无机硝酸盐的混合物的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种无机硝酸盐的混合物，该混合物包括LiNO3、NaNO3、KNO3和CsNO3，其中LiNO3的含量在17.5重量%至21.6重量%范围内，NaNO3的含量在10重量%至11重量%范围内，KNO3的含量在27.7重量%至32.6重量%范围内，CsNO3的含量在35.8重量%至43.8重量%范围内，所述范围包含区间界限。
【专利说明】无机硝酸盐的混合物
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无机硝酸盐的混合物，该混合物包括成一定比例的硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾和硝酸铯，该混合物可用作热能的忙存器(TES-热能储存器(ThermaI Energy Storage))和集中型太阳能发电设备(concentrated solar power plant) (CSP)内的热传递流体(HTF-热传递流体(Heat Transfer Fluid))。优选地,本发明可用于具有线性抛物面槽的热力学太阳能系统(太阳槽系统)。
[0002]此外，在很多用于工业工艺(涉及在宽的温度范围内的热交换)的应用中，本发明可用作热传递流体。
【背景技术】
[0003]在说明书中， 申请人:的热传递流体是指用于例如当在太阳能场中保持流动时能够承载热能的热交换的流体，而 申请人:的储存流体是指当被收集在至少一个合适的装置(例如，罐)中时具有储存热能的性质的热交换流体。
[0004]在集中型太阳能技术中，使用各种镜子阵列将入射的太阳能转化为高温的热。随后通过合适的能量循环(例如，兰金循环)将储存的热转化为电能，或将储存的热用于热应用。在具有线性抛物面槽的系统中，直接太阳辐射通过抛物面反射系统被集中在正好布置在抛物面槽的焦点的直线接收管上。这种能量用于加热流体，该流体在本说明书中是指热传递流体，该流体在接收管中流动。 如果与合适的热能储存器相结合，这些系统还能够在当太阳辐射很差或没有的白天阶段(诸如夜间)制造电能。热储存器需要使用大量热传递流体，因此优化该热传递流体的化学-物理特征(诸如，例如大热容量和高热稳定性)导致具有显著的优点，这转化为成本的减少。具有线性抛物面槽的商业系统使用有机化合物的混合物作为接收管中的热传递流体，该混合物通常为由联苯氧化物和联苯组成的透热油。这种合成油具有等于12°C的冻结温度和接近400°C的最大工作温度极限。与使用这样的透热油相关联的最大限制在于最大工作温度极限:热传递流体的热分解在400°C发生，形成氢气、 一氧化碳和轻烃类。直接结果是双重的:需要周期性地更换油，由于氢渗透引起的接收管的环状部中的真空的逐步损失，结果使效率降低。透热油的最大工作温度直接影响兰金循环的效率，限制370°C下制造的过热流的温度。另外两个问题影响透热油作为热传递流体的使用。透热油是挥发性的，所以在最大工作温度下蒸气压达到稍微低于11巴的值，结果是要被强制地用显著的成本将系统加压用于抽吸流体。因为合成油是高污染的，不能在环境中处理合成油。为了增加由线性抛物面槽组成的太阳能场的电能的制造，必须使设备装备有储存系统以便其作为热储存器。使用透热油作为用于储存能量的流体的储存系统，对于所需的大体积来说通常被认为太贵。现在的系统的目的是“间接热”储存系统。在该系统中，由太阳能场中的热传递流体储存的热被传递至用作热储存器(heat storage )的第二流体。这些无机流体提供了各种有利的特征:无机流体具有在500° C至550° C范围(取决于使用的盐类)内的最大工作温度、在最大温度下为几毫巴的蒸气压、和高热容量(理解为该无机流体的密度和比热的乘积)。各种集中型太阳能发电设备(CSP)已经建立，且已经运行，该集中型太阳能发电设备设有线性抛物面槽，该线性抛物面槽使用太阳能场中的透热油和用于热储存的、作为储存流体的熔盐的混合物。一些示例为Spain的Granada附近的场Andasol 1-2 和 Spain 的 Torre de Miguel Sesmero 附近的场 Extresoll,场 Andasoll-2 由具有等于50MWe的额定电功率的两个双设备组成，每个设备设有能够保证7小时和一半的全负荷耐久性的熔盐热储存器。在Italy,在ENEL company拥有的Priolo Gargallo (Sicily)的组合循环电厂附近，第一个5-MWe设备在2010年开始运作，称为Archimede，其中使用由硝酸钠和硝酸钾(Hitec? Solar Salt)组成的熔盐的混合物，该混合物作为太阳能场中的热传递流体和作为热储存器。将在太阳能场中达到550° C的熔盐用作热传递流体，允许在 530° C和100巴下制造流，显著提高了兰金循环的效率。此外，使用这些混合物，热传递流体和热储存流体之间的热交换器可被移除，使整体效率提高。
