——熔鹽新材料“金融+”回收循環(huán)利用，助力儲(chǔ)能新業(yè)態(tài)高質(zhì)量發(fā)展

熔融鹽作為近年伴隨著光熱發(fā)電儲(chǔ)熱技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，越來越被能源領(lǐng)域熟知和認(rèn)可，結(jié)合“碳達(dá)峰、碳中和”生態(tài)綠色低碳發(fā)展的需要，新能源的發(fā)展邁入快車道，熔鹽儲(chǔ)能作為高安全、大容量、低成本、高可靠、長壽命、易回收的新型儲(chǔ)能技術(shù)形式，正在逐步被電力系統(tǒng)中“源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)”各環(huán)節(jié)所采納應(yīng)用。

目前在太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛成熟的熔鹽材料，即被稱作太陽鹽的二元鹽，二元鹽由質(zhì)量比為硝酸鈉60%（NaNO3）和硝酸鉀40%（KNO3）組成,熔鹽的工作溫度可達(dá)600℃。

在化工領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的熔鹽材料主要是三元鹽，常規(guī)三元鹽由質(zhì)量比為硝酸鉀53%（KNO3）+亞硝酸鈉40%（NaNO2）+硝酸鈉7%（NaNO3）組成，熔鹽的工作溫度可達(dá)425℃。

國際上成熟的工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用低熔點(diǎn)（HitecXL）三元鹽成本更低，由質(zhì)量比為硝酸鉀45%（KNO3）+硝酸鈣48%（CaNO3）+硝酸鈉7%（NaNO3）組成，針對(duì)槽式導(dǎo)熱、工業(yè)蒸汽應(yīng)用、火電廠調(diào)峰熔鹽儲(chǔ)能是最佳的技術(shù)形式。

針對(duì)國內(nèi)從目前的應(yīng)用情況來看，首批太陽能光熱發(fā)電項(xiàng)目二元鹽應(yīng)用總量達(dá)到14.63GWh，系統(tǒng)設(shè)計(jì)配置比較完備，相關(guān)企業(yè)專家介紹熔鹽材料在運(yùn)行一段時(shí)間后，性能越來越穩(wěn)定，系統(tǒng)設(shè)計(jì)氮封裝置保護(hù)，但隨著化工原材料的不斷上漲，和儲(chǔ)能材料成本下降的趨勢出現(xiàn)矛盾。

針對(duì)化工領(lǐng)域或者工業(yè)熔鹽鍋爐來看，針對(duì)目前國內(nèi)應(yīng)用的三元鹽來說，問題就會(huì)比較多，很多客戶反饋每年都需要進(jìn)行補(bǔ)充部分熔鹽，且極易出現(xiàn)煮鹽過程中熔鹽氣泡并存現(xiàn)象，結(jié)合相關(guān)項(xiàng)目情況，目前導(dǎo)致的主要因素為，熔鹽核心材料的純度不能滿足熔鹽的運(yùn)行需要是最大的主要因素，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)配方的精準(zhǔn)控制，使用過程中的超溫?fù)]發(fā)導(dǎo)致熔鹽材料的配比發(fā)生諸多變化，算是綜合諸多因素的影響，如何有效避免和解決相關(guān)問題，是需要更多專業(yè)核心材料提供商從材料的質(zhì)量純度入手，更需要核心技術(shù)提供方從化鹽到系統(tǒng)的運(yùn)行溫度管控，氮封或者其他保護(hù)措施的加強(qiáng)等因素協(xié)同解決一系列問題。

運(yùn)行中的材料性能配比檢測，補(bǔ)充原材料的配比合理性都是需要專業(yè)公司來協(xié)助用戶解決的途徑，并非是簡單的按照原始配比進(jìn)行補(bǔ)充，更需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)避免超溫的現(xiàn)象發(fā)生，加熱爐的優(yōu)化設(shè)計(jì)也是為這類市場發(fā)展必須要保障的有效措施。

接下來我們一起探討如何保障熔鹽儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展保障，以目前和未來發(fā)展最具前景的二元鹽為例。

