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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

傳統的儲(chu)熱介質(zhi)是水以(yi)及(ji)蒸(zheng)(zheng)汽。水在(zai)超過其(qi)(qi)沸(fei)點的情況下用作熱載體(ti)，則(ze)要求設備(bei)和系(xi)統承受壓力(li)，如200℃的飽和蒸(zheng)(zheng)汽的壓力(li)約(yue)為16公斤，更高溫度對照的飽和蒸(zheng)(zheng)汽其(qi)(qi)壓力(li)更高，而過熱蒸(zheng)(zheng)汽其(qi)(qi)滲透性更加(jia)強。導熱油(you)(you)（國標(biao)GB23971-2009的正(zheng)式名稱(cheng)為有機熱載體(ti)，俗稱(cheng)“導熱油(you)(you)）。在(zai)150~350℃的工業生產中，導熱油(you)(you)由于其(qi)(qi)高沸(fei)點而成(cheng)為了水蒸(zheng)(zheng)氣的替代品，可以(yi)大(da)量減少設備(bei)投資。

熔(rong)鹽通常(chang)是指(zhi)硝酸(suan)鈉（NaNO3）和硝酸(suan)鉀（KNO3）的(de)(de)硝酸(suan)鹽混合物。高溫熔(rong)鹽可達到560°C甚(shen)至(zhi)更高的(de)(de)運行溫度，具(ju)有良好的(de)(de)導(dao)熱(re)和流動特性(xing)，具(ju)有較高的(de)(de)比熱(re)容(rong)和密度，在工業界一(yi)直是作為高溫傳熱(re)介質和儲存熱(re)量的(de)(de)介質。

目前(qian)大部分光熱(re)電(dian)站使用(yong)熔(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)吸熱(re)儲(chu)熱(re)系(xi)統(tong)——通過使用(yong)鏡片將大面(mian)積(ji)的(de)(de)日光聚焦在一起并(bing)將光能(neng)通過熔(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)介質儲(chu)把不穩定(ding)的(de)(de)太陽能(neng)儲(chu)存轉換(huan)成(cheng)熱(re)能(neng)來發(fa)(fa)電(dian)。目前(qian)的(de)(de)光熱(re)電(dian)站都是集吸熱(re)、儲(chu)熱(re)及蒸汽發(fa)(fa)生(sheng)于(yu)一體的(de)(de)系(xi)統(tong)，在陽光充足的(de)(de)時(shi)候(hou)(hou)熔(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)獲得熱(re)量溫(wen)度升(sheng)高，儲(chu)存在高溫(wen)熔(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)罐中；當陽光不足的(de)(de)時(shi)候(hou)(hou)，高溫(wen)熔(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)罐中的(de)(de)熔(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)提(ti)供能(neng)量，使電(dian)站持續穩定(ding)的(de)(de)發(fa)(fa)電(dian)，熔(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)溫(wen)度變低，流(liu)入低溫(wen)熔(rong)(rong)(rong)(rong)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)罐中。

密封需求和解決方案

常溫(wen)(wen)的(de)(de)(de)流體設(she)備或者(zhe)管道法蘭連接有多種密(mi)封(feng)(feng)解(jie)(jie)決(jue)方(fang)(fang)案可(ke)選(xuan)擇，但熔(rong)鹽(yan)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度和易滲透特性(xing)(xing)將限制(zhi)這些密(mi)封(feng)(feng)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)使用(yong)效(xiao)果。石墨材(cai)料(liao)是傳統(tong)高溫(wen)(wen)密(mi)封(feng)(feng)應用(yong)的(de)(de)(de)主導(dao)(dao)者(zhe)，在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)時高純(chun)度的(de)(de)(de)石墨（碳含量(liang)98%以(yi)上）有很(hen)好耐化(hua)學腐蝕性(xing)(xing)，但在(zai)(zai)高溫(wen)(wen)氧化(hua)環境(jing)下(xia)（超過450℃）,石墨很(hen)容(rong)易產生質量(liang)損失，在(zai)(zai)熔(rong)融鹽(yan)這類強氧化(hua)劑環境(jing)下(xia)，300℃以(yi)上石墨墊片材(cai)料(liao)內部就會被(bei)氧化(hua)出孔(kong)隙，法蘭連接很(hen)難保持密(mi)封(feng)(feng)所需的(de)(de)(de)扭(niu)矩，從而導(dao)(dao)致(zhi)泄漏量(liang)下(xia)降(jiang)進而密(mi)封(feng)(feng)失效(xiao)。客(ke)戶可(ke)在(zai)(zai)實(shi)驗室模擬工況進行(xing)(xing)測(ce)(ce)試(shi)，也可(ke)以(yi)選(xuan)擇第(di)三方(fang)(fang)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)試(shi)機構(gou)對密(mi)封(feng)(feng)制(zhi)造商的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)進行(xing)(xing)熱(re)失重測(ce)(ce)試(shi)來了解(jie)(jie)密(mi)封(feng)(feng)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)優劣。

