[發明專利]硝酸鹽系熔融鹽傳熱蓄熱介質及其制備方法

在審

• 申請號: 202011015475.X
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112143464A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 袁建偉;朱闖;潘瑩;陳留平
• 申請（專利權）人: 中鹽金壇鹽化有限責任公司
• 主分類號: C09K5/12
• 分類號: C09K5/12;F28D20/00
• 代理公司: 常州至善至誠專利代理事務所(普通合伙) 32409
• 代理人: 趙旭

本發明公開了一種硝酸鹽系熔融鹽傳熱蓄熱介質及其制備方法，所述硝酸鹽系熔融鹽傳熱蓄熱介質包括NaNO₂、LiNO₃和KNO₂。根據本發明實施例的硝酸鹽系熔融鹽傳熱蓄熱介質能夠降低熔融鹽的熔點，提高使用上限溫度，有利于其在壓縮空氣儲能系統、太陽能發電中的應用。

技術領域

本發明屬于蓄能技術領域，具體涉及一種硝酸鹽系熔融鹽傳熱蓄熱介質以及該硝酸 鹽系熔融鹽傳熱蓄熱介質的制備方法。

背景技術

我國是一個能源消耗量大的國家，能源問題逐漸制約著經濟的發展，大力發展新能源和 可再生資源是保障我國經濟可持續發展的重要舉措。然而，可再生能源迅速發展的同時也暴 露出諸多問題。中國電網調峰手段非常有限、難以接納大量不穩定的風電等可再生能源發電。 近年來，中國風力發電由于無法接入電網而導致的“棄風限電”現象越來越嚴重。

目前國內首個基于鹽穴壓縮空氣智能電網儲能系統項目正在江蘇常州金壇開展建設。 2017年國家能源局批復中鹽金壇鹽化有限責任公司建設“基于鹽穴壓縮空氣智能電網儲能系 統項目”，打造我國大規模清潔物理儲能基地。這些項目的開展為拓展鹽穴儲氣儲能的多元 化發展積累了大量的理論及實踐基礎。因此，我們在現實基礎上提出將熔融鹽運用于壓縮空 氣儲能項目中，利用熔融鹽儲存的熱量加熱高壓空氣驅動渦輪機發電，從而摒棄了燃料的補 燃，高效的回收壓縮熱，實現了系統運行過程中的無燃燒、無排放。

目前熔融鹽的研究多集中在太陽能蓄熱發電領域，在壓縮空氣儲能項目中的應用較少， 壓縮空氣儲能項目中多使用導熱油作為燃料，值得一提的是，工作上線溫度約為320℃的導 熱油，價格約為20000-30000元/噸，而導熱油的使用工作上線溫度每減少20℃-30℃，其價 格會呈現大幅度的下降。因此，該項目提出研究高效的回收壓縮熱的換熱蓄熱技術，考慮將 熔融鹽替代一部分或完全替代儲熱的導熱油，即能大幅度的減少儲熱介質的使用成本。同時 采用熔融鹽儲熱，擺脫了高溫壓縮機的限制，系統壓縮效率提高，壓縮耗功降低。

通常使用較多的儲熱蓄熱材料主要是SolarSalt(60％KNO₃+40％NaNO₃)，以及Hitech (53％KNO₃+7％NaNO₃+40％NaNO₂)，使用溫度范圍分別在220℃-600℃，142℃-535℃， 都已經成功進行商業應用，但其存在缺點：熔點高，容易凝固，容易導致管路堵塞。國內在 硝酸系熔融鹽方面做了大量的研究，常見的三元硝酸系熔融鹽體系在使用過程中因揮發，粘 附壁器等因素，在使用過程中易造成浪費。現有技術公開的四元硝酸系熔融鹽配方(LiNO₃-KNO₃-NaNO₃-NaNO₂)使用溫度范圍在250℃-550℃之間，雖然比SolarSalt和Hitech提高了上限溫度范圍，但是也提高了下線溫度范圍，熔點過高，不利于工業化應用。中國專利201110425668.7所提出的KNO₃-NaNO₃-Ca(NO₃)₂體系，熔點為120℃，使用上限溫度為 550℃，但Ca(NO₃)₂本身粘度大，會影響混合熔融鹽的粘度，使得在管路流通過程中阻力增 大，傳熱性能降低。因此，降低熔點，提高工作溫度上限，是三元硝酸系熔融鹽需要解決的 問題。有必要開發一款低熔點的三元硝酸系熔融鹽傳熱蓄熱材料。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。

為此，本發明提出一種硝酸鹽系熔融鹽傳熱蓄熱介質，該硝酸鹽系熔融鹽傳熱蓄熱 介質能夠降低熔融鹽的熔點，提高使用上限溫度，有利于其在壓縮空氣儲能系統、太陽能發電中的應用。

本發明還提出一種硝酸鹽系熔融鹽傳熱蓄熱介質的制備方法，該制備方法具有通用 性強，使用效果好，操作簡便，便于實施等優點。