中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：熔鹽具有良好的熱穩(wěn)定性、流動(dòng)性、高熱導(dǎo)性和高電導(dǎo)性，在工業(yè)上得到了廣泛地應(yīng)用。伴隨著光熱發(fā)電行業(yè)在全球領(lǐng)域的不斷發(fā)展，光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)對(duì)以硝酸鈉、硝酸鉀為主要成分的二元熔鹽和以硝酸鈉、硝酸鉀及亞硝酸鈉為主要成分的三元熔鹽作為傳熱和儲(chǔ)熱介質(zhì)的依賴也越來(lái)越強(qiáng)。經(jīng)CSPPLAZA研究中心統(tǒng)計(jì)，到目前為止，全球已投運(yùn)的采用熔鹽傳熱或儲(chǔ)熱的光熱電站總共有20多座，經(jīng)粗略概算，總計(jì)熔鹽用量達(dá)到70萬(wàn)噸以上。
按照去年9月份能源局發(fā)布的《太陽(yáng)能熱發(fā)電示范項(xiàng)目技術(shù)規(guī)范（試行）》要求，對(duì)于即將啟動(dòng)1GW左右光熱示范項(xiàng)目的中國(guó)來(lái)說(shuō)，熔融鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)將成為除部分碟式項(xiàng)目以外的必須配置。但大量采用的熔鹽產(chǎn)品是否會(huì)對(duì)光熱系統(tǒng)裝備及管道造成嚴(yán)重腐蝕呢？為探究這一問(wèn)題的答案，CSPPLAZA記者日前采訪了部分和熔鹽產(chǎn)品相關(guān)的業(yè)內(nèi)企業(yè)。
熔鹽腐蝕性問(wèn)題不可避免
CSPPLAZA記者采訪發(fā)現(xiàn)，所有被訪對(duì)象均認(rèn)為熔鹽對(duì)于裝備及管道的腐蝕性是客觀存在的。因?yàn)闊o(wú)論是硝酸鈉、硝酸鉀或者亞硝酸鈉，用于光熱的產(chǎn)品中都不能完全杜絕氯化物的存在，而氯化物中所含的氯離子對(duì)金屬具有強(qiáng)烈的腐蝕作用。
相關(guān)資料顯示，氯離子對(duì)金屬腐蝕的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是降低材質(zhì)表面鈍化膜形成的可能或加速鈍化膜的破壞，從而促進(jìn)局部腐蝕；另一方面使得H2S、CO2在水溶液中的溶解度降低，從而緩解材質(zhì)的腐蝕。
據(jù)了解，目前并無(wú)專門針對(duì)光熱發(fā)電行業(yè)用熔鹽產(chǎn)品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，更多參考的是工業(yè)用硝酸鈉、硝酸鉀和亞硝酸鈉的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于氯化物的規(guī)定指標(biāo)也在一定程度上被目前的光熱項(xiàng)目開(kāi)發(fā)商所參考，具體產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)如下：
圖：工業(yè)硝酸鈉國(guó)標(biāo)GB/T4553-2002
圖：工業(yè)硝酸鉀國(guó)標(biāo)GB1918-2011
圖：工業(yè)亞硝酸鈉國(guó)標(biāo)GB2367-2006
如上述圖表所示，優(yōu)等品工業(yè)硝酸鈉中氯化物（以NaCl計(jì)）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以干基計(jì)）標(biāo)準(zhǔn)為≤0.25%，優(yōu)等品工業(yè)硝酸鉀中氯化物（以Cl計(jì)）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)為≤0.01%，優(yōu)等品工業(yè)亞硝酸鈉中氯化物（以NaCl計(jì)）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以干基計(jì)）標(biāo)準(zhǔn)為≤0.1%。
國(guó)內(nèi)光熱發(fā)電熔鹽氯化物含量現(xiàn)狀
