一文讀懂光熱發電行業認可度最高的儲熱介質——熔鹽

北極星太陽能光伏網訊:太陽能熱發電技術從上世紀八十年代發展至今，對充當其傳熱介質的材料進行了多樣化的嘗試，包括水和蒸汽、空氣、液態金屬、導熱油及熔鹽等。隨著光熱發電技術的革新，所需要的傳熱介質使用溫度愈來愈高，要求的傳熱能力也愈來愈強。

熔鹽是優良的傳熱儲能介質，在建築供暖、谷電制熱、風電消納等方面都具有一定的應用前景。由於其具有較高的使用溫度、高熱穩定性、高比熱容、高對流傳熱係數、低粘度、低飽和蒸汽壓、低價格等「四高三低」的優勢，成為目前光熱發電領域中認可度最高的傳儲熱介質之一。

據統計，在首批的20個光熱發電示範項目中，18個採用熔鹽儲能。已備案新增92個光熱發電站清單中，86個採用熔鹽儲能。然而，光熱電站中所使用的熔鹽在品質與價格方面都與常見農用化肥（硝酸鉀和硝酸鈉為常見的化肥原料）有較大差別，同時熔鹽在生產與使用過程中因自身特性導致的一系列問題已成為業內關注的重點。

目前，首批示範項目建設的陸續展開也將對熔鹽產品開展集中式採購。本文將從熔鹽品質界定入手，針對熔鹽的不同生產方式、腐蝕問題、首批示範項目採購標準、槽式與塔式項目對熔鹽的不同要求以及低熔點熔鹽未來發展形勢等方面進行了深入的分析與解答，以為示範項目熔鹽採購提供一些參考。

熔鹽品質好壞如何界定？

根據應用領域的要求不同，所使用的熔鹽產品亦有所區別。常見的光熱熔鹽品種有二元鹽（40%KNO3+60%NaNO3）、三元鹽（53%KNO3+7%NaNO3+40%NaNO2）和低熔點熔鹽產品等。對於光熱發電而言，二元熔鹽的應用較為廣泛及成熟。

據CSPPLAZA記者了解，以使用二元熔鹽為例，槽式電站的使用量約是塔式電站的2.5倍左右。對於50MW、配置8小時儲能的塔式電站，熔鹽需求量約為1.2萬噸，對於50MW、配置8小時儲能的槽式電站，熔鹽需求量約為3萬噸。然而，在光熱電站對熔鹽需求量如此之高的情況下，中國當前對光熱電站所使用熔鹽的測試方法、測試項目、組分指標的要求尚沒有統一的衡量標準，容易導致熔鹽市場魚龍混雜，以次充好。

熔鹽通過選取不同類別的單體原材料（單晶鹽），嚴格按照一定比例復配形成性能穩定的混合共晶鹽。在熔鹽所選用的單晶鹽中，若雜質離子（如氯離子、硫酸根離子、銨根離子、碳酸根離子等）含量不能嚴格把關，將會導致最終的產品性能大打折扣，從而影響儲換熱效率，嚴重時可能腐蝕設備管道造成熔鹽洩露事故，或者堵塞管道導致電站癱瘓。因此，雜質含量是評判熔鹽品質的重要指標，高品質的熔鹽產品才能更好地對電站安全性負責。

深圳市愛能森科技有限公司（以下簡稱愛能森）首席專家曾智勇向CSPPLAZA記者介紹，現階段，高純度的熔鹽製備仍有較大難度，需要特定工藝去除雜質離子。因此，在選擇產品供應商時，可從以下幾個方面來界定產品品質：

一、產品主成分含量及其它雜質離子含量，可通過產品的組分檢測來實現界定。研究發現，純度高的產品較之低純度產品的熔點可降低3℃以上，上限分解溫度提高13℃左右，同時粘度及腐蝕性也可大大降低，劣化分解形成沉澱使設備結垢的風險隨之降低。

二、產品含水量，即乾燥程度。含水量的高低將會影響儲熱能力和採購成本。

三、產品的復配均勻度，這與復配的工藝及精細度有關。可從產品的色澤、顆粒均勻度粗略判斷，再通過產品的性能測試進一步判斷，如熔點、上限使用溫度、粘度、導熱、密度等參數。

除上述各項成分含量以及性能檢測外，熔鹽在光熱電站實際應用過程中性能的良好發揮才是熔鹽產品高品質的最有力證明。因此，百吉瑞（天津）新能源有限公司（以下簡稱百吉瑞）副總經理劉斌認為，熔鹽質量好壞以是否能夠滿足光熱電站熔鹽相關系統和設備25年以上安全、穩定、高效運行為準，主要分為兩方面：

一、熔鹽本身做為蓄熱工質的質量保證。主要要求熔鹽在長期使用過程中物理化學性能保持穩定，比重、比熱、粘度等各項熱物性參數變化小，揮發量小。

二、熔鹽對過流部件及設備的影響。主要包括熔鹽罐、熔鹽泵、熔鹽管路、閥門、接觸式測試設備、熔鹽吸熱器、熔鹽-導熱油換熱器、熔鹽-水工質預熱器、蒸發、過熱和再熱器等熔鹽流經設備的腐蝕、形變和熱應力破壞等影響，需要保證這些設備在設計使用壽命內的正常工作。

現場混合熔化VS直產混合熔鹽，孰優孰劣？

通常情況下，熔鹽供應可採用現場混合熔化或者直接供應混合熔鹽的方式。硝酸鉀和硝酸鈉早期主要應用於工業及農業，對產品品質要求相對光熱發電領域較低。市場上的供應商以單體為主，基本沒有複合熔鹽的供應商。所以，早期國外的光熱電站建設時，大多直接選購硝酸鉀和硝酸鈉，再進行現場復配。但進入光熱電站系統的最終熔鹽產品不是硝酸鉀單體、也不是硝酸鈉單體，而是二者按照一定比例復配後形成的混合共晶鹽。CSPPLAZA記者根據受訪各方反饋總結了兩種方式的優缺點。

在實際情況中，可對上述兩種情況作出相應的取捨。例如，江西金利達鉀業有限責任公司（以下簡稱金利達鉀業）總經理田野建議參考供應廠商和項目地理位置綜合考慮，如硝酸鉀和硝酸鈉生產廠家較近，可保證兩種原料連續供貨，則可採用現場混鹽的方式；如硝酸鉀和硝酸鈉生產廠家較遠，可採用直接供應混合熔鹽的方式。

腐蝕問題究竟有多嚴重？

「儲熱熔鹽中硝酸鉀和硝酸鈉的氯離子和硫酸根離子尤其需要注意，它好比人類血管中的膽固醇，輕則造成堵塞，重則危及安全，尤其高溫條件下氯離子對設備的腐蝕性更是成幾何倍數增加，嚴重影響著生產安全和運行壽命。」金利達鉀業田野如是表示。

通常而言，熔鹽的腐蝕性會對熔鹽罐、熔鹽泵、熔鹽電加熱器、罐體內測試元件、熔鹽管路、閥門、熔鹽吸熱器、連接軟管、法蘭等產生一定的化學腐蝕或者應力腐蝕，由於熔鹽使用過程中極大的溫差變化而造成的應力腐蝕可以導致熔鹽罐焊縫破裂。

北極星太陽能光伏網聲明：此資訊系轉載自北極星電力網合作媒體或網際網路其它網站，北極星太陽能光伏網登載此文出於傳遞更多信息之目的，並不意味著贊同其觀點或證實其描述。文章內容僅供參考。