儲(chǔ)熱，也是儲(chǔ)能的一種技術(shù)，其原理是利用儲(chǔ)熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的存儲(chǔ)和釋放。目前國際上應(yīng)用較多、技術(shù)較成熟的主要有熔融鹽儲(chǔ)熱。全球的熔融鹽儲(chǔ)熱發(fā)電項(xiàng)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(chǔ)熱應(yīng)用近幾年也相繼火熱起來。根據(jù)發(fā)改能源〔2017〕1701號《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)意見》文件，預(yù)計(jì)到2020年，我國熔融鹽儲(chǔ)熱的規(guī)劃規(guī)模為1.8吉瓦。

儲(chǔ)能介質(zhì)的介質(zhì)特性

傳統(tǒng)的儲(chǔ)熱介質(zhì)是水以及蒸汽。水在超過其沸點(diǎn)的情況下用作熱載體，則要求設(shè)備和系統(tǒng)承受壓力，如200℃的飽和蒸汽的壓力約為16公斤，更高溫度對照的飽和蒸汽其壓力更高，而過熱蒸汽其滲透性更加強(qiáng)。導(dǎo)熱油（國標(biāo)GB23971-2009的正式名稱為有機(jī)熱載體，俗稱“導(dǎo)熱油）。在150~350℃的工業(yè)生產(chǎn)中，導(dǎo)熱油由于其高沸點(diǎn)而成為了水蒸氣的替代品，可以大量減少設(shè)備投資。

熔鹽通常是指硝酸鈉（NaNO3）和硝酸鉀（KNO3）的硝酸鹽混合物。高溫熔鹽可達(dá)到560°C甚至更高的運(yùn)行溫度，具有良好的導(dǎo)熱和流動(dòng)特性，具有較高的比熱容和密度，在工業(yè)界一直是作為高溫傳熱介質(zhì)和儲(chǔ)存熱量的介質(zhì)。

目前大部分光熱電站使用熔鹽吸熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)——通過使用鏡片將大面積的日光聚焦在一起并將光能通過熔鹽介質(zhì)儲(chǔ)把不穩(wěn)定的太陽能儲(chǔ)存轉(zhuǎn)換成熱能來發(fā)電。目前的光熱電站都是集吸熱、儲(chǔ)熱及蒸汽發(fā)生于一體的系統(tǒng)，在陽光充足的時(shí)候熔鹽獲得熱量溫度升高，儲(chǔ)存在高溫熔鹽罐中；當(dāng)陽光不足的時(shí)候，高溫熔鹽罐中的熔鹽提供能量，使電站持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電，熔鹽溫度變低，流入低溫熔鹽罐中。

密封需求和解決方案

常溫的流體設(shè)備或者管道法蘭連接有多種密封解決方案可選擇，但熔鹽的溫度和易滲透特性將限制這些密封材料的使用效果。石墨材料是傳統(tǒng)高溫密封應(yīng)用的主導(dǎo)者，在低溫時(shí)高純度的石墨（碳含量98%以上）有很好耐化學(xué)腐蝕性，但在高溫氧化環(huán)境下（超過450℃）,石墨很容易產(chǎn)生質(zhì)量損失，在熔融鹽這類強(qiáng)氧化劑環(huán)境下，300℃以上石墨墊片材料內(nèi)部就會(huì)被氧化出孔隙，法蘭連接很難保持密封所需的扭矩，從而導(dǎo)致泄漏量下降進(jìn)而密封失效。客戶可在實(shí)驗(yàn)室模擬工況進(jìn)行測試，也可以選擇第三方的測試機(jī)構(gòu)對密封制造商的材料進(jìn)行熱失重測試來了解密封材料的優(yōu)劣。

