低熔点熔盐传热蓄热介质及其制备方法和应用技术

技术编号:21292965 阅读:25 留言:0更新日期:2019-06-12 03:36
本发明专利技术提供涉及储能传热蓄热材料技术领域,具体公开一种低熔点熔盐传热蓄热介质。所述低熔点熔盐传热蓄热介质采用包括如下重量份的原料制备:KNO3 33~40份;NaNO3 0~12份;Ca(NO3)2·4H2O 55~65份;其中,所述NaNO3不取0值。本发明专利技术提供的低熔点熔盐传热蓄热介质,具有较低的熔点以及较宽的工作温度范围,并且具有良好的传热和蓄热性能,非常适用于中高温光热发电以及清洁能源锅炉的传热蓄热中。

Heat transfer and storage medium of low melting point molten salt and its preparation method and Application

The invention relates to the technical field of energy storage, heat transfer and heat storage materials, and specifically discloses a low melting point molten salt heat transfer and heat storage medium. The low melting point molten salt heat transfer and heat storage medium is prepared from raw materials including 33-40 parts of KNO3, 0-12 parts of NaNO3, 55-65 parts of Ca (NO3) 2.4H_2O, and the NaNO_3 does not take a value of 0. The low melting point molten salt heat transfer and heat storage medium provided by the invention has lower melting point and wider working temperature range, and has good heat transfer and heat storage performance, and is very suitable for heat transfer and heat storage of medium and high temperature photothermal power generation and clean energy boilers.

