)電項(xiàng)目中?！叭绻压鉄嵯到y(tǒng)比作人體的話，那么作為傳蓄熱介質(zhì)的熔鹽就好似‘血液’，可不斷為光熱系統(tǒng)傳輸、儲(chǔ)存熱能。”唐忠鋒說(shuō)。

　　華東理工大學(xué)資源工程系主任孫澤表示，在熔鹽中，硝酸鹽的熔點(diǎn)低、價(jià)格便宜、操作溫度范圍廣，目前應(yīng)用較多。“硝酸鹽的應(yīng)用還可以提高太陽(yáng)能電站操作溫度和發(fā)電效率，儲(chǔ)熱效率更強(qiáng)。從生產(chǎn)技術(shù)上來(lái)看，目前可應(yīng)用于光熱項(xiàng)目的熔鹽級(jí)硝酸鉀的生產(chǎn)技術(shù)主要有天然鉀硝礦提取法、硝酸銨—氯化鉀離子交換法、硝酸—氯化鉀氧化法、硝酸鈉—氯化鉀轉(zhuǎn)化法、硝酸銨—氯化鉀轉(zhuǎn)化法、溶劑萃取法等。這些技術(shù)各有利弊，要結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況決定制備方法?！睂O澤說(shuō)。

　　“作為*的傳蓄能介質(zhì)，熔鹽在光熱項(xiàng)目中得到了大量應(yīng)用?！敝须娊ㄇ嗪９埠?0MW項(xiàng)目?jī)?chǔ)換熱調(diào)試服務(wù)項(xiàng)目總工程師孫峰介紹說(shuō)，“作為使用者，我們希望可以尋求低熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)、性質(zhì)穩(wěn)定、流動(dòng)性好、比熱容大的熔鹽。這樣有利于改善光熱電站的經(jīng)濟(jì)性，降低儲(chǔ)能成本，提升單位蓄熱量。”

　　技術(shù)發(fā)展遇瓶頸

　　中國(guó)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)王孝峰提到，我國(guó)熔鹽相關(guān)研究起步較晚，雖然北京工業(yè)大學(xué)、中科院青海鹽湖研究所等研究機(jī)構(gòu)對(duì)高溫熔融鹽的傳熱、蓄熱性能進(jìn)行了研究，但部分內(nèi)容還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，難以解決產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上出現(xiàn)的全部問(wèn)題?！艾F(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)能不能支撐相關(guān)產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展，以及如何支撐相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，是我們行業(yè)要考慮的主要問(wèn)題?！蓖跣⒎逭f(shuō)。

　　據(jù)中科院青海鹽湖所研究員王懷有介紹，熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)存在的*大問(wèn)題和技術(shù)難點(diǎn)就是熔鹽的凝固點(diǎn)較高，致使電站在運(yùn)行過(guò)程中很容易出現(xiàn)“凍管”現(xiàn)象。同時(shí)，行業(yè)在熔鹽雜質(zhì)含量的合理控制及對(duì)性能的影響機(jī)制方面的研究還有所欠缺。由于硝酸鈉、硝酸鉀的純度對(duì)熔鹽儲(chǔ)熱材料的使用性能至關(guān)重要，雜質(zhì)存在將縮短材料的使用壽命，可能會(huì)引發(fā)結(jié)垢以及對(duì)設(shè)備的腐蝕。

　　唐忠鋒表示，雖然我國(guó)熔鹽行業(yè)在單鹽方面質(zhì)量指標(biāo)達(dá)標(biāo)，且生產(chǎn)能力強(qiáng)，但行業(yè)普遍對(duì)二元鹽工藝、指標(biāo)認(rèn)識(shí)不足，對(duì)開發(fā)多元鹽的熱情不高。受制于企業(yè)技術(shù)和配套等問(wèn)題，目前行業(yè)處在瓶頸期或陣痛期，壓力很大。

　　同時(shí)，青海鹽湖硝酸鹽業(yè)股份有限公司副總經(jīng)理馬洪才表示，在三元及多元熔鹽領(lǐng)域，雖然這類熔鹽具有更低的熔點(diǎn)，但多元熔鹽因成分更為復(fù)雜而可能對(duì)熔鹽系統(tǒng)造成一些尚無(wú)法預(yù)知的不利影響，面臨推廣障礙。

　　產(chǎn)學(xué)研聯(lián)手破困局

　　“為了破解行業(yè)發(fā)展瓶頸和技術(shù)難題，科研院校和熔鹽企業(yè)要各自結(jié)合自身情況，開發(fā)熔鹽合作課題，進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，推動(dòng)熔鹽技術(shù)走進(jìn)相關(guān)行業(yè)，以進(jìn)一步擴(kuò)大熔鹽儲(chǔ)能應(yīng)用市場(chǎng)?！碧浦忆h說(shuō)。

　　內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司高級(jí)工程師王小春也認(rèn)為，熔鹽行業(yè)發(fā)展除了政策支持外，還要依靠自身技術(shù)的發(fā)展，從產(chǎn)品、設(shè)備、產(chǎn)業(yè)鏈等方面進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，以提高產(chǎn)品品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，這也有利于熔鹽在光電項(xiàng)目中的應(yīng)用。

　　據(jù)北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院教授吳玉庭介紹，為進(jìn)一步推動(dòng)熔鹽技術(shù)發(fā)展，北京工業(yè)大學(xué)與冀中能源井礦集團(tuán)合作共建了熱能存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換聯(lián)合研發(fā)中心。該中心在北京工業(yè)大學(xué)研究成果的基礎(chǔ)上，開展熔鹽傳熱蓄熱和單螺桿壓縮機(jī)膨脹機(jī)技術(shù)的研發(fā)，建成國(guó)家和省級(jí)研發(fā)基地。與此同時(shí)，北京工業(yè)大學(xué)還與冀中能源井陘礦業(yè)集團(tuán)等共同建設(shè)了8kW集成熔鹽傳熱蓄熱的太陽(yáng)能熱發(fā)電示范工程。該項(xiàng)目采用槽式熔鹽集熱傳熱蓄熱電站，熔鹽應(yīng)用量20噸，蓄熱容量1MWh，年發(fā)電量1.6萬(wàn)kWh.

　　同時(shí)，面對(duì)行業(yè)在二元、三元熔鹽方面研究不足的問(wèn)題，王懷有認(rèn)為，這需要熔鹽生產(chǎn)企業(yè)、科研高校等共同探討解決。據(jù)他介紹，青海鹽湖研究所立足于鹽湖鈉、鉀和鎂資源的開發(fā)利用，在二元和三元硝酸熔鹽儲(chǔ)能材料的制備及性能研究等方面做了系統(tǒng)工作?！搬槍?duì)光熱企業(yè)提出的需求和問(wèn)題，我們首次合成出分解溫度達(dá)650℃的新型三元硝酸鹽熔鹽，提高三元硝酸鹽熔鹽體系的分解溫度，可進(jìn)一步提高太陽(yáng)能利用效率?！蓖鯌延姓f(shuō)。

　　此外，中科院青海鹽湖研究所還深入企業(yè)，考察了熔鹽在發(fā)電過(guò)程中與鹽罐的相容性，了解了熔鹽對(duì)不銹鋼的實(shí)際腐蝕情況，通過(guò)研究初步推測(cè)了其腐蝕機(jī)理。