其中硝酸鈉是一種無機(jī)物，化學(xué)式為NaNO3，分子量84.99，吸濕性無色透明三角系晶體，加熱至380℃時(shí)分解，極易溶于水、液氨，能溶于甲醇和乙醇，極微溶于丙酮，微溶于甘油，溶于水時(shí)吸熱，溶液變冷，水溶液為中性。

硝酸鉀是一種無機(jī)化合物，俗稱火硝或土硝，化學(xué)式為KNO3，是鉀的硝酸鹽，為無色透明斜方晶體或菱形晶體或白色粉末，無臭、無毒，有咸味和清涼感；在空氣中吸濕微小，不易結(jié)塊，易溶于水，能溶于液氨和甘油，不溶于無水乙醇和乙醚。

硝酸鉀是一種無氯氮鉀復(fù)肥，具有高溶解性，其有效成分氮和鉀均能迅速被作物吸收，無化學(xué)物質(zhì)殘留。

參考熔鹽（二元鹽）物性參數(shù)如下：

目前熔鹽儲(chǔ)能新材料的性能指標(biāo)要求，為產(chǎn)品的穩(wěn)定應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的性能保障，影響熔鹽腐蝕關(guān)鍵的核心因素主要是硝酸鉀中的氯離子、鎂離子、硫酸鹽等雜質(zhì)的含量影響產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性，和對(duì)儲(chǔ)罐、管道、閥門、泵等材質(zhì)的腐蝕速率影響極大，如果控制好產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定是至關(guān)重要的保障條件。

以下為光熱電站對(duì)熔鹽儲(chǔ)能材料硝酸鉀產(chǎn)品的技術(shù)要求參數(shù)。

國內(nèi)高純硝酸鉀產(chǎn)品制造商，隸屬于山西常晟新能源集團(tuán)的兩家子公司山西沃錦新材料、交城并盛化工產(chǎn)品指標(biāo)參數(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國際先進(jìn)企業(yè)水平，實(shí)現(xiàn)熔鹽儲(chǔ)熱核心原材料產(chǎn)品的進(jìn)口替代。先進(jìn)技術(shù)工藝制造出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量，是滿足光熱發(fā)電領(lǐng)域熔鹽儲(chǔ)能的必備條件。

我國目前硝酸鉀生產(chǎn)工藝，硝酸鉀生產(chǎn)方法有傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)化法、硝酸分解氯化鉀法和離子交換法等多種工藝。讓我們探究一下，沃錦新材料是如何利用先進(jìn)技術(shù)工藝，滿足高純產(chǎn)品指標(biāo)的保障。公司均采用連續(xù)式離子交換法生產(chǎn)硝酸鉀，為了克服固定床離子交換技術(shù)存在的這些“濃度脈沖”現(xiàn)象,美國先進(jìn)分離技術(shù)公司(Advanced Separation TechnologiesInc，簡稱AST)開發(fā)了連續(xù)式離子交換技術(shù)，并稱作為ISEP。

采用氯化鉀和硝酸（或硝酸銨）熔鹽在ISEP的連續(xù)式離子交換中通過強(qiáng)酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂為交換劑，它是在苯乙烯-二乙烯共聚基體帶有磺酸基的離子交換樹脂，它具有交換容量高、交換速度快、機(jī)械強(qiáng)度好等特點(diǎn)。

交換樹脂是利用將其自身所帶的某種離子和電解質(zhì)溶液同類型的離子互相交換的原理，實(shí)現(xiàn)離子交換，發(fā)生吸附和洗脫反應(yīng)，副產(chǎn)物氯化鋇可以循環(huán)再利用。此種工藝的采用循環(huán)洗脫雜質(zhì)的方法，能夠一次性得到高純度硝酸鉀產(chǎn)品，也是目前為止，高品質(zhì)高純度硝酸鉀制造工藝最佳的解決工藝技術(shù)。

