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儲熱，也是儲能的一種技術，其原理是利用儲熱介質進行熱量的存儲和釋放。目前國際上應用較多、技術較成熟的主要有熔融鹽儲熱。全球的熔融鹽儲熱發電項目多集中在西班牙、意大利、美國、南非、摩洛哥、智利等地，我國的熔融鹽儲熱應用近幾年也相繼火熱起來。根據發改能源〔2017〕1701號《關于促進儲能產業與技術發展的指導意見》文件，預計到2020年，我國熔融鹽儲熱的規劃規模為1.8吉瓦。

儲能介質的介質特性

傳統的(de)(de)儲熱(re)(re)介質是水(shui)以(yi)及(ji)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)。水(shui)在超過(guo)其(qi)(qi)沸點的(de)(de)情況下用作熱(re)(re)載體，則要求設備和系統承受(shou)壓(ya)力，如200℃的(de)(de)飽(bao)和蒸(zheng)(zheng)汽(qi)的(de)(de)壓(ya)力約(yue)為(wei)16公斤，更高溫(wen)度對照的(de)(de)飽(bao)和蒸(zheng)(zheng)汽(qi)其(qi)(qi)壓(ya)力更高，而(er)過(guo)熱(re)(re)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)其(qi)(qi)滲(shen)透(tou)性(xing)更加(jia)強。導(dao)熱(re)(re)油（國標(biao)GB23971-2009的(de)(de)正(zheng)式名稱為(wei)有機(ji)熱(re)(re)載體，俗稱“導(dao)熱(re)(re)油）。在150~350℃的(de)(de)工業(ye)生產(chan)中(zhong)，導(dao)熱(re)(re)油由于其(qi)(qi)高沸點而(er)成為(wei)了水(shui)蒸(zheng)(zheng)氣的(de)(de)替代品，可(ke)以(yi)大量減少(shao)設備投資。

熔鹽(yan)通常是指硝(xiao)酸(suan)鈉(na)（NaNO3）和(he)硝(xiao)酸(suan)鉀（KNO3）的(de)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)混合物。高(gao)溫(wen)熔鹽(yan)可(ke)達到560°C甚至(zhi)更高(gao)的(de)運行溫(wen)度(du)(du)，具有良好的(de)導熱和(he)流動特性，具有較高(gao)的(de)比熱容(rong)和(he)密度(du)(du)，在工業界一直是作為高(gao)溫(wen)傳熱介質(zhi)和(he)儲存熱量的(de)介質(zhi)。

目前大(da)部分光(guang)(guang)(guang)熱(re)電(dian)站使(shi)用熔(rong)(rong)鹽(yan)吸熱(re)儲(chu)(chu)熱(re)系(xi)統(tong)——通(tong)(tong)過使(shi)用鏡片(pian)將(jiang)大(da)面積的(de)(de)(de)(de)日(ri)光(guang)(guang)(guang)聚焦在(zai)一起并將(jiang)光(guang)(guang)(guang)能(neng)通(tong)(tong)過熔(rong)(rong)鹽(yan)介質儲(chu)(chu)把不(bu)穩定的(de)(de)(de)(de)太陽(yang)能(neng)儲(chu)(chu)存轉(zhuan)換成(cheng)熱(re)能(neng)來發(fa)電(dian)。目前的(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)熱(re)電(dian)站都是集吸熱(re)、儲(chu)(chu)熱(re)及蒸(zheng)汽發(fa)生于一體的(de)(de)(de)(de)系(xi)統(tong)，在(zai)陽(yang)光(guang)(guang)(guang)充足的(de)(de)(de)(de)時(shi)候熔(rong)(rong)鹽(yan)獲得熱(re)量溫(wen)度升高，儲(chu)(chu)存在(zai)高溫(wen)熔(rong)(rong)鹽(yan)罐中；當陽(yang)光(guang)(guang)(guang)不(bu)足的(de)(de)(de)(de)時(shi)候，高溫(wen)熔(rong)(rong)鹽(yan)罐中的(de)(de)(de)(de)熔(rong)(rong)鹽(yan)提(ti)供(gong)能(neng)量，使(shi)電(dian)站持續(xu)穩定的(de)(de)(de)(de)發(fa)電(dian)，熔(rong)(rong)鹽(yan)溫(wen)度變低(di)，流入低(di)溫(wen)熔(rong)(rong)鹽(yan)罐中。

