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有机硅导热油 联苯联苯醚导热油的替代者?

时间:2019-08-11 08:06  来源:未知  阅读次数: 复制分享 我要评论

  但联苯-联苯醚导热油真的就是最适合槽式光热发电系统用的传热介质吗?保守槽式系统最高运转温度不跨越400°C的缺陷现实上曾经障碍了槽式手艺的进一步成长;联苯联苯醚导热油在400°C的持久运转情况下将发生裂解而导致变质,其12°C的高结晶点在中国西部的寒寒天气情况下也可能给电站运转形成一些麻烦。虽然这些缺憾并不足以影响槽式电站的现实运转,但我们仍然但愿能尽可能地填补这些缺憾。

  为提拔槽式电站的效率,改变传热介质是最间接无效的体例,于是,熔盐槽式手艺获得了必然程度的推广,但其贸易化使用仍障碍重重。那么,除了熔盐之外,有没有一种更合适的导热油产物能够在更广的温度区间内运转?从而提高槽式系统的运转效率,有没有一种更为不变的导热油能够经受跨越400°C的持久高温考验而不易发生变质?有没有一种结晶点更低的导热油产物能更顺应中国西部特殊的光热电站开辟情况?

  谜底到目前为止仍然是未知的。可是,一种无机硅导热油或即将在中国进行其初次贸易化使用测验考试,国度首批20个光热发电示范项目之一的龙腾光热甘肃玉门50MW槽式光热电站拟采用新一代硅油作为传热介质,如若成功,或将成绩槽式手艺在传热介质立异型使用上的里程碑。

  DLR对无机硅导热油的试验结论

  在SolarPACES2014大会上,德国宇航核心(DLR)太阳能研究所对德国瓦克化学公司(Wacker Chemie AG)研发的一款名为Helisol®5的无机硅导热油作了一个专题演讲,该演讲基于一系列的现实尝试成果给出了在理论上相对可托的数据和结论。

  演讲显示,DPO/BP(联苯联苯醚)和Helisol®5被同样加热到465°C,DPO/BP在数天内生成了相当数量的焦炭状物质,而Helisol®5仅仅从无色变成了黄色而没有生成任何的降解产品。这表白无机硅导热油的热不变性和耐高温性有更佳表示。

  图:两种导热油的测试成果对比

  无机硅导热油的工作温度上限要比保守的联苯联苯醚导热油超出跨越50摄氏度摆布,约为450°C。工作上限温度的提高意味着其能够获得更高温度的蒸汽,汽轮机的发电效率也将随之提高,这也是无机硅导热油相春联苯联苯醚导热油的次要劣势。

  但在持久高温的运转情况下,无论是联苯联苯醚仍是无机硅油,其都将呈现分歧程度的裂解,析出部门低沸点物质和部门气体。这种环境下我们需要考量的是哪种导热油的裂解程度更低。

  DLR的尝试结论是如许描述的,“在1340小时的运转时间下,425摄氏度的Helisol®5与400摄氏度下的DPO/BP生成的氢气量相当。但在更长的运转时间后,Helisol®5生成的氢气量显著低于DPO/BP。”(如下图)

  高温运转情况下,析出的气体和低沸点物质在必然时间内必需与HTF分手。光热电站的HTF系统都包含一套再生系统用于分手降解导热油的析出物,弥补新的导热油。DPO/BO必需去除苯气体等物质,无机硅油则需要移除无机硅烷等。虽然DPO/BO仅仅在400摄氏度下进行测试,可是其生成的析出物的量倒是425摄氏度下的Helisol®5的8倍之多。DLR的尝试成果表白,采用无机硅导热油,对于HTF系统的后续维护,要简单良多。

  除了具有更强的热不变性,无机硅导热油的结晶点低至零下30摄氏度,凝固点为零下50摄氏度,这是其更适合中国光热电站开辟情况的最大劣势。中国西部的日夜温差极大,有的地域的夜间最低温度以至低于零下40摄氏度,而联苯联苯醚导热油的结晶点在零上12摄氏度,导热油在这种温度下极易发生结晶以至凝固。虽然能够采用补燃或电伴热的体例来维持导热油的温度不至于跌至结晶点以下,但这又必然添加运维难度和费用。而采用无机硅导热油则不具有如许的问题。

  别的值得关心的一个问题是,导热油是一种较易燃烧的物质,虽然在光热发电的汗青上呈现导热油燃烧导致系统蒙受严重损毁的案例很少(目前经证明的仅有SEGS1电站因导热油燃烧导致导热油储热系统损毁),但其可能激发火警的风险仍不得不防。

  德国检测认证机构TüV NORD于2014年一月出具的一份关于Helisol®5无机硅导热油的燃烧测试演讲显示,与DOWTHERMA导热油比拟,Helisol®5导热油在燃烧后,其焰心四周会很快被析出的二氧化硅包抄,构成一道防火墙,防止导热油爆炸导致整个系统损毁。而DOWTHERMA一旦局部燃烧,将很难节制其延伸。

  无机硅油的手艺经济性评估

  经济性是一种新产物代替旧产物必需面对的市场考量,更佳的产物机能并不足以改变市场,其同时需要更佳的经济性表示。

  在无机硅导热油尚无贸易化使用案例的当下,对其经济性的评估只能基于手艺经济性的理论阐发,这与现实的经济性表示可能会具有一些收支,但其仍能够作为指点我们能否能够“试用”无机硅导热油这种新产物的主要参考。

  在DLR的阐发中,其以Helisol®5、DPO/BP、HITEC(熔盐)为阐发对象,模仿了采用三种分歧的传热介质对电站经济性带来的影响。以一个采用尺度Eurotrough的50MW槽式光热电站为例,利用DPO/BP和Helisol®5的电站在光场的具体投资成本(包罗HTF系统)上是不异的,比利用熔盐的系统略低。但全体而言,因为Helisol®5的工作温度被设定为430°C,而DPO/BP为393°C,更高的温度带来了更大的集热量和储热能力,划一光场投资下,Helisol®5能够显著提拔后端发电系统的效率和发电量,从而降低度电成本。

  表:三种分歧的传热介质对电站的手艺经济性影响

  最终成果表白,与利用联苯联苯醚导热油比拟,利用Helisol®无机硅导热油将可以或许降低约5%的LCOE,这个值合用于分歧地址和分歧的电厂规模。虽然利用熔盐间接传热手艺能够带来更大的LCOE削减,但间接熔盐手艺目前还具有易冻堵、集热管手艺瓶颈等难以贸易化使用的壁垒。

  DLR在上述演讲中还称,对比Helisol®5、DPO/BP和HITEC熔盐三种分歧介质的年度机能模仿曾经在分歧的地址展开。

  无机硅导热油相对而言仍是一种重生产物,其虽然具有上述多个方面的劣势,但也具有比热容过低、价钱较高档错误谬误。虽然DLR给出了一个客观的基于手艺经济性的阐发成果,证明无机硅导热油可能是一种可行的替代选择。但仅仅靠这个成果还难以打开这种产物的贸易化使用之门。