[發(fā)明專利]一種用于太陽能熱發(fā)電聚熱蓄能石墨材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2010-08-26
• 公開（公告）號: CN101948675A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范志利;陳少鯤;張培模;龐中海;張日清;楊曉峰;葉宛麗;阮明禮
• 申請（專利權(quán)）人: 大同市新成特炭有限公司
• 主分類號: C09K5/14
• 分類號: C09K5/14
• 代理公司: 北京元中知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11223
• 代理人: 王明霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石墨材料及其制造方法，特別涉及一種用于太陽能熱發(fā)電的石墨蓄熱材料及其制造方法。

背景技術(shù)

聚焦式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)(CSP)，該系統(tǒng)利用集熱器將太陽輻射轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮埽ㄟ^熱力循環(huán)過程進(jìn)行發(fā)電。作為一種開發(fā)潛能巨大的新能源和可再生能源開發(fā)技術(shù)，很多發(fā)達(dá)國家都投入大量的資金和人力進(jìn)行開發(fā)和研究，建立CPS示范工程，目前該技術(shù)已工業(yè)化應(yīng)用初期。在CSP系統(tǒng)中，蓄熱技術(shù)是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

太陽能熱發(fā)電中的蓄熱材料有顯熱蓄熱材料、相變蓄熱材料和化學(xué)反應(yīng)蓄熱材料。相變蓄熱材料具有相變潛熱大、相變溫區(qū)窄等特點(diǎn)，但選擇合適的相變材料及換熱器設(shè)計(jì)比較困難，所以，相變蓄熱技術(shù)還處于試驗(yàn)研究或中試階段。化學(xué)反應(yīng)蓄熱雖然具有儲能密度大的特點(diǎn)，但應(yīng)用技術(shù)和工藝太復(fù)雜，存在許多不確定性。顯熱蓄熱是目前最成熟且具有商業(yè)可行性的蓄熱方式，現(xiàn)有技術(shù)中成熟的顯熱蓄熱材料有熔融鹽、合成油、耐高溫混凝土和耐火澆注料等，合成油的工作溫度只能達(dá)到400℃的中溫階段，而熔融鹽因其熔點(diǎn)高，在冬天或晚上易凍結(jié)，保證其處于液態(tài)需要高的運(yùn)行成本，耐高溫混凝土雖然成本低、強(qiáng)度高、容易成型，但是導(dǎo)熱率也低，耐火澆注料雖然熱容量和導(dǎo)熱率比混凝土高，但是成本也比較高。石墨材料由于具有熱容量高、導(dǎo)熱性好、耐腐蝕、工作溫度高、成本低、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，近年來為歐洲一些國家所重視。

普通細(xì)顆粒特炭塊是由普通石油煅后焦為骨料和普通改質(zhì)瀝青為粘結(jié)劑，按照一定的配方經(jīng)過振動成型及后續(xù)工序處理而成，其體積密度一般在1.70～1.75g/cm³，故用其作為太陽能熱發(fā)電核心聚熱蓄能材料，其熱容量必定被限制在一定范圍內(nèi)。

等靜壓特炭塊主要應(yīng)用于航天科技等高端行業(yè)，是通過等靜壓的方式生產(chǎn)出內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻且體積密度高的石墨制品，其體積密度可高達(dá)1.9～2.0g/cm³，熱容量比普通細(xì)顆粒特炭塊大大提高，但是造價(jià)卻是普通石墨細(xì)顆粒特炭塊的近10倍。

本發(fā)明的目的主要是解決太陽能熱發(fā)電過程中核心聚熱蓄能材料工作溫度低、蓄熱能力差、不耐用及成本高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于太陽能熱發(fā)電的石墨蓄熱材料，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中聚熱蓄能材料工作溫度低、蓄熱能力差、不耐用及成本高的問題。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種用于蓄熱的石墨材料的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個(gè)目的，采用如下之方案：

本發(fā)明的首要技術(shù)方案為：一種用于太陽能熱發(fā)電的石墨蓄熱材料，石墨材料的性能參數(shù)滿足：體積密度≥1.75g/cm³，電阻率≤7.5μΩm，灰份≤0.2％，抗折強(qiáng)度≥18.5MPa，彈性模量≤8.8Gpa，熱膨脹系數(shù)≤2.0×10^-6/℃^-1。

本發(fā)明的第二個(gè)技術(shù)方案為：該石墨材料的體積密度≥1.80g/cm³，電阻率≤7.0μΩm，灰份≤0.2％，抗折強(qiáng)度≥22.5MPa，彈性模量≤8.8Gpa。

本發(fā)明的第三個(gè)技術(shù)方案為：所述石墨蓄熱材料的原料為干料和粘結(jié)劑，所述的干料為煅后石油焦和針狀焦組成的混合物，所述粘結(jié)劑為改質(zhì)瀝青，其中，煅后石油焦與針狀焦的質(zhì)量比為16∶4～19∶1，優(yōu)選為17∶3～18∶2，最優(yōu)選9∶1；所述的干料和粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比為75∶25～80∶20。

本發(fā)明的第四個(gè)技術(shù)方案為：所述的煅后石油焦的粒度小于1mm，其中0.335＜粒度≤0.8mm的煅后石油焦占總煅后石油焦的質(zhì)量百分含量為18～22％，0.075mm＜粒度≤0.335mm的煅后石油焦占總煅后石油焦的質(zhì)量百分含量為32～36％，粒度≤0.075mm的煅后石油焦占總煅后石油焦的質(zhì)量百分含量為42～46％；

優(yōu)選為0.335＜粒度≤0.8mm的煅后石油焦占總煅后石油焦的質(zhì)量百分含量為20～22％，0.075mm＜粒度≤0.335mm的煅后石油焦占總煅后石油焦的質(zhì)量百分含量為34～36％，粒度≤0.075mm的煅后石油焦占總煅后石油焦的質(zhì)量百分含量為42～45％；

更優(yōu)選為0.335＜粒度≤0.8mm的煅后石油焦占總煅后石油焦的質(zhì)量百分含量為22％，0.075mm＜粒度≤0.335mm的煅后石油焦占總煅后石油焦的質(zhì)量百分含量為35％，粒度≤0.075mm的煅后石油焦占總煅后石油焦的質(zhì)量百分含量為43％；

針狀焦的粒度小于0.075mm。

為完成本發(fā)明第二個(gè)目的，采用如下之方案：