密封需求和解決方案

常(chang)溫的流體(ti)設備或者(zhe)管道法蘭連接有多種密(mi)封(feng)(feng)解決方案可(ke)選擇，但(dan)熔鹽(yan)的溫度和易滲透特性將(jiang)限制(zhi)這些密(mi)封(feng)(feng)材(cai)料(liao)的使用效(xiao)(xiao)果。石(shi)墨(mo)材(cai)料(liao)是傳統高(gao)溫密(mi)封(feng)(feng)應用的主導者(zhe)，在低溫時高(gao)純度的石(shi)墨(mo)（碳含量(liang)98%以上(shang)）有很(hen)好耐(nai)化(hua)學腐蝕(shi)性，但(dan)在高(gao)溫氧(yang)化(hua)環境下(xia)（超過450℃）,石(shi)墨(mo)很(hen)容易產(chan)生質量(liang)損(sun)失，在熔融鹽(yan)這類強氧(yang)化(hua)劑環境下(xia)，300℃以上(shang)石(shi)墨(mo)墊片材(cai)料(liao)內部就(jiu)會(hui)被氧(yang)化(hua)出孔隙，法蘭連接很(hen)難保持密(mi)封(feng)(feng)所需的扭矩，從而(er)導致泄漏量(liang)下(xia)降進(jin)而(er)密(mi)封(feng)(feng)失效(xiao)(xiao)。客戶(hu)可(ke)在實驗室模擬工況進(jin)行(xing)測(ce)試，也(ye)可(ke)以選擇第三方的測(ce)試機構對密(mi)封(feng)(feng)制(zhi)造商的材(cai)料(liao)進(jin)行(xing)熱失重測(ce)試來了解密(mi)封(feng)(feng)材(cai)料(liao)的優(you)劣。

光熱(re)(re)發電的(de)儲熱(re)(re)介質挑戰(zhan)(zhan)著傳統密封(feng)(feng)產品的(de)溫度和(he)化學極限。蒸(zheng)汽、導熱(re)(re)油和(he)熔融(rong)鹽(yan)在(zai)高(gao)溫的(de)狀態都(dou)極易(yi)滲(shen)透，對(dui)密封(feng)(feng)材料來(lai)說其滲(shen)透性都(dou)是一個巨大的(de)挑戰(zhan)(zhan)。一直以(yi)來(lai)Garlock將極端(duan)高(gao)溫工(gong)況(kuang)應用作(zuo)為開發目標，本世(shi)紀開發了THERMa-Pur?高(gao)溫密封(feng)(feng)材料，可(ke)以(yi)組成切割墊片(pian)、金(jin)屬纏繞(rao)墊、金(jin)屬齒形墊、金(jin)屬波紋墊以(yi)及模(mo)壓填料組件(jian)等多(duo)種形式，可(ke)適用于密封(feng)(feng)熔融(rong)鹽(yan)工(gong)藝管道、換熱(re)(re)器和(he)閥門的(de)需要。

熔融鹽案例分享

2014年Garlock和“敢為人先”的(de)某集團就光(guang)熱發電項(xiang)目實驗展開合作，Garlock提(ti)供了(le)高溫Therma-pur?墊片(pian)參與到這個實驗室測(ce)試(shi)項(xiang)目，以下是熔(rong)融鹽測(ce)試(shi)報告部分(fen)內容(rong)分(fen)享，測(ce)試(shi)溫度：420～580℃，螺栓(shuan)法(fa)蘭連接著(zhu)墊片(pian)（4種材料的(de)密封(feng)件）直接放入充(chong)斥(chi)著(zhu)高溫熔(rong)鹽的(de)不(bu)銹鋼槽中進行加(jia)熱實驗，實驗時間為15-30天(tian)。

