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能技術(shù)交流會上，與會*提出，要強(qiáng)化基礎(chǔ)研究，通過產(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)大熔鹽儲能應(yīng)用市場。　

　光熱系統(tǒng)的“血液”

　　中國科學(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、儲存熱能。”唐忠鋒說。

　　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?！跋跛猁}的應(yīng)用還可以提高太陽能電站操作溫度和發(fā)電效率，儲熱效率更強(qiáng)。從生產(chǎn)技術(shù)上來看，目前可應(yīng)用于光熱項(xiàng)目的熔鹽級硝酸鉀的生產(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。

　　“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)目儲換熱調(diào)試服務(wù)項(xiàng)目總工程師孫峰介紹說，“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，降低儲能成本，提升單位蓄熱量?！?

　　技術(shù)發(fā)展遇瓶頸

　　中國無機(jī)鹽工業(yè)協(xié)會會長王孝峰提到，我國熔鹽相關(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)的全部問題。“現(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)要考慮的主要問題?！蓖跣⒎逭f。

　　據(jù)中科院青海鹽湖所研究員王懷有介紹，熔鹽儲熱系統(tǒng)存在的*大問題和技術(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、硝酸鉀的純度對熔鹽儲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，可能會引發(fā)結(jié)垢以及對設(shè)備的腐蝕。

　　唐忠鋒表示，雖然我國熔鹽行業(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)普遍對二元鹽工藝、指標(biāo)認(rèn)識不足，對開發(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)雜而可能對熔鹽系統(tǒng)造成一些尚無法預(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)大熔鹽儲能應(yīng)用市場?！碧浦忆h說。

　　內(nèi)蒙古電力勘測設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司高級工程師王小春也認(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)，建成國家和省級研發(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kWh.

　　同時(shí)，面對行業(yè)在二元、三元熔鹽方面研究不足的問題，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能材料的制備及性能研究等方面做了系統(tǒng)工作?！搬槍鉄崞髽I(yè)提出的需求和問題，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)一步提高太陽能利用效率?！蓖鯌延姓f。

　　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)電過程中與鹽罐的相容性，了解了熔鹽對不銹鋼的實(shí)際腐蝕情況，通過研究初步推測了其腐蝕機(jī)理。