炙手可熱的“鹽”

蘇更林

作為“調(diào)味之王”的食鹽，在人們飲食生活中的地位不言而喻。而本文將要介紹的“熔鹽”，雖然也叫鹽，但它不能吃，卻可以用于取暖和發(fā)電。就讓我們來認(rèn)識一下現(xiàn)時(shí)炙手可熱的熔鹽吧！

熔鹽的“一招鮮”

熔鹽是鹽類熔化形成的熔體，是由陽離子和陰離子組成的離子熔體。我們通常所說的熔鹽是指無機(jī)鹽的熔體，如堿金屬、堿土金屬的鹵化物以及硝酸鹽、硫酸鹽等的熔體。廣義的熔鹽還包括氧化物熔體和熔融有機(jī)物。

熔鹽在標(biāo)準(zhǔn)溫度和大氣壓下為固態(tài)，而在溫度升高到一定程度之后轉(zhuǎn)化為液態(tài)。俗話說：“一招鮮，吃遍天。”那么熔鹽有啥“一招鮮”呢？那就是儲熱密度大，再加上黏度低、成本低、壽命長和效率高等方面的性能優(yōu)勢，熔鹽因此成為優(yōu)異的傳熱儲熱介質(zhì)。在特定的傳熱儲熱場合，可以根據(jù)工藝技術(shù)要求來選取不同類別的熔鹽單體，也可以按照一定比例通過復(fù)配方式來制成性能穩(wěn)定的混合共晶鹽，以完成特定的傳熱儲熱任務(wù)。

也許有人會說，熔鹽也不過就是傳熱儲熱嘛，本身并沒有創(chuàng)造新的能量。是這樣的，但儲熱可以提高能量的利用價(jià)值。比如，傳統(tǒng)的電力具有“即發(fā)即用”的特殊性，這就意味著過剩的“低谷電”有可能會變?yōu)椤皸壞堋?。如果利用棄風(fēng)、棄光的電能以及“低谷電”來加熱熔鹽，從而把這些電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艽鎯ζ饋?，在用電高峰時(shí)再把這些熱能利用起來，這樣就可以通過供熱系統(tǒng)來替代燃煤（或天然氣）鍋爐進(jìn)行供暖了。這樣既提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性，又改善了大氣環(huán)境，同時(shí)還可以緩解氣荒和降低運(yùn)營成本。

清潔取暖中的“新星”

2019年6月，由國務(wù)院國資委主辦的中央企業(yè)熠星創(chuàng)新創(chuàng)意大賽在北京落下帷幕，京能北京熱力申報(bào)的“新型熔鹽蓄熱清潔供熱/供蒸汽”項(xiàng)目榮獲大賽最高獎(jiǎng)項(xiàng)一等獎(jiǎng)。該項(xiàng)目的技術(shù)依托的就是熔鹽蓄熱供熱技術(shù)，既可以供熱也可以供蒸汽。其中，與我們生活密切相關(guān)的應(yīng)用就要數(shù)清潔供暖了。

傳統(tǒng)的燃煤取暖方式最大的問題就是污染嚴(yán)重。燃燒1噸標(biāo)準(zhǔn)煤將會產(chǎn)生2.62噸二氧化碳、8.5千克二氧化硫、7.4千克氮氧化物……這些污染物的排放直接導(dǎo)致了空氣質(zhì)量的惡化，并加劇了霧霾的形成。伴隨著“煤改氣”“煤改電”的推進(jìn)，清潔供暖開始走進(jìn)百姓的生活?！坝名}取暖”就是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生的，它能降低“煤改電”的運(yùn)營成本，同時(shí)也為清潔供暖提供了一個(gè)新的途徑。

