Теплообмен расплавленной соли Новая энергия

1. Состав системы и ключевые компоненты

1.1. Выбор расплавленной соли

1.1.1. Нитрат (например, «солнечная соль»: 60% NaNO₃ + 40% KNO₃), применимый диапазон температур 220 ° C – 565 ° C, широко используемый в солнечной тепловой энергетике.

1.1.2. Хлорид/фторидная соль (такие как NaCl-KCl-ZnCl₂), повышенная термостойкость (>800 ° C) подходит для ядерной энергетики или отрасли сверхвысоких температур.

1.1.3. Характеристики: Низкое давление паров, высокая теплоемкость (~1,5 кДж/кг·К), химическая стабильность при высокой температуре.

1.2. Теплообменник

1.2.1. Функция: Эффективно передавать тепло между расплавленной солью и рабочим веществом (таким как вода/пар, воздух, термическое масло).

1.2.2. Тип:

Трубчатый теплообменник с кожухом и трубками (устойчив к высокому давлению и высоким температурам)

Пластинчатый теплообменник (компактный и эффективный, но с низкой термостойкостью)

1.2.3. Материал: Устойчивый к коррозии (например, нержавеющая сталь 316, сплав на основе никеля).

1.3. Танковая система

1.3.1. Резервуар высокой температуры: Хранить расплавленную соль после поглощения тепла (например, расплавленную соль при 565°C в гелиотермальных электростанциях).

1.3.2. Резервуар низкой температуры: Хранить расплавленную соль после выделения тепла (обычно ~290°C).

1.3.3. Конструкция изоляции: Керамическое волокно или многослойный изоляционный материал используется для уменьшения теплопотерь.

1.4. Система циркуляционного насоса

1.4.1. Насос для высокотемпературной расплавленной соли: Устойчивый к коррозии (например, материал на основе сплава с высоким содержанием никеля), а также необходимо учитывать риск затвердевания расплавленной соли.

1.4.2. Трубопровод: Электрическое отопление или конструкция изоляции для предотвращения застывания и засорения расплавленной соли.

1.5. Система управления

1.5.1. Параметры мониторинга: температура, расход, давление, уровень жидкости.

1.5.2. Антиконденсационная защита: Электрическое отопление или вспомогательный источник тепла для поддержания низкой температуры трубопровода.

1.5.3. Автоматическое регулирование: Контролируйте поток расплавленной соли и скорость теплообмена в соответствии с нагрузкой.

 

2. Сферы применения

2.1. Концентрированная солнечная энергетика (CSP)

Расплавленная соль поглощает тепло от солнечных коллекторов, хранит его в резервуарах высокой температуры и по мере необходимости выделяет пар для производства электроэнергии (например, китайская концентрированная солнечная электростанция Qinghai с башней).

2.2. Утилизация промышленного отопления

Утилизировать высокотемпературное отопление отходов из таких отраслей, как металлургия и стекольная промышленность, для производства электроэнергии или технологического нагрева.

2.3. Система ядерной энергетики

Ядерные реакторы четвёртого поколения (например, реакторы на расплавленной соли) непосредственно используют расплавленную соль в качестве теплоносителя и носителя топлива.

2.4. Химический и металлургический

Нагрев высокотемпературных реакторов, плавка металлов и т. д.

3. Преимущества и вызовы

3.1. Преимущества

3.1.1. Устойчивость к высоким температурам: Рабочая температура намного выше, чем у традиционного термального масла (до 800°C и более).

3.1.2. Хранилище тепла большой емкости: Хранение энергии в течение более 10 часов возможно (солнечно-термальная электростанция).

3.1.3. Охрана окружающей среды и безопасность: Расплавленная соль не токсична и негорюча, что делает её более безопасной, чем органические теплоносители.

3.2. Вызовы

3.2.1. Коррозионность: Коррозия металлических материалов при длительном воздействии высоких температур требует специальной обработки.

3.2.2. Требования к антифризу: Расплавленная соль имеет высокую температуру замерзания (например, соляной раствор ~220°C) и требует постоянной изоляции или подогрева.

3.2.3. Стоимость: материалы высокой температуры (например, сплавы на основе никеля) и затраты на проектирование системы являются высокими.

 

4. Типичные случаи

4.1. Электростанция Gemasolar в Испании: Первая в мире коммерческая солнечная термальная электростанция на основе башни с расплавленной солью, с накоплением тепла на 15 часов.

4.2. Китайская 100-МВт электростанция с башней из расплавленной соли в Дуньхуане: Годовая выработка электроэнергии достигает 390 миллионов кВт·ч, а время хранения тепла — 12 часов.

5. Система теплообмена с расплавленной солью является ключевой технологией для хранения и передачи энергии при высоких температурах и обладает большим потенциалом для интеграции возобновляемых источников энергии и промышленной энергосбережения в будущем!

Компания Shandong Beichen Mechanical and Electrical Equipment Co., Ltd. имеет опыт в совместном строительстве систем теплообмена с расплавленной солью и является одним из немногих отечественных производителей, способных выпускать такие системы. Китайская электростанция-башня на расплавленной соли мощностью 100 МВт в Дуньхуане — это совместный проект компании Shandong Beichen Mechanical and Electrical Equipment Co., Ltd. и компании Shouhang Hi-Tech Energy Co., Ltd. Проект был подключен к сети 27 декабря 2018 года, став одной из крупнейших в мире солнечных термальных электростанций с концентрированным масштабом, самой высокой башней для поглощения тепла и наиболее мощной системой хранения тепла на основе расплавленной соли. В настоящее время Beichen также активно сотрудничает с другими компаниями для разработки новых солнечных термальных электростанций с теплообменом на основе расплавленной соли.

 

Связанные ссылки:

Система теплообмена с расплавленной солью

Система генерации пара