【摘要】：太陽能作為一種免費、清潔且易獲得的可再生能源,被認為有很大潛力在將來取代傳統(tǒng)化石能源進行大規(guī)模發(fā)電。太陽能熱發(fā)電技術(shù)能源利用率高,并且可以儲備熱量從而實現(xiàn)連續(xù)供電。然而,阻礙太陽能熱電站大規(guī)模應(yīng)用的主要原因之一就是高溫傳熱流體。高溫傳熱流體是太陽能熱電站的重要組成部分。運行一個太陽能熱電站需要大量的高溫傳熱流體,因此選擇合適的高溫傳熱流體可以最大限度地減小成本和用量,從而實現(xiàn)最高的循環(huán)效率。熔鹽的工作范圍廣,而且蒸氣壓低、粘度低,因此經(jīng)常被用作高溫傳熱流體。熵產(chǎn)對應(yīng)有用功的下降,因此,高溫傳熱流體的熵產(chǎn)越小說明其品質(zhì)因數(shù)越好。文中推導(dǎo)了熵產(chǎn)的數(shù)學(xué)模型,比較了9種熔鹽共晶鹽混合物在50 MW電站容量下作為高溫傳熱流體的熵產(chǎn)和卡諾循環(huán)效率,同時對100 MW至400 MW之間的電站容量也進行了對比。此模型針對太陽能熱電站提供了一種基礎(chǔ)有效的方法來評估不同高溫傳熱流體的性能。高溫傳熱流體對于合金材料的腐蝕性也是很重要的研究方向。用于存儲高溫傳熱流體的容器和管道大部分都是合金,而且鹽類在高溫下對于合金會有較高的腐蝕。本文研究了氯化鹽混合物、碳酸鹽混合物和碳氟鹽混合物在700℃的高溫下對四種耐腐蝕合金的腐蝕情況,并且對腐蝕以后的合金樣品進行了SEM、EDS和XRD分析。研究發(fā)現(xiàn),在氯化鹽中所有的合金都有較高的腐蝕,合金SS316、C276和In718在碳酸鹽中的抗腐蝕性較好,此外合金SS316和In718在碳氟鹽中的抗腐蝕性較好。針對太陽能熱電站用高溫傳熱流體所面臨的問題,本文研究了熔融共晶鹽混合物作為高溫傳熱流體使用的性能比較以及其與合金材料的兼容性這兩方面的研究內(nèi)容。通過使用本文中所推導(dǎo)出來的熵產(chǎn)公式對不同工作條件下的熵產(chǎn)進行計算,并以熵產(chǎn)作為統(tǒng)一的品質(zhì)因數(shù)來進行比較,即可以對各種共晶鹽混合物作為高溫傳熱流體使用的性能進行合理的排序。通過本文的重量法實驗對不同共晶鹽混合物和合金的兼容性進行測量,可以揭示不同合金被不同共晶鹽混合物所腐蝕的機理,以及確定合金中最容易受到每種共晶鹽混合物影響的金屬成分。本文的研究內(nèi)容對于太陽能熱電站的發(fā)展和應(yīng)用具有重要的實用性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O645.4
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文實驗對不同共晶鹽混合物和合金的兼容性進行測量，可以揭示不同合金被不晶鹽混合物所腐蝕的機理，以及確定合金中最容易受到每種共晶鹽混合物影金屬成分。獲得的研究成果不僅具有重要的科學(xué)意義，而且對于推動高溫傳體在 CSP 熱電站中的應(yīng)用有很大的實用價值。1.3 國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀及分析.3.1 太陽能熱電站工作原理太陽能熱發(fā)電站將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，再在換熱器處通過熱功轉(zhuǎn)換過程來發(fā)電。如圖 1-1 所示，太陽能熱電站由如下四部分組成。

圖 1-2 太陽能熱發(fā)電技術(shù)分類[9]太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，主要由定日鏡陣列、中心接收塔換器、能量儲存系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和汽輪機發(fā)電機組等鏡將太陽能反射到位于中心接收塔上的吸熱器，通過介質(zhì)，再由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生過熱蒸汽，或直接加熱吸從而驅(qū)動蒸汽輪機發(fā)電機組發(fā)電。太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，主要由槽式反光鏡光場、中高溫架、對日跟蹤系統(tǒng)、柔性過渡管、熱交換器和汽輪機理為槽式拋物面反射鏡將太陽光聚焦到位于拋物線焦熱管上，從而加熱集熱管內(nèi)的導(dǎo)熱油或者其他傳熱介熱蒸汽來實現(xiàn)發(fā)電。太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，由聚光器、接收器、熱機、支架工作原理為聚光器跟蹤太陽，將太陽光反射并聚焦到質(zhì)流經(jīng)接收器并吸收由太陽能轉(zhuǎn)換成的熱能，使工作并帶動發(fā)電機發(fā)電。

熱性能好、蒸氣壓小、成本較低 1-3 所示為各種傳熱蓄熱介質(zhì)使用溫度范圍。熔鹽熱穩(wěn)定性和化學(xué)量傳遞速率高，受到人們的廣泛關(guān)注。使用熔鹽作為太陽能熱發(fā)電熱介質(zhì)有以下優(yōu)點[18-20]：1）使用溫度范圍廣。通常的熔鹽使用溫度在 300~1000 ℃，可以將作溫度由導(dǎo)熱油的 393 ℃提高硝酸鹽的 450 到 500 ℃，對應(yīng)的朗肯導(dǎo)熱油的 37.6 %提高到熔鹽的 40 %以上；2）與導(dǎo)熱油相比，熔鹽價格低、使用壽命高、壓力較低、污染較小好；3）在發(fā)電量不變的情況下，使用熔鹽提高了吸熱器的溫度，從而可統(tǒng)的體積和重量；4）熔鹽與金屬材料的兼容性也比較好；鹽傳熱蓄熱技術(shù)對于降低太陽能熱電站的發(fā)電成本有著重要的意義陽能熱發(fā)電系統(tǒng)高溫傳熱蓄熱介質(zhì)的優(yōu)先選擇，高溫熔鹽在太陽能越來越被重視。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 魏高升;邢麗婧;杜小澤;楊勇平;;太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)相變儲熱材料選擇及研發(fā)現(xiàn)狀[J];中國電機工程學(xué)報;2014年03期

本文編號：2765191