“用鹽取暖”實(shí)質(zhì)上就是一種熔鹽蓄熱集中供暖的技術(shù)。在熔鹽蓄熱集中供暖系統(tǒng)循環(huán)中，經(jīng)過電加熱的高溫熔鹽進(jìn)入到高溫熔鹽罐中儲存。高溫熔鹽通過熔鹽泵進(jìn)入到換熱系統(tǒng)，把給水加熱為蒸汽。這些蒸汽被送往用戶側(cè)，通過加熱循環(huán)水回水進(jìn)行供暖。放熱后的熔鹽進(jìn)入到低溫熔鹽罐中進(jìn)行儲存，并參與下一個(gè)加熱和放熱循環(huán)。熔鹽蓄熱集中供熱系統(tǒng)不需要整體伴熱系統(tǒng)，運(yùn)行過程安全可靠，并且無凍堵風(fēng)險(xiǎn)。

熔鹽蓄熱供熱技術(shù)充分利用低谷電、棄風(fēng)和棄光電、火電廠高溫蒸汽、太陽能以及工業(yè)余熱等清潔能源，不僅可以替代燃煤（或燃?xì)猓╁仩t，減少污染物的排放，而且還可以作為應(yīng)急熱源，保障臨時(shí)停熱用戶的生活熱水需求，因此具有很好的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。

點(diǎn)亮夜晚的“太陽能”

在甘肅省河西走廊最西端的戈壁大漠上，一個(gè)占地面積800公頃的超級景觀格外引人注目。“葵花”繞塔轉(zhuǎn)，“煙囪”不冒煙……這正是敦煌百兆瓦熔鹽塔式光熱電站風(fēng)貌的真實(shí)體現(xiàn)。

“葵花”指的就是盜取太陽天火的“神器”—定日鏡群，1.2萬面定日鏡能實(shí)現(xiàn)對太陽光的反射聚焦，并自動(dòng)跟蹤太陽保持同步。定日鏡群所圍繞的“煙囪”壓根就不是什么煙囪，而是塔式光熱電站的核心裝置—吸熱塔。

如今，被稱為“超級鏡子發(fā)電站”的敦煌百兆瓦熔鹽塔式光熱電站已經(jīng)正式并網(wǎng)發(fā)電，這是我國已建成的裝機(jī)規(guī)模最大的熔鹽塔式光熱電站，也是全球聚光規(guī)模最大、吸熱塔最高的熔鹽塔式電站，標(biāo)志著我國成為世界上少數(shù)掌握百兆瓦級熔鹽塔式光熱電站技術(shù)的國家。

260米高的吸熱塔簡直就是一個(gè)巨大的“鍋爐”，在其內(nèi)流動(dòng)著巨量的熔鹽蓄熱介質(zhì)。素有熾熱的“大肚漢”之稱的熔鹽，把超級鏡場集聚的光熱能量盡收囊中。這些熔鹽能把高熱流密度的輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，從而使低溫熔鹽在瞬間升至幾百攝氏度的高溫。其中一部分熱熔鹽進(jìn)入蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)產(chǎn)生過熱蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電；還有部分熱熔鹽被存儲在熱熔鹽罐中，為日落后滿負(fù)荷發(fā)電儲存“太陽能”。

光熱發(fā)電離不開熔鹽這個(gè)“功臣”，正是通過熔鹽的吸熱、儲熱和換熱，才讓千家萬戶在晚上用上了清潔能源“太陽能”。對于光熱發(fā)電來說，應(yīng)用較多的為二元熔鹽。常用的二元熔鹽為60%的硝酸鈉和40%的硝酸鉀的混合物。

在我國首批20個(gè)光熱發(fā)電示范項(xiàng)目中，有18個(gè)采用了熔鹽儲熱。其中敦煌百兆瓦熔鹽塔式光熱電站就是一個(gè)典范。敦煌“超級鏡子發(fā)電站”的年發(fā)電能力為3.9億度，使用的熔鹽數(shù)量大約有3萬噸，儲熱時(shí)間大約為11個(gè)小時(shí)。

熔鹽以其獨(dú)特的儲能優(yōu)勢，迅速成為新能源發(fā)展中的一顆新星。“用鹽取暖”方興未艾，“用鹽發(fā)電”已成為塔式光熱電站的標(biāo)準(zhǔn)配置。熔鹽儲熱還可用于海水淡化、稠油開采、電網(wǎng)移峰填谷、分布式能源等多個(gè)領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。