圖：測試裝置模擬圖

圖：高溫測試后THERMa-PUR?,帶云母石墨纏(chan)繞、增強石墨纏(chan)繞、石墨平墊(dian)圖

從圖(tu)中可以觀(guan)察到THERMa-PUR?材料(liao)平墊片(pian)的(de)外(wai)觀(guan)，雖然拆卸時不(bu)(bu)小心被(bei)為分(fen)(fen)為兩層，但(dan)(dan)也證明(ming)它(ta)與法蘭(lan)密(mi)封(feng)(feng)面(mian)密(mi)封(feng)(feng)效果較(jiao)好(hao)；內圈(quan)(quan)(quan)與外(wai)圈(quan)(quan)(quan)接觸熔鹽(yan)但(dan)(dan)無(wu)(wu)明(ming)顯腐(fu)(fu)蝕(shi)跡象(xiang)，證明(ming)它(ta)在熔鹽(yan)中能(neng)保(bao)存(cun)較(jiao)為完好(hao)，短(duan)時間不(bu)(bu)會(hui)被(bei)腐(fu)(fu)蝕(shi)。內圈(quan)(quan)(quan)云(yun)母(mu)(mu)(mu)式(shi)石墨(mo)纏(chan)(chan)繞式(shi)（帶內環）墊片(pian)和增(zeng)強石墨(mo)纏(chan)(chan)繞式(shi)墊片(pian)（帶內環）中的(de)石墨(mo)部分(fen)(fen)已腐(fu)(fu)蝕(shi)殆盡，證明(ming)增(zeng)強石墨(mo)纏(chan)(chan)繞式(shi)（帶內環）墊片(pian)不(bu)(bu)能(neng)被(bei)使用。內圈(quan)(quan)(quan)云(yun)母(mu)(mu)(mu)式(shi)石墨(mo)纏(chan)(chan)繞式(shi)墊片(pian)（帶內環）的(de)外(wai)圈(quan)(quan)(quan)被(bei)腐(fu)(fu)蝕(shi)（從外(wai)圈(quan)(quan)(quan)滲漏進入），內圈(quan)(quan)(quan)云(yun)母(mu)(mu)(mu)保(bao)存(cun)較(jiao)好(hao)；但(dan)(dan)仔細觀(guan)察，該云(yun)母(mu)(mu)(mu)環右下側也有少(shao)量積鹽(yan)現象(xiang)，初步判斷云(yun)母(mu)(mu)(mu)密(mi)封(feng)(feng)性能(neng)不(bu)(bu)是很(hen)好(hao)易被(bei)滲透(tou)。（若(ruo)云(yun)母(mu)(mu)(mu)無(wu)(wu)法隔離(li)熔鹽(yan)，石墨(mo)依舊會(hui)產生腐(fu)(fu)蝕(shi)。）

此外，2014年(nian)(nian)Garlock中國(guo)(guo)也(ye)和某節能技術(shu)公司也(ye)順利展開了(le)合作(zuo)，Garlock很榮(rong)幸(xing)成為首(shou)個國(guo)(guo)內熔(rong)鹽(yan)塔式光熱發電項(xiang)目(mu)(mu)示范項(xiang)目(mu)(mu)的(de)(de)管道墊(dian)(dian)片供應(ying)商，大量供應(ying)了(le)4122的(de)(de)高溫金(jin)屬纏繞墊(dian)(dian)和切割(ge)墊(dian)(dian)片用于熔(rong)融(rong)鹽(yan)的(de)(de)設備(bei)和管道中。近兩年(nian)(nian)來國(guo)(guo)內多家知名(ming)的(de)(de)閥門制(zhi)造商在(zai)(zai)熔(rong)融(rong)鹽(yan)閥門的(de)(de)設計(ji)階段就找(zhao)到(dao)了(le)我們，我們的(de)(de)應(ying)用工程(cheng)師結合歐(ou)洲的(de)(de)成功經驗(yan)推薦了(le)兩種(zhong)熔(rong)融(rong)鹽(yan)閥門閥桿的(de)(de)密封方案（400℃/570℃，請見下(xia)圖(tu)），在(zai)(zai)安(an)(an)裝(zhuang)測(ce)試(shi)階段Garlock也(ye)盡心提供專(zhuan)業閥門填(tian)料(liao)(liao)的(de)(de)安(an)(an)裝(zhuang)指導，讓填(tian)料(liao)(liao)的(de)(de)性(xing)能發揮到(dao)極致(zhi)。

光熱發電的(de)(de)流體密(mi)(mi)(mi)封(feng)需(xu)求正在超越傳(chuan)統(tong)密(mi)(mi)(mi)封(feng)產(chan)品(pin)的(de)(de)極(ji)限–石墨材料(liao)在高(gao)溫熔(rong)融鹽介質(zhi)下容(rong)易(yi)被(bei)氧化失重產(chan)生孔隙(xi)，增加泄漏通(tong)道進而(er)引(yin)起安全或環保(bao)類隱患。Garlock的(de)(de)新產(chan)品(pin)THERMa-Pur?滿足了熔(rong)鹽極(ji)端(duan)的(de)(de)密(mi)(mi)(mi)封(feng)需(xu)求，使(shi)用溫度范圍能耐(nai)高(gao)達(da)1000℃，具有(you)很好的(de)(de)抗化學品(pin)性(xing)能，并且有(you)著很好的(de)(de)密(mi)(mi)(mi)封(feng)性(xing)能。可適用于設備墊(dian)片(pian)、管道法蘭墊(dian)片(pian)和閥門閥桿密(mi)(mi)(mi)封(feng)等。

注：本文轉自CSPPLAZA會員單位Garlock，文中觀點不代表本網立場。