當(dāng)然，對(duì)于光熱發(fā)電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，熔鹽產(chǎn)品中的氯化物含量越低越好。那么，目前國(guó)內(nèi)熔鹽供應(yīng)商參與光熱發(fā)電項(xiàng)目的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是多少呢？
據(jù)新疆硝石鉀肥有限公司仲桂軍告訴CSPPLAZA記者，該公司中標(biāo)中廣核德令哈50MW槽式光熱項(xiàng)目的硝酸鈉產(chǎn)品中氯化物（以NaCl計(jì)）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以干基計(jì)）控制標(biāo)準(zhǔn)為≤0.25%，與工業(yè)硝酸鈉國(guó)標(biāo)GB/T4553-2002規(guī)定的優(yōu)等品所要求的氯化物標(biāo)準(zhǔn)相符。而根據(jù)中標(biāo)中廣核德令哈50MW槽式光熱項(xiàng)目硝酸鉀產(chǎn)品的文通鉀鹽集團(tuán)此前提供的檢測(cè)報(bào)告顯示，該公司生產(chǎn)的硝酸鉀產(chǎn)品中氯化物（以Cl計(jì)）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的檢測(cè)結(jié)果為<0.01%，也與工業(yè)硝酸鉀國(guó)標(biāo)GB1918-2011規(guī)定的優(yōu)等品所要求的氯化物標(biāo)準(zhǔn)相符。
圖：國(guó)家無(wú)機(jī)鹽產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心為文通鉀鹽集團(tuán)硝酸鉀產(chǎn)品出具的檢測(cè)報(bào)告
浙江聯(lián)大化工股份有限公司余榮華則表示，目前國(guó)內(nèi)光熱發(fā)電行業(yè)剛剛興起，行業(yè)對(duì)于熔鹽的腐蝕性問(wèn)題認(rèn)識(shí)的較為有限。據(jù)從事熔鹽生產(chǎn)30多年、曾參與GB/T1918-1998工業(yè)硝酸鉀標(biāo)準(zhǔn)與工業(yè)硝酸鈉、工業(yè)亞硝酸鈉新國(guó)標(biāo)起草制定的余榮華介紹，對(duì)于發(fā)電行業(yè)來(lái)說(shuō)，鍋爐用水的氯離子是強(qiáng)制性的控制指標(biāo)，熔鹽也一樣。過(guò)去國(guó)內(nèi)硝酸鹽生產(chǎn)落后的時(shí)候，該公司所產(chǎn)熔鹽的氯離子含量偏高，結(jié)果對(duì)熱交換器造成了嚴(yán)重腐蝕，檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)管道壁厚沒(méi)有變化，但是用錘輕輕敲打馬上開(kāi)裂。今年3月25日該公司把上述被腐蝕的管材送到蘭州蘭石重型裝備股份有限公司進(jìn)行檢測(cè)，近期結(jié)果就會(huì)出來(lái)。余榮華表示，為了進(jìn)一步提高熔鹽的使用安全性，該公司已向國(guó)標(biāo)委申請(qǐng)修改硝酸鈉、亞硝酸鈉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
熔鹽腐蝕性問(wèn)題不用過(guò)慮
SQM（北京）貿(mào)易有限公司尹晶表示，熔鹽腐蝕性問(wèn)題肯定存在，但熔鹽產(chǎn)品本身雜質(zhì)含量已經(jīng)很低了，而且腐蝕過(guò)程是系統(tǒng)運(yùn)行初期的一個(gè)單向反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)就會(huì)停止并在內(nèi)壁形成保護(hù)阻止進(jìn)一步腐蝕。
百吉瑞（天津）新能源有限公司劉斌也表達(dá)了類似的看法，他認(rèn)為只要熔鹽成分控制得當(dāng)，熔鹽對(duì)于設(shè)備和管道的腐蝕性問(wèn)題根本不用擔(dān)心，以美國(guó)SolarTwo等熔鹽項(xiàng)目的大量數(shù)據(jù)為例，并不會(huì)對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行造成多大的影響。
