[發(fā)明專利]作為用于基于油的太陽能熱電站的儲存介質的混合鹽

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201480053469.X
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN105593333A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發(fā)明（設計）人: S.埃吉古倫;P.海爾曼;C.米勒-埃爾弗斯;A-C.舒伯特;M.尤布勒
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: C09K5/12
• 分類號: C09K5/12
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 侯宇

本發(fā)明涉及例如在夜間或陰天的情況下，作為太陽能發(fā)電廠的熱交換器 的能量儲存介質的混合鹽(Salzgemisch)。

太陽能塔(Solartürme)、槽形拋物面和菲涅爾反射鏡是太陽能發(fā)電廠技術 的已知組件。這種“綠色”技術將在今后覆蓋能量供給的一部分。這種情況 下，利用來自太陽能的熱量使水蒸發(fā)并驅動蒸汽渦輪機來發(fā)電。為了蒸發(fā)水 而操作熱交換器，用太陽能加熱的有機油被引入所述熱交換器中。

這種情況的不足在于，在夜間、在陰天的情況下或在維護期間所述設備 不提供能量用于加熱作為傳熱介質而使用的油。因此，需要能量儲存裝置， 其從太陽能發(fā)電廠吸收多余的熱能并且在必要時，即例如夜間，將所述熱能 饋送進熱交換器中。

從DE102011008091.0已經(jīng)已知一種用于太陽能熱電廠的傳熱介質。這 種鹽類混合物(Salzgemenge)包含在混合鹽中的硝酸鋇和/或硝酸鍶。所述在 太陽能熱電廠中用作傳熱介質的已知鹽類混合物的特征通常是特別低的熔 點，例如低于150℃或甚至更低的溫度。所述熔點特別低的鹽類混合物總是 具有高含量的鉀離子，例如在鈣-鈉-鉀硝酸鹽的混合鹽中高達54摩爾％的鉀 離子，如從EP004976所已知的。

混合鹽的低熔點對儲熱介質并不像對傳熱介質那樣重要，因為在熱交換 器中使用的儲存能量的能力并不取決于液化的程度。

雖然在先前已知的使用油作為傳熱介質的太陽能發(fā)電站中已經(jīng)在熱交 換器中使用混合鹽，但是硝酸鉀KNO₃的量在此是一個顯著的成本因素。因 此，有必要鑒于可比的熱容量、動力學粘度和熱穩(wěn)定性降低硝酸鉀在適用于 儲熱的混合鹽中的量。

太陽能熱電站可借助太陽能塔、槽形拋物面技術和/或借助菲涅爾反射 鏡來運行。這種情況下有機油適合作為傳熱介質，在此特別考慮這樣的發(fā)電 廠，其中使用油，所述油具有低于30℃的熔點和范圍為400℃至500℃的 最大操作溫度。

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種混合鹽，其適用于針對用油操作的太 陽能發(fā)電廠的能量儲存，而且在這種情況下并不昂貴并且包含低于50摩爾％ 的鉀含量。

所述目的通過本發(fā)明的主題得以解決，該主題涉及用于太陽能熱電廠中 能量儲存的、包含雙組分的二元混合鹽，其具有為200℃至250℃的熔點范 圍，其包含硝酸鈉NaNO₃和復鹽KNO₃*5Ca(NO₃)₂*xH₂O，其中x可取0 到10之間的任意整數(shù)。此外，本發(fā)明的主題是所述混合鹽在使用油作為傳 熱介質來運行的太陽能電廠中的用途。

根據(jù)本發(fā)明的一項優(yōu)選的實施方式，所述混合鹽還包含量高達30摩爾％ 的硝酸鈣。

根據(jù)本發(fā)明的一項優(yōu)選的實施方式，硝酸鈉在混合鹽中的量為85至97 摩爾％。

作為雜質，所述混合鹽包含例如因制備而產(chǎn)生的量高達0.07重量％的硝 酸銨(NH₄NO₃)。

同樣，所述混合鹽可包含因制備而產(chǎn)生的少量的，例如0.06至0.04重 量％的氯化物。

根據(jù)一項優(yōu)選的實施方式，脫水形式(即具有x＝0)的復鹽在所述混合鹽 中的量為3至15摩爾％。

根據(jù)需要，混合鹽中的復鹽可具有不同含量的結晶水，包括x＝0至x＝ 10，其中對于x＝10，混合鹽中的復鹽的量增加至45-55重量％。這種情況 下，隨著結晶水含量的增加，混合鹽中的以重量百分比計的復鹽的百分比量 也增加。

實施例：

表1

表1示出了根據(jù)本發(fā)明的一系列混合鹽及其組成與典型的曬制鹽之間 的比較，所述曬制鹽包含的鈉和鉀的比例為6:4。對這些混合物以及參照樣 品在它們的熔化特性方面進行了研究，結果示于圖1中。

表2示出了混合鹽中的氯化物含量因使用可商購的復鹽導致降低，該氯 化物造成腐蝕并由此是不期望的。

通過本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術中的用于太陽能發(fā)電廠中的能量儲存的混 合鹽的顯著缺點。因此，通過使用含少量雜質的復鹽鉀-鈣-硝酸鹽 KNO₃*5Ca(NO₃)₂*10H₂O，在對使用油作為傳熱介質來運行的太陽能發(fā)電廠 中的能量儲存能力相同的情況下顯著降低了成本。

本發(fā)明涉及，例如在夜間或陰天的情況下，作為太陽能發(fā)電廠的熱交換 器的能量儲存介質的混合鹽。本發(fā)明的混合鹽通過鉀:鈣的比例為1:5的鉀鈣 復鹽代替混合鹽中的傳統(tǒng)的硝酸鉀和硝酸鈣化合物。