表：國內(nèi)首批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目案例

公司累計(jì)提供首批光熱發(fā)電項(xiàng)目高純度硝酸鉀產(chǎn)品70%以上份額，直接提供中電工程哈密50MW項(xiàng)目、首航節(jié)能敦煌100MW項(xiàng)目、魯能格爾木50MW項(xiàng)目、中船烏拉特中旗100MW項(xiàng)目等、蘭州大成敦煌50MW項(xiàng)目（屬于OEM供貨）熔鹽新材料產(chǎn)品供貨。

山西沃錦新材料股份有限公司同交城并盛化工有限公司都隸屬于山西常晟新能源集團(tuán)公司，是專業(yè)的高純度熔鹽核心材料提供商，依托先進(jìn)離子交換工藝，制造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品應(yīng)用到首批光熱發(fā)電示范項(xiàng)目上面，作為“新能源+儲(chǔ)能”應(yīng)用技術(shù)的核心原材料制造商，兩家公司同時(shí)入選山西省2021年“專精特新”中小企業(yè)名錄，并盛化工更選入山西省2021年“專精特新小巨人”企業(yè)名錄，作為儲(chǔ)能新材料新業(yè)態(tài)新發(fā)展模式創(chuàng)新的代表，研究開發(fā)更高純度熔鹽新材料產(chǎn)品，應(yīng)用到更高工業(yè)領(lǐng)域，化學(xué)鋼化玻璃硝酸鉀產(chǎn)品制造供應(yīng)行列，實(shí)現(xiàn)沃錦新材料、并盛化工雙品牌高質(zhì)量發(fā)展新領(lǐng)域。

科技創(chuàng)新支撐企業(yè)向更高品質(zhì)邁進(jìn)的同時(shí)，公司也在研究開發(fā)熔鹽儲(chǔ)能新材料二元鹽，硝酸鉀、硝酸鈉一次成型制造技術(shù)工藝，目前已經(jīng)完成產(chǎn)品工藝打通，完成小批量試制階段，預(yù)計(jì)在不久的將來，公司依托不斷創(chuàng)新進(jìn)取的創(chuàng)新技術(shù)思維，能夠提供更低成本的高品質(zhì)熔鹽系列產(chǎn)品。

公司的創(chuàng)新不僅僅是僅靠產(chǎn)品一條主線，基于“雙控、雙碳”背景下的構(gòu)建低碳能源體系大背景下，結(jié)合構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程中，山西沃錦新材料在國內(nèi)率先提出，從熔鹽儲(chǔ)能新材料的提供商，到熔鹽儲(chǔ)能新材料的綜合利用回收商躍升，在保證自己產(chǎn)品的穩(wěn)定供貨，并時(shí)刻關(guān)注客戶的熔鹽使用狀態(tài)，結(jié)合儲(chǔ)能項(xiàng)目的生命周期籌劃回收熔鹽產(chǎn)品的循環(huán)再利用模式。

為落實(shí)2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案技術(shù)的跨界應(yīng)用，推進(jìn)熔鹽儲(chǔ)能供熱和發(fā)電示范應(yīng)用，提供核心材料的全生命周期和循環(huán)回收延續(xù)利用價(jià)值，為項(xiàng)目的一次性投資降低成本，充分利用金融工具的搭配，降低材料的成本同時(shí)發(fā)掘產(chǎn)品殘值的最高價(jià)值。支撐山西常晟新能源集團(tuán)公司的熔鹽儲(chǔ)能供熱和發(fā)電跨界應(yīng)用，提供核心原材料的最低成本保障。

山西沃錦新材料熔融鹽、并盛化工鉀天下“雙品牌”愿意與大家一起，為太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域、熔鹽儲(chǔ)能工業(yè)領(lǐng)域及燃煤機(jī)組熔鹽儲(chǔ)能改造領(lǐng)域，提供最優(yōu)質(zhì)的熔鹽新材料支撐保障服務(wù)，并共同探索通過“金融工具助力”、“熔鹽材料回收”等多種創(chuàng)新模式，來共同快速降低熔鹽儲(chǔ)能材料的成本下降50%的目標(biāo)努力，共同一起推動(dòng)快速下降熔鹽材料成本策略。

注：本文由山西常晟新能源科技王工（13810518839）供稿，歡迎行業(yè)朋友聯(lián)系交流。