光(guang)熱(re)發電的儲(chu)熱(re)介(jie)質挑戰(zhan)(zhan)著傳統密(mi)(mi)封(feng)產品的溫(wen)度和化學(xue)極(ji)限。蒸汽(qi)、導熱(re)油和熔融(rong)(rong)鹽在高溫(wen)的狀態都極(ji)易(yi)滲透(tou)，對(dui)密(mi)(mi)封(feng)材(cai)料(liao)來說其(qi)滲透(tou)性都是一(yi)個巨大的挑戰(zhan)(zhan)。一(yi)直以來Garlock將極(ji)端(duan)高溫(wen)工況應用作為(wei)開(kai)發目標(biao)，本世紀開(kai)發了(le)THERMa-Pur?高溫(wen)密(mi)(mi)封(feng)材(cai)料(liao)，可以組(zu)成切割墊(dian)片、金屬纏繞(rao)墊(dian)、金屬齒形墊(dian)、金屬波紋墊(dian)以及模壓填料(liao)組(zu)件等多種形式(shi)，可適用于密(mi)(mi)封(feng)熔融(rong)(rong)鹽工藝管道、換熱(re)器和閥門的需要。

熔融鹽案例分享

2014年(nian)Garlock和“敢為人(ren)先”的某集團就光(guang)熱(re)發電(dian)項(xiang)(xiang)目實(shi)驗(yan)展(zhan)開(kai)合作，Garlock提供(gong)了高溫Therma-pur?墊(dian)片(pian)參與到這個實(shi)驗(yan)室測(ce)試(shi)項(xiang)(xiang)目，以(yi)下是熔融鹽測(ce)試(shi)報(bao)告部分(fen)內容(rong)分(fen)享，測(ce)試(shi)溫度：420～580℃，螺栓(shuan)法蘭連接著墊(dian)片(pian)（4種(zhong)材(cai)料的密封件）直接放入充斥著高溫熔鹽的不銹(xiu)鋼(gang)槽中(zhong)進行加熱(re)實(shi)驗(yan)，實(shi)驗(yan)時間為15-30天。

圖：測試裝置模擬圖

圖(tu)：高溫測(ce)試后THERMa-PUR?,帶云母(mu)石(shi)墨(mo)纏繞、增強石(shi)墨(mo)纏繞、石(shi)墨(mo)平墊圖(tu)

