欧美大片一区二区,中文字幕中出在线,日本妇人成熟免费

工質

有機硅導熱油聯苯聯苯醚導熱油的替代者？

發布者：CSPPLAZA | 來源：CSPPLAZA光熱發電網 | 0評論 | 12949查看 | 2016-12-08 19:12:00

　　CSPPLAZA光熱發電網報道：20世紀30年代，陶氏化學（DOW）在全球首次生產出聯苯-聯苯醚導熱油，這種由73.5%的聯苯醚和26.5%的聯苯組成的導熱油最早被商業化應用于1980年代美國開發的SEGS槽式光熱電站上。而直到30年后的今天，以DowthermA和首諾Therminol?VP-1為代表的聯苯-聯苯醚導熱油依然是槽式光熱發電系統中最常用的傳熱介質。

　　但聯苯-聯苯醚導熱油真的就是最適合槽式光熱發電系統用的傳熱介質嗎？傳統槽式系統最高運行溫度不超過400°C的缺陷事實上已經阻礙了槽式技術的進一步發展；聯苯聯苯醚導熱油在400°C的長期運行環境下將發生裂解而導致變質，其12°C的高結晶點在中國西部的寒冷氣候環境下也可能給電站運行造成一些麻煩。雖然這些缺憾并不足以影響槽式電站的實際運行，但我們依然希望能盡可能地彌補這些缺憾。

　　為提升槽式電站的效率，改變傳熱介質是最直接有效的方式，于是，熔鹽槽式技術獲得了一定程度的推廣，但其商業化應用仍阻礙重重。那么，除了熔鹽之外，有沒有一種更合適的導熱油產品可以在更廣的溫度區間內運行？從而提高槽式系統的運行效率，有沒有一種更為穩定的導熱油可以經受超過400°C的長期高溫考驗而不易發生變質？有沒有一種結晶點更低的導熱油產品能更適應中國西部特殊的光熱電站開發環境？

　　答案到目前為止依然是未知的。但是，一種有機硅導熱油或即將在中國進行其首次商業化應用嘗試，國家首批20個光熱發電示范項目之一的龍騰光熱甘肅玉門50MW槽式光熱電站擬采用新一代硅油作為傳熱介質，如若成功，或將成就槽式技術在傳熱介質創新型應用上的里程碑。

　　DLR對有機硅導熱油的試驗結論

　　在SolarPACES2014大會上，德國宇航中心（DLR）太陽能研究所對德國瓦克化學公司（Wacker Chemie AG）研發的一款名為Helisol?5的有機硅導熱油作了一個專題報告，該報告基于一系列的實際實驗結果給出了在理論上相對可信的數據和結論。

　　報告顯示，DPO/BP（聯苯聯苯醚）和Helisol?5被同樣加熱到465°C，DPO/BP在數天內生成了相當數量的焦炭狀物質，而Helisol?5僅僅從無色變成了黃色而沒有生成任何的降解產物。這表明有機硅導熱油的熱穩定性和耐高溫性有更佳表現。

圖：兩種導熱油的測試結果對比

　　有機硅導熱油的工作溫度上限要比傳統的聯苯聯苯醚導熱油高出50攝氏度左右，約為450°C。工作上限溫度的提高意味著其可以獲得更高溫度的蒸汽，汽輪機的發電效率也將隨之提高，這也是有機硅導熱油相對聯苯聯苯醚導熱油的主要優勢。

　　但在長期高溫的運行環境下，無論是聯苯聯苯醚還是有機硅油，其都將出現不同程度的裂解，析出部分低沸點物質和部分氣體。這種情況下我們需要考量的是哪種導熱油的裂解程度更低。

　　DLR的實驗結論是這樣描述的，“在1340小時的運行時間下，425攝氏度的Helisol?5與400攝氏度下的DPO/BP生成的氫氣量相當。但在更長的運行時間后，Helisol?5生成的氫氣量顯著低于DPO/BP。”（如下圖）