【技术实现步骤摘要】
低熔点熔盐传热蓄热介质及其制备方法和应用
本专利技术属于储能传热蓄热材料
,具体涉及一种低熔点熔盐传热蓄热介质及其制备方法和应用。
技术介绍
目前,在工业蓄能和太阳能高温热利用领域,用于传热蓄热介质的硝酸熔盐体系主要包括二元的SolarSalt熔盐(40%KNO3-60%NaNO3,工作温度范围为290~565℃)和三元Hitec硝酸熔盐体系(KNO3-NaNO3-NaNO2,工作温度范围为200~538℃)。在这两种熔融盐体系中,二元硝酸盐体系性能稳定,不燃烧,无爆炸危险,但是其熔点为220℃,比较高,工作温度范围窄,机组冷态启动过程复杂,耗热量大,系统维护费用高。现有三元硝酸盐体系虽然熔点相对低,但上限使用温度也较低,且在使用过程中需进行惰性气体保护。现有的技术中人们尝试向硝酸熔盐体系中加入其它的成分来解决上述问题,但是改善后的硝酸熔盐体系的上限温度提高的同时,其下限工作温度也被提高,导致云遮时保温维护成本增大。丁静等专利技术了一种四元熔盐,即在三元熔盐体系基础上加入LiNO3,其最佳使用温度范围为250~550℃。这个系统的上限工作温度与三元硝酸熔盐体系相比有所提高,达到550℃,但其下限工作温度也被提高。因此LiNO3-KNO3-NaNO3-NaNO2体系作为太阳能热发电用作传热蓄热介质存在下限工作温度偏高等缺点,尚需改进。申请号为201510444549.4公开一种混合熔盐传热蓄热工质,该工质由组分KNO3、NaNO3、Ca(NO3)2、NaCl组成,其质量百分比为KNO3:20%~50%、NaNO3:20%~50%、Ca(NO3)2:20%~40%、NaCl:1%~10%。通过加入氯化盐NaCl和硝酸盐Ca(NO3)2组成四元熔盐体系,其熔点为200~220℃,使用温度范围为230~630℃,该四元熔盐体系获得了较宽的工作温度范围,并且最低熔点为200℃,保证熔盐不易凝结在管路中,减少热损失,降低保温成本,维护了系统的低成本。然而,这个熔点温度依然比较高。
技术实现思路
针对目前熔盐传热蓄热介质存在的熔点高、工作温度范围狭窄等问题,本专利技术提供了一种低熔点熔盐传热蓄热介质及其制备方法。进一步地,本专利技术还提供该低熔点熔盐传热蓄热介质的应用。为了实现上述专利技术目的,本专利技术实施例的技术方案如下:一种低熔点熔盐传热蓄热介质,所述低熔点熔盐传热蓄热介质采用包括如下重量份的原料制备:KNO333~40份;NaNO30~12份;Ca(NO3)2·4H2O55~65份;其中,所述NaNO3不取0值。相应地,所述低熔点熔盐传热蓄热介质的制备方法,至少包括以下步骤:步骤S01.称取如上所述的KNO3、NaNO3、Ca(NO3)2·4H2O原料组分;步骤S02.将称取的所述原料组分置于第一加热设备中进行梯度加热,加热至150℃,保温搅拌,直至所述原料组分熔化为均一的熔盐溶液;步骤S03.将所述熔盐溶液转移至250℃的第二加热设备中,保温,去除Ca(NO3)2·4H2O中的结晶水,继续升温至300~350℃,保温2~4h,冷却,得到均一体系的复合熔盐。相应地,如上所述的低熔点熔盐传热蓄热介质或如上所述的低熔点熔盐传热蓄热介质的制备方法制备的低熔点熔盐传热蓄热介质在工业蓄热、太阳能高温储热领域中的应用。相对于现有技术,本专利技术提供的低熔点熔盐传热蓄热介质为一种新型三元熔盐体系,原料组分少,熔点在141~187℃之间,工作温度范围在210~560℃,密度在1.80~1.95g/cm3(300℃)间,比热容为1.75~1.86kJ/(kg·K),导热系数在0.576~0.663W/(m·K)间,而且粘度低至0.033Pa·s及以下,成本低,而且对金属的腐蚀性小,危险性低,能够有效地传热及蓄热,非常适用于中高温光热发电以及清洁能源锅炉中的传热、蓄热中。本专利技术低熔点熔盐传热蓄热介质的制备方法,制备工艺简单,对设备性能的要求低,适合规模化生产。本专利技术提供的低熔点熔盐传热蓄热介质用于工业蓄热、太阳能高温储热领域时,具有成本低,使用温度范围广,传热及蓄热效果好,对设备腐蚀性小等特点。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种低熔点熔盐传热蓄热介质,所述低熔点熔盐传热蓄热介质采用包括如下重量份的原料制备:KNO333~40份;NaNO30~12份;Ca(NO3)2·4H2O55~65份;其中,所述NaNO3不取0值。上述低熔点熔盐传热蓄热介质为一种新型三元熔盐体系,其熔点在141~187℃之间,工作温度范围在210~560℃,密度在1.80~1.95g/cm3(300℃)间,比热容为1.75~1.86kJ/(kg·K)(300℃),导热系数在0.576~0.663W/(m·K)间,而且粘度低至0.033Pa·s及以下,相对于二元、三元传热蓄热介质,成本降低了20~30%,而且对金属的腐蚀性小,危险性低,能够有效地传热及蓄热,非常适用于中高温光热发电以及清洁能源锅炉中的传热、蓄热中。本专利技术在提供上述低熔点熔盐传热蓄热介质原料以外,还进一步提供了采用上述原料制备低熔点熔盐传热蓄热介质的一种方法。在一实施例中,所述低熔点熔盐传热蓄热介质的制备方法,至少包括以下步骤:步骤S01.称取如上所述的KNO3、NaNO3、Ca(NO3)2·4H2O原料组分;步骤S02.将称取的所述原料组分置于第一加热设备中进行梯度加热,加热至150℃,保温搅拌,直至所述原料组分熔化为均一的熔盐溶液;步骤S03.将所述熔盐溶液转移至250℃的第二加热设备中,保温,去除Ca(NO3)2·4H2O中的结晶水,继续升温至300~350℃,保温2~4h,冷却,得到均一体系的复合熔盐。下面对上述低熔点熔盐传热蓄热介质的制备方法做进一步的解释说明。在步骤S02之前,也为了使得各个组分更快的混合,也可以在送入第一加热设备之前,对各个组分进行混合处理,得到均匀的混合物料。优选地,所述第一加热设备为烘箱、马弗炉,烘箱空间广,而且可以方便搅拌。优选地,所述梯度加热的升温速率为5~15℃/min,升温速率过快导致熔盐中的水分急速蒸发,造成飞溅,熔盐损耗大,而如果升温速率太低,则效率低下,不利于生产。优选地,所述第二加热设备为马弗炉或电阻炉。优选地,所述冷却的冷却方式为自然冷却。本专利技术提供的低熔点熔盐传热蓄热介质的制备方法,工艺简单,对设备性能的要求低,适合规模化生产。如果采用无水硝酸钙作为原料,那么其制备方法与包含结晶水的硝酸钙为原料的制备方法没有差异,因此,可以按照同样的方法制备,为节省篇幅,在此不再详加描述。本专利技术提供的低熔点熔盐传热蓄热介质可以作为中高温(在传热蓄热中,中温一般指的是200~400℃,而高温则是400℃及以上)光热发电以及清洁能源锅炉中的传热、蓄热介质,蒸汽压低、对金属的腐蚀性小,危险性低,可实现有效的传热及蓄热功能。为更有效的说明本专利技术的技术方案,下面通过多个具体实施例说明本专利技术的技术方案。实施例1一种低熔点熔盐传热蓄热介质,采用包括如下重量份的原料组分制备:KNO337份;NaNO34份;Ca(NO3)2·4H2O本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种低熔点熔盐传热蓄热介质,其特征在于:所述低熔点熔盐传热蓄热介质采用包括如下重量份的原料制备:KNO3           33~40份;NaNO3          0~12份;Ca(NO3)2·4H2O  55~65份;其中,所述NaNO3不取0值。

【技术特征摘要】
1.一种低熔点熔盐传热蓄热介质,其特征在于:所述低熔点熔盐传热蓄热介质采用包括如下重量份的原料制备:KNO333~40份;NaNO30~12份;Ca(NO3)2·4H2O55~65份;其中,所述NaNO3不取0值。2.如权利要求1所述的低熔点熔盐传热蓄热介质的制备方法,其特征在于:至少包括以下步骤:步骤S01.称取如权利要求1所述的KNO3、NaNO3、Ca(NO3)2·4H2O原料组分;步骤S02.将称取的所述原料组分置于第一加热设备中进行梯度加热,加热至150℃,保温搅拌,直至所述原料组分熔化为均一的熔盐溶液;步骤S03.将所述熔盐溶液转移至250℃的第二加热设备中,保温,去除Ca(NO3)2·4H2O中的结晶水,继续升温至...

【专利技术属性】
技术研发人员:曾智勇崔小敏聂海宁
申请(专利权)人:深圳市爱能森科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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