從圖中可以觀察到THERMa-PUR?材料(liao)平墊(dian)(dian)片(pian)(pian)的(de)外觀，雖然拆卸時(shi)不小心被(bei)(bei)為(wei)分(fen)為(wei)兩層(ceng)，但(dan)也證明(ming)(ming)它(ta)與(yu)(yu)法蘭密(mi)封(feng)面密(mi)封(feng)效果較(jiao)(jiao)好(hao)(hao)；內圈與(yu)(yu)外圈接觸熔鹽但(dan)無明(ming)(ming)顯腐(fu)蝕(shi)跡象(xiang)，證明(ming)(ming)它(ta)在熔鹽中能保(bao)存較(jiao)(jiao)為(wei)完(wan)好(hao)(hao)，短(duan)時(shi)間(jian)不會被(bei)(bei)腐(fu)蝕(shi)。內圈云(yun)(yun)母式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)石墨(mo)纏繞(rao)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)（帶(dai)內環(huan)）墊(dian)(dian)片(pian)(pian)和增強石墨(mo)纏繞(rao)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墊(dian)(dian)片(pian)(pian)（帶(dai)內環(huan)）中的(de)石墨(mo)部分(fen)已(yi)腐(fu)蝕(shi)殆盡，證明(ming)(ming)增強石墨(mo)纏繞(rao)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)（帶(dai)內環(huan)）墊(dian)(dian)片(pian)(pian)不能被(bei)(bei)使用。內圈云(yun)(yun)母式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)石墨(mo)纏繞(rao)式(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墊(dian)(dian)片(pian)(pian)（帶(dai)內環(huan)）的(de)外圈被(bei)(bei)腐(fu)蝕(shi)（從外圈滲(shen)(shen)漏進入），內圈云(yun)(yun)母保(bao)存較(jiao)(jiao)好(hao)(hao)；但(dan)仔細觀察，該云(yun)(yun)母環(huan)右下側也有少量積鹽現象(xiang)，初步判斷云(yun)(yun)母密(mi)封(feng)性(xing)能不是很(hen)好(hao)(hao)易被(bei)(bei)滲(shen)(shen)透。（若云(yun)(yun)母無法隔(ge)離熔鹽，石墨(mo)依(yi)舊會產(chan)生(sheng)腐(fu)蝕(shi)。）

此外，2014年Garlock中國也和某節能技術(shu)公司也順利展開了(le)合(he)作，Garlock很(hen)榮幸(xing)成為首(shou)個國內熔鹽(yan)塔式光熱發(fa)電項目示范項目的(de)(de)(de)管(guan)道(dao)墊片供應商(shang)，大量供應了(le)4122的(de)(de)(de)高(gao)溫金屬(shu)纏繞墊和切(qie)割(ge)墊片用于熔融鹽(yan)的(de)(de)(de)設備和管(guan)道(dao)中。近兩年來國內多家知名的(de)(de)(de)閥(fa)(fa)門制造商(shang)在熔融鹽(yan)閥(fa)(fa)門的(de)(de)(de)設計階段就找(zhao)到了(le)我(wo)們(men)，我(wo)們(men)的(de)(de)(de)應用工程師結合(he)歐洲的(de)(de)(de)成功(gong)經驗推薦了(le)兩種熔融鹽(yan)閥(fa)(fa)門閥(fa)(fa)桿的(de)(de)(de)密封方案（400℃/570℃，請見下圖），在安裝測試階段Garlock也盡(jin)心(xin)提供專(zhuan)業(ye)閥(fa)(fa)門填料的(de)(de)(de)安裝指導(dao)，讓(rang)填料的(de)(de)(de)性能發(fa)揮到極致(zhi)。

光熱(re)發電(dian)的(de)(de)(de)流體密(mi)封(feng)需求正在超越傳統密(mi)封(feng)產品的(de)(de)(de)極限(xian)–石墨材料在高(gao)溫熔融鹽介質下(xia)容(rong)易被氧化失重產生(sheng)孔(kong)隙，增加泄漏通道進而(er)引起(qi)安全或環保類隱患。Garlock的(de)(de)(de)新(xin)產品THERMa-Pur?滿足了熔鹽極端的(de)(de)(de)密(mi)封(feng)需求，使用溫度范圍能(neng)耐高(gao)達1000℃，具有(you)很好(hao)的(de)(de)(de)抗(kang)化學品性(xing)(xing)能(neng)，并且有(you)著(zhu)很好(hao)的(de)(de)(de)密(mi)封(feng)性(xing)(xing)能(neng)。可適用于設(she)備墊片、管(guan)道法蘭墊片和閥(fa)門閥(fa)桿密(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。