光熱發(fā)電的儲(chǔ)熱介質(zhì)挑戰(zhàn)著傳統(tǒng)密封產(chǎn)品的溫度和化學(xué)極限。蒸汽、導(dǎo)熱油和熔融鹽在高溫的狀態(tài)都極易滲透，對密封材料來說其滲透性都是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。一直以來Garlock將極端高溫工況應(yīng)用作為開發(fā)目標(biāo)，本世紀(jì)開發(fā)了THERMa-Pur?高溫密封材料，可以組成切割墊片、金屬纏繞墊、金屬齒形墊、金屬波紋墊以及模壓填料組件等多種形式，可適用于密封熔融鹽工藝管道、換熱器和閥門的需要。

熔融鹽案例分享

2014年Garlock和“敢為人先”的某集團(tuán)就光熱發(fā)電項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)展開合作，Garlock提供了高溫Therma-pur?墊片參與到這個(gè)實(shí)驗(yàn)室測試項(xiàng)目，以下是熔融鹽測試報(bào)告部分內(nèi)容分享，測試溫度：420～580℃，螺栓法蘭連接著墊片（4種材料的密封件）直接放入充斥著高溫熔鹽的不銹鋼槽中進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為15-30天。

圖：測試裝置模擬圖

圖：高溫測試后THERMa-PUR?,帶云母石墨纏繞、增強(qiáng)石墨纏繞、石墨平墊圖

從圖中可以觀察到THERMa-PUR?材料平墊片的外觀，雖然拆卸時(shí)不小心被為分為兩層，但也證明它與法蘭密封面密封效果較好；內(nèi)圈與外圈接觸熔鹽但無明顯腐蝕跡象，證明它在熔鹽中能保存較為完好，短時(shí)間不會(huì)被腐蝕。內(nèi)圈云母式石墨纏繞式（帶內(nèi)環(huán)）墊片和增強(qiáng)石墨纏繞式墊片（帶內(nèi)環(huán)）中的石墨部分已腐蝕殆盡，證明增強(qiáng)石墨纏繞式（帶內(nèi)環(huán)）墊片不能被使用。內(nèi)圈云母式石墨纏繞式墊片（帶內(nèi)環(huán)）的外圈被腐蝕（從外圈滲漏進(jìn)入），內(nèi)圈云母保存較好；但仔細(xì)觀察，該云母環(huán)右下側(cè)也有少量積鹽現(xiàn)象，初步判斷云母密封性能不是很好易被滲透。（若云母無法隔離熔鹽，石墨依舊會(huì)產(chǎn)生腐蝕。）

此外，2014年Garlock中國也和某節(jié)能技術(shù)公司也順利展開了合作，Garlock很榮幸成為首個(gè)國內(nèi)熔鹽塔式光熱發(fā)電項(xiàng)目示范項(xiàng)目的管道墊片供應(yīng)商，大量供應(yīng)了4122的高溫金屬纏繞墊和切割墊片用于熔融鹽的設(shè)備和管道中。近兩年來國內(nèi)多家知名的閥門制造商在熔融鹽閥門的設(shè)計(jì)階段就找到了我們，我們的應(yīng)用工程師結(jié)合歐洲的成功經(jīng)驗(yàn)推薦了兩種熔融鹽閥門閥桿的密封方案（400℃/570℃，請見下圖），在安裝測試階段Garlock也盡心提供專業(yè)閥門填料的安裝指導(dǎo)，讓填料的性能發(fā)揮到極致。

光熱發(fā)電的流體密封需求正在超越傳統(tǒng)密封產(chǎn)品的極限–石墨材料在高溫熔融鹽介質(zhì)下容易被氧化失重產(chǎn)生孔隙，增加泄漏通道進(jìn)而引起安全或環(huán)保類隱患。Garlock的新產(chǎn)品THERMa-Pur?滿足了熔鹽極端的密封需求，使用溫度范圍能耐高達(dá)1000℃，具有很好的抗化學(xué)品性能，并且有著很好的密封性能。可適用于設(shè)備墊片、管道法蘭墊片和閥門閥桿密封等。

注：本文轉(zhuǎn)自CSPPLAZA會(huì)員單位Garlock，文中觀點(diǎn)不代表本網(wǎng)立場。