據(jù)劉斌提供的相關(guān)論文資料介紹，硝酸鉀和硝酸鈉的混合鹽對(duì)常見(jiàn)的不銹鋼和鋼材腐蝕性較小,已成功地在美國(guó)SolarTwo太陽(yáng)能熱發(fā)電站中運(yùn)用。在應(yīng)用不銹鋼材料之前,美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室的Bradshaw對(duì)不銹鋼和碳鋼在三種混合硝酸鉀和硝酸鈉中的腐蝕行為進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)（結(jié)果見(jiàn)下圖）。
如上圖數(shù)據(jù)顯示，在將不銹鋼進(jìn)入混合硝酸鹽達(dá)到7000h之后，304不銹鋼在三種不同的硝酸鹽中的質(zhì)量減少量都在5-6mg/cm2，減重之后平均厚度減少了6-10μm，即在將近300天、最高實(shí)驗(yàn)溫度為570℃的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，因熔鹽腐蝕問(wèn)題對(duì)材料造成的影響并不嚴(yán)重。
如何將腐蝕問(wèn)題影響降到最低
雖然上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明熔鹽的腐蝕性問(wèn)題并不算嚴(yán)重，但盡可能將該問(wèn)題的影響降到最低限度仍是光熱發(fā)電行業(yè)從業(yè)者應(yīng)該考慮的問(wèn)題。
事實(shí)上，除了氯化物以外，其它離子也會(huì)影響熔鹽的腐蝕性問(wèn)題。據(jù)劉斌提供的混合氯化熔融鹽的腐蝕性實(shí)驗(yàn)和混合碳酸鹽腐蝕性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，碳酸鹽對(duì)不銹鋼的腐蝕遠(yuǎn)低于氯化鹽，但高于硝酸鹽，所以要想降低熔鹽腐蝕性問(wèn)題，控制碳酸鹽和其它影響熔鹽腐蝕性成分的含量也很重要。
江蘇太陽(yáng)寶新能源有限公司劉平心認(rèn)為，如想降低熔鹽腐蝕性問(wèn)題的影響，需要考慮的問(wèn)題包括設(shè)備和管道的材質(zhì)選擇以及相關(guān)工藝處理等，像焊縫等脆弱的地方如果處理不好很可能發(fā)生問(wèn)題。另外系統(tǒng)溫度分布不均對(duì)熔鹽腐蝕程度也會(huì)有影響。
劉平心告訴CSPPLAZA記者，不同材料的耐熔鹽腐蝕性不同，而且不同溫度下的腐蝕程度也不同。除了控制熔鹽成分以外，項(xiàng)目方還需根據(jù)運(yùn)行溫度等工藝條件選擇適合自身項(xiàng)目需要的設(shè)備和材料。一般來(lái)說(shuō)，槽式光熱系統(tǒng)運(yùn)行溫度一般在400℃以內(nèi)，選擇碳鋼比較經(jīng)濟(jì)，而塔式光熱系統(tǒng)運(yùn)行溫度高達(dá)500℃以上，采用不銹鋼或特殊合金鋼則更為穩(wěn)妥。
從一定程度上講，正是因?yàn)槿埯}儲(chǔ)熱系統(tǒng)具有性價(jià)比高且穩(wěn)定長(zhǎng)久的儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)，能使光熱電站穩(wěn)定向電網(wǎng)輸電并實(shí)現(xiàn)調(diào)峰的作用，光熱發(fā)電行業(yè)才得以獲得政策支持并不斷發(fā)展，伴隨著國(guó)內(nèi)光熱發(fā)電行業(yè)的不斷發(fā)展成熟，熔鹽儲(chǔ)熱系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和安裝使用規(guī)范也必將不斷完善健全。
而且隨著行業(yè)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，儲(chǔ)能介質(zhì)也有可能更新?lián)Q代，目前國(guó)際許多科研機(jī)構(gòu)都在研究沙子、石墨等創(chuàng)新型儲(chǔ)熱介質(zhì)并已取得一定成果，在不久的將來(lái)研發(fā)出腐蝕性更小甚至無(wú)腐蝕性的儲(chǔ)熱介質(zhì)也極有可能。
