[發明專利]一種高溫傳熱工質及其制備方法

在審

• 申請號: 201410589470.6
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104388059A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 熊亞選;史建峰;劉蓉;陳紅兵;李德英
• 申請（專利權）人: 北京建筑大學
• 主分類號: C09K5/12
• 分類號: C09K5/12
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術領域

本發明涉及熱能材料高新技術中的物理傳熱工質技術領域，具體涉及一種高溫傳熱工質及其制備方法。

背景技術

聚光太陽能熱發電作為一種大規模且具有商業可行性的發電模式，其中的傳熱蓄熱技術是影響其發電規模以及效率的核心技術之一，而如何選擇合適的高溫傳熱介質又是傳熱技術中尤為重要的關鍵環節之一。

熔鹽是無機鹽的熔融體，因其具備包括使用范圍廣、黏度低、導熱系數大、熱容量大和化學穩定性好在內的明顯優點，近年來在聚光太陽能熱發電系統中得到廣泛應用。如美國、德國等已將其作為提高熱發電的發電效率和降低發電成本的重要技術途徑，并開發出了如Solar?Salt(NaNO₃:60％，KNO₃:40％)、Hitec(NaNO₃:7％，KNO₃:53％，NaNO₂:40％)和HitecXL(NaNO₃:7％，KNO₃45％，Ca(NO₃)₂:48％)等混合熔鹽，但目前的混合熔鹽存在穩定性差、工作溫度范圍窄和成本相對較高等亟待改善的缺陷。此外，在高溫熱管技術中，采用的傳熱工質主要是鈉、鉀、鈉鉀合金等化學性非常活躍的、遇空氣及多種介質非常容易發生化學反應而發生激烈燃燒、甚至爆炸的堿金屬。熱管在工作過程中一旦發生泄漏，會造成較大的經濟損失、甚至可能導致人員傷亡。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種高溫傳熱工質及其制備方法，旨在改善熔鹽的工作溫度范圍和穩定性。

本發明采用的技術方案具體為：

一種高溫傳熱工質，工質的各組分按照以下重量配比均勻混合而成：NaBr：3-25份；Ca(Br)2：4-25份；KBr：25-67份；LiBr：16-50份。

一種高溫傳熱工質，工質的各組分按照以下重量配比均勻混合而成：NaBr：5-20份；Ca(Br)₂：6-20份；KBr：30-60份；LiBr：20-40份。

一種高溫傳熱工質，工質的各組分按照以下重量配比均勻混合而成：NaBr：10-25份；Ca(Br)₂：15-25份；KBr：25-40份；LiBr：16-30份。

一種高溫傳熱工質，工質的各組分按照以下重量配比均勻混合而成：NaBr：5-15份；Ca(Br)₂：5-20份；KBr：40-67份；LiBr：30-50份。

一種高溫傳熱工質，工質的各組分按照以下重量配比均勻混合而成：NaBr：5份；Ca(Br)₂：18份；KBr：27份；LiBr：50份。

一種高溫傳熱工質的制備方法，包括如下步驟：

混合步驟：將按比例取出的NaBr、Ca(Br)₂、KBr和LiBr放入轉速不低于8000rpm的混合裝置內，以設定的混合機轉速混合10-60s，使其充分混合；

加熱與攪拌步驟：將充分混合后的混合物放入加熱裝置內加熱，加熱的同時對其進行攪拌，直至混合物熔化；對熔化后的混合物繼續攪拌30min以上，繼續攪拌期間保持混合物的溫度在所配比例的混合熔鹽熔化溫度以上至少200℃，直至混合物中的結晶水及其它雜質揮發完畢；

工質成料步驟：停止加熱步驟中的加熱和攪拌步驟中的攪拌，將混合熔體冷卻至常溫，即得到高溫傳熱工質。

在上述高溫傳熱工質的制備方法中，將混合熔體通過自然冷卻的方式冷卻至常溫。

在上述高溫傳熱工質的制備方法中，將混合熔體放置到充滿純凈氮氣的室內后采用強制氮氣對流的方式將混合熔體冷卻至常溫。

在上述高溫傳熱工質的制備方法中，所述加熱裝置包含有攪拌功能。

本發明產生的有益效果是：

首先，較之于目前作為傳熱工質的混合熔鹽，按照本發明的工質組分制備出的混合熔鹽具有在高溫條件下具有傳熱系數高、蒸汽壓力低、熱穩定性和安全性能好的優點，可以更好地滿足太陽能熱發電傳熱(及高溫熱管傳熱)對傳熱和/或性能要求；

其次，工質的工作溫度根據配比不同高低可調，工質在其使用溫度范圍內既不易與如不銹鋼等金屬材料發生化學反應，也不會因與多數流體發生化學反應而產生不燃燒現象或者發生爆炸等烈性事故，且工質在使用過程中也不會產生有毒有害氣體；

此外，而且各配制組分為溴化鹽，作為傳熱工質還具有成本低和制備方法簡單的優點。