光热发电中导热油与熔盐的运用分析

魏富道

摘 要： 目前在太阳能热发电领域主要应用的技术有塔式太阳能的热发电技术、槽式太阳能的热发电技术两种，尽管两者都可转变太阳能辐射为热能，但在蓄热和储能方面还存在一定差异，本文将结合普遍的槽式及塔式的太阳能热发电电站进行分析，对其发电模式、导热介质、蓄能储热等方面进行对比分析。

关键词： 太阳能;热发电电站;导热油;熔盐

【中图分类号】TM615     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）05-0172-01

目前我国太阳能热发电处于发展初期，国家比较重视这一领域的发展，光热发电技术逐渐出现在人们的生活中，目前应用的太阳能热发电技术主要有两种，一种是塔式的，另一种是槽式的，塔式应用导热油作为介质，而槽式应用熔盐作为介质。本文将对这两种技术进行分析，主要探讨导热油和熔盐这两种技术在其中的运用。

1 发电模式对比分析

槽式热发电是利用槽式抛物面的反射镜对太阳能进行反射，使其进入集热器直管，将导热油加热到393℃，导热油在加热后，一些会进入蒸汽发生系统成为蒸汽，用到汽轮机发电中;一部分会通过熔盐储热系统储存，可在光照不足的时候应用。塔式热发电是利用很多定日镜反射太阳能直至光塔吸收器上，将熔盐加热，当熔盐温度达到300～565℃，将加热的熔盐相向蒸汽发生系统传送来换热，产生的蒸汽能够作为汽轮机发电的动力;或被熔盐储热系统储存，可在光照不充足的时候应用[1]。

塔式发电和槽式发电相比较，其聚光比和工作温度更高、热传导路程更短、热量耗损更少，因此塔式热发电系统大约有23%的效率，槽式热发电系统有大约14%的效率。槽式技术会应用很长时间，有着更成熟的技术，可以有效控制成本。但受到现阶段技术和成本的制约，为将光热发电成本减少，达到互补共赢的目的，联合开发槽式发电以及塔式发电这一模式受到了广泛欢迎。

2 导热介质对比分析

这两种都属于聚光吸热，吸热和导热介质在温度上要比水沸点高很多，为了对能量进行更安全和有效的传递与存储，应该使用不易汽化和耐高温的导热介质。槽式发电可以在400℃一下的条件下集热，此类高温条件，成分是联苯和联苯醚的导热油可以满足使用条件。本文分析的槽式发电应用的是由26.5%联苯以及73.5%联苯醚组成导热介质[2]。纯度可达到99.9%，应用温度在-30～400℃，其中凝结温度在12℃，闪点不低于110℃，着火点不低于118℃。而塔式发电的条件是比600℃低的时候集热，这一条件下，二元混合熔盐可以满足使用要求。本文分析的塔式发电由40%硝酸钾和60℃硝酸钠组成的导热介质，纯度能够达到99.9%，凝固温度为221℃，238℃是结晶温度，600℃是最高应用温度。尽管光热发电项目中也应用过三元混合熔盐这一蓄热储能材料，但是在600℃的条件下二元混合熔盐具有更好稳定性，其能在加入添加剂后降低熔点，并不会对自身稳定性造成影响，既能在高温条件下蓄热，也能在低温度下维持液态，防止固化损耗能量。熔盐相较于导热油具有以下的优势：

2.1 应用寿命长

通常导热油需要在应用3年左右更换，熔盐可以在使用25年左右更换;

2.2 控制设备投入少，系统控制难度低

光热电站应用导热油当做蓄热介质，具有较多系统和回路，从而增加了控制难度;并且要增加熔盐系统当做光照不充足储能装置;

2.3 应用系统效率高

熔盐有着较高的使用温度，能够将汽轮机参数提高;

2.4 更环保

导热油属于有毒物质，熔盐应用后进行加工可以制成化肥，以得到更充分地应用。

尽管熔盐和导热油相比具有许多优势，但如何选择导热介质需要充分考虑电站选址、成本控制、发电容量及技术等因素。

3 蓄热储能对比分析

槽式发电过程中导热油要通过镜场区域来加热，导热油在蒸汽发生系统以及油盐换热系统流过，此类设备出口与导热油泵入口连接，从而回到管网系统之中循环。在不同温度条件下导热油体积变化较为明显，因此需要配备膨胀系统确保导热油在运行中的体积变化。在高温条件下导热油容易挥发，因此需再生系统将导热油品质退化产生的重组分成分消除。利用闪蒸罐里来分离液态和气态，在收集罐中气态会凝结，并重新进行应用;再生闪蒸罐中会留下液态，利用重力再次回到排放罐中。导热油成分存在一定毒性，所以配备净化系统将导热油品质退化产生轻组分成分去除掉，并凝结膨胀系统导热油的挥发气。低成分会威胁机组运行，净化开始时间由周围环境、供货质量以及操作方式决定，通常在一年后开始。

导热油凝点是12℃，所以需要安装导热油锅炉对导热油进行加热，避免外界因素影响导热油而凝固[3]。尽管导热油的导热性较好，但熔盐的蓄热能力更好，因此熔盐储热系统在槽式发电中可以在光照不足情况下，向SGS区域供给热量，保证机组正常运行。在有充足光照的情况下，导热油会和冷罐中熔盐通过热交换器换热，熔盐从292℃提升至386℃，可進到热熔盐罐之中保存，这一过程中，导热油温度会从391℃降至300℃。而在夜晚，热熔盐会和导热油换热，导热油由287℃提升至379℃时，导热油可以继续做工，保证机组不断运行。为确保夜间机组运行稳定性，需要在充足的光照条件下存储足够能量。热熔盐罐和冷熔盐罐有相同容积，大约在22900m3。

熔盐是塔式发电中唯一导热介质，在蓄热储能系统之中全面贯穿，因为熔盐的比热容和热导率较高，并具有无毒特性，与槽式蓄热储能相比更简化，有利于进行良好控制，但因为熔盐从而238℃结晶，221℃凝固，所以需要熔盐温度超过255℃。利用保温层、电伴热系统以及熔盐循环运动可避免熔盐凝固。其中保温层应用岩棉缝毡来保温，使用波纹压型板当做护板，避免损使更多热量。在熔盐循环运动方面，应用冷熔盐罐之中的接收泵输送熔盐到光塔吸热器进行加热，熔盐温度由299.5℃提升至565℃，输送到蒸汽发生系统来做功，在热熔盐罐中储存，最终输送回冷熔盐罐中。电伴热系统可以与应急服务网络连接，机组运行中能够保证电伴热系统运行，不断测量并保证管道表面温度，在低于265℃时，系统将会加热管道，防止熔盐结晶凝固。

结束语：在热发电中导热油以及熔盐具有重要作用，能够解决太阳能资源的不稳定性问题，虽然使用中具有一定的缺点，但是两种介质联合使用，能够互补，从而发挥出更重要的作用，在太阳能热发电中有着较为广泛的应用。

参考文献

[1] 覃超.光热发电中导热油与熔盐的运用分析[J].低碳世界，2018，（12）：34-35.

[2] 何军.熔盐和导热油蓄热储能技术在光热发电中的应用研究[J].节能与环保，2019，（2）：100-101.