[0005]现在市场上可买到的熔盐的无水组合物和认为对CSP应用相关的文献中已知的熔盐的无水组合物在表I中示出。
[0006]表I
[0007]
【权利要求】
1.一种无机硝酸盐的混合物，包括:LiN03、NaN03、KN03和CsNO3，其中所述LiNO3的含量在17.5重量％至21.6重量％范围内，所述NaNO3的含量在10重量％至11重量％范围内， 所述KNO3的含量在27.7重量％至32.6重量％范围内，所述CsNO3的含量在35.8重量％至 43.8重量％范围内，所述范围包含区间界限。
2.根据权利要求1所述的混合物，其中所述LiNO3的含量在17.5重量％至19.5重量％ 范围内，所述NaNO3的含量在10.5重量％至11重量％范围内，所述KNO3的含量在27.7重量％至30.1重量％范围内，所述CsNO3的含量在39.9重量％至43.8重量％范围内，所述范围包含区间界限。
3.根据权利要求1和2所述的混合物，其中熔点温度低于100°C。
4.根据权利要求3所述的混合物，其中所述熔点温度在92°C至93°C范围内。
5.根据权利要求1和2中的至少一项所述的混合物，其中对于等于615°C的温度，相对于初始重量，重量损失等于3%。
6.根据权利要求5所述的混合物，其中对于等于610°C的温度，相对于所述初始重量， 所述重量损失低于3%。
7.根据权利要求1和2中的至少一项所述的混合物，其中在110°C下粘度低于60cP。
8.根据权利要求1和2中的至少一项所述的混合物，其中熔化温度在92°C至93°C范围内，在110°C下粘度低于60cP，且对于等于500°C的温度重量损失为零。
9.根据权利要求1所述的混合物，由33.4摩尔％的LiN03、12.5摩尔％的NaN03、34.4 摩尔%的KNO3> 19.6摩尔%的CsNO3组成。
10.根据权利要求1所述的混合物，由31.1摩尔％的LiN03、13.6摩尔％的NaN03、32.27 摩尔%的KNO3、22.5摩尔%的CsNO3组成。
11.根据权利要求1所述的混合物，由28.8摩尔％的LiN03、14.7摩尔％的NaN03、31.1 摩尔％的KNO3、25.4摩尔％的CsNO3组成。
12.根据权利要求1至11中的至少一项所述的混合物的用途，用于传递和/或储存热 倉泛。
13.根据权利要求12所述的混合物的用途，用于在集中型太阳能发电设备中传递和/ 或储存热能。
14.根据权利要求13所述的混合物的用途，用于在具有线性抛物面槽的集中型太阳能发电设备中传递和/或储存热能。
15.一种热传递和/或热能储存流体，包括根据权利要求1至11中的至少一项所述的混合物。
16.一种热传递方法，其中热传递流体包括根据权利要求1至11中的至少一项所述的混合物，其特征在于所述方法在110°C至550°C范围内的温度下操作，所述范围包含区间界限。
17.一种集中型太阳能发电设备，至少包括接收管和/或至少包括收集装置，根据权利要求15所述的热传递流体在所述接收管中流动，根据权利要求15所述的热能储存流体在所述收集装置中累积。
18.一种具有线性抛物面槽的集中型太阳能发电设备，至少包括接收管和/或至少包括收集装置，根据权利要求15所述的热传递流体在所述接收管中流动，根据权利要求15所述的热能储存流体在所述收集装置中累积。
19.一种用于制备根据权利要求1至11中的至少一项所述的无机硝酸盐的混合物的方法，包括以下阶段:-任选地，将纯度高于99%的单个LiNO3盐、NaNO3盐、KNO3盐和CsNO3盐在100°C至150°C 范围内的温度下在真空下干燥在8小时至15小时范围内的时间，-将可能被干燥的所述盐混合，以获得根据权利要求1至11所述的混合物。
20.一种用于制备根据权利要求1至11中的至少一项所述的无机硝酸盐的混合物的方法，包括以下阶段:将纯度高于99%的单个LiNO3盐、NaNO3盐、KNO3盐和CsNO3盐混合，以获得根据权利要求I至11所述的混合物，任选地，将所述混合物在1 00°C至150°C范围内的温度下在真空下干燥在8小时至15 小时范围内的时间。
【文档编号】C09K5/12GK103459547SQ201280008186
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年2月10日 优先权日:2011年2月11日
【发明者】卡拉·拉扎里, 塔玛拉·帕塞拉, 莱诺·卡耐利 申请人:艾尼股份公司