　　高溫運行環境下，析出的氣體和低沸點物質在一定時間內必須與HTF分離。光熱電站的HTF系統都包含一套再生系統用于分離降解導熱油的析出物，補充新的導熱油。DPO/BO必須去除苯氣體等物質，有機硅油則需要移除有機硅烷等。盡管DPO/BO僅僅在400攝氏度下進行測試，但是其生成的析出物的量卻是425攝氏度下的Helisol?5的8倍之多。DLR的實驗結果表明，采用有機硅導熱油，對于HTF系統的后續維護，要簡單很多。

　　除了擁有更強的熱穩定性，有機硅導熱油的結晶點低至零下30攝氏度，凝固點為零下50攝氏度，這是其更適合中國光熱電站開發環境的最大優勢。中國西部的晝夜溫差極大，有的地區的夜間最低溫度甚至低于零下40攝氏度，而聯苯聯苯醚導熱油的結晶點在零上12攝氏度，導熱油在這種溫度下極易發生結晶甚至凝固。雖然可以采用補燃或電伴熱的方式來維持導熱油的溫度不至于跌至結晶點以下，但這又必然增加運維難度和費用。而采用有機硅導熱油則不存在這樣的問題。

　　另外值得關注的一個問題是，導熱油是一種較易燃燒的物質，雖然在光熱發電的歷史上出現導熱油燃燒導致系統遭受重大損毀的案例很少（目前經證實的僅有SEGS1電站因導熱油燃燒導致導熱油儲熱系統損毀），但其可能引發火災的風險仍不得不防。

　　德國檢測認證機構TüV NORD于2014年一月出具的一份關于Helisol?5有機硅導熱油的燃燒測試報告顯示，與DOWTHERMA導熱油相比，Helisol?5導熱油在燃燒后，其焰心周圍會很快被析出的二氧化硅包圍，形成一道防火墻，防止導熱油爆炸導致整個系統損毀。而DOWTHERMA一旦局部燃燒，將很難控制其蔓延。

　　有機硅油的技術經濟性評估

　　經濟性是一種新產品取代舊產品必須面臨的市場考量，更佳的產品性能并不足以改變市場，其同時需要更佳的經濟性表現。

　　在有機硅導熱油尚無商業化應用案例的當下，對其經濟性的評估只能基于技術經濟性的理論分析，這與實際的經濟性表現可能會存在一些出入，但其仍可以作為指導我們是否可以“試用”有機硅導熱油這種新產品的重要參考。

　　在DLR的分析中，其以Helisol?5、DPO/BP、HITEC（熔鹽）為分析對象，模擬了采用三種不同的傳熱介質對電站經濟性帶來的影響。以一個采用標準Eurotrough的50MW槽式光熱電站為例，使用DPO/BP和Helisol?5的電站在光場的具體投資成本（包括HTF系統）上是相同的，比使用熔鹽的系統略低。但整體而言，由于Helisol?5的工作溫度被設定為430°C，而DPO/BP為393°C，更高的溫度帶來了更大的集熱量和儲熱能力，同等光場投資下，Helisol?5可以顯著提升后端發電系統的效率和發電量，從而降低度電成本。

表：三種不同的傳熱介質對電站的技術經濟性影響

　　最終結果表明，與使用聯苯聯苯醚導熱油相比，使用Helisol?有機硅導熱油將能夠降低約5%的LCOE，這個值適用于不同地點和不同的電廠規模。雖然使用熔鹽直接傳熱技術可以帶來更大的LCOE削減，但直接熔鹽技術目前還存在易凍堵、集熱管技術瓶頸等難以商業化應用的壁壘。

　　DLR在上述報告中還稱，對比Helisol?5、DPO/BP和HITEC熔鹽三種不同介質的年度性能模擬已經在不同的地點展開。

　　有機硅導熱油相對而言仍是一種新生產品，其雖然存在上述多個方面的優勢，但也存在比熱容過低、價格較高等缺點。雖然DLR給出了一個客觀的基于技術經濟性的分析結果，證明有機硅導熱油可能是一種可行的替代選擇。但僅僅靠這個結果還難以打開這種產品的商業化應用之門。

　　在實際的工程應用上，瓦克化學的有機硅導熱油目前已經在龍騰位于內蒙烏拉特中旗的600米槽式集熱回路上進行了一段時間的測試運行，這或許也是龍騰光熱可能將有機硅導熱油應用于其玉門商業化光熱示范電站上的主要原因。

評論