[发明专利]一种太阳能热发电用混凝土材料预制储热模块的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及储热材料模块，特别是涉及一种太阳能热发电用混凝土材料预制储热模块的制备方法。

背景技术

用于太阳能发电中的储热材料应满足如下要求：储热材料应有高的能量密度；储热材料与热交换液体应有良好的热传导；储热材料应有良好的化学和力学稳定性；储热材料与热交换器及热交换液体之间有良好的化学相容性；在储热及放热循环过程中应完全可逆；低成本。储热方案设计是太阳能蒸汽发电中的重要技术，储热材料的性能及成本是决定大型太阳能电厂的建设费用及运行成本的主要因素之一。目前储热的方式主要有显热储热，相变储热及化学反应储热。而在目前技术中最成熟且具有商业可行的储热方式是显热储热。显热储热又分为液体显热和固体显热。

目前用作太阳能蒸汽发电中的液体储热材料主要有熔盐(KNO₃、NaNO₃或两者的混合物)。文献1(Kakiuchi；Hiroyuki；Oka；Masahiro，US patent(No.5567346))报道了日本学者的美国专利，其中以硫酸钠，氯化铵，溴化钠以及硫酸铵为主要原料组成的储热材料。文献2(Ross；Randy，US patent(No.5685151))的专利则报道了用于太阳能储热材料，主要的成分是氯化钠。但熔盐存在着一个非常明显的缺陷是其较强的腐蚀性，对热交换管道及其它附属设施具有非常强的腐蚀行为，由此增加了电厂的运行成本，亦降低了系统安全稳定性能。固体储热材料由于具有性能稳定、成本低、储热能力强等诸多优点，是用于太阳能蒸汽发电的理想候选储热材料之一。文献3(肖立川，混凝土蓄热器在太阳能电站中的应用，江苏化工学院学报，1991，3(1)：17-23)报告了通过理论计算，证明了混凝土储热材料在太阳能电站中的可行性。文献4(Doerte Laing，Wolf-Dieter Steinmann，Rainer Tamme，Christoph Richter.Solidmedia thermal storage for parabolic trough power plants，Solar Energy，2006，80(10)：1283-1289)和文献5(Rainer Tamme，Doerte Laing，Wolf-Deter Steinmann，Advanced thermal energy storagetechnology for parabolic trough，Journal of solar energy engineering，2004，126：794-800)在研究砂石混凝土和玄武岩混凝土的基础上，研究开发耐热混凝土和铸造陶瓷等固体储热材料，耐高温混凝土的骨料主要是氧化铁，水泥为黏结剂；铸造陶瓷骨料也主要是氧化铁，黏结剂包括氧化铝等。文献6(Ulf herrmann，David Wearney.Survey of thermal energy storage forparabolic trough power plants[J]，Journal of solar energy engineering，2002，124：145-152)比较比较了几种储热材料的发电成本，认为混凝土材料的成本也是最低的。

实际上，太阳能热发电储热材料不仅需要优异的综合性能，而且需要低成本，很多情况下运输成本和制作成本也很重要，文献4中德国航空航天中心(DLR)所采用的原料是氧化铝和氧化铁，其原料相对价格比较高，而且是采用现场浇注方式，在小规模的在实验环节中是可行的，但将来工业化生产时，往往选择在太阳光日照时间长，辐射强度大的沙漠地区，因此在很多情况下，要想采用现场浇注的情况不太现实，不仅是沙漠地区缺水，而且没有交通电力配套设施，其后的养护成本也是非常巨大的。

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳能热发电用预制储热材料模块的制备方法，以便从储热材料的选用来看，采用热容大、热导率较高、热稳定较好的工业废渣作为集料，既解决了工业废渣的环境污染，又使改性混凝土的体积热容及热导率得到明显提高；从工艺上来看，不仅成本低，操作方便，可以先在室内预制浇注完成，然后运到现场后组装，更为重要的是能够保证质量。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的太阳能热发电用预制储热材料模块，其结构是：由两个结构相同的储热混凝土块组成，每个储热混凝土块的内部包含有换热管，换热管的外壁具有多个均匀分布的换热不锈钢肋片，每个储热混凝土设有多个贯通的凹形接槽；组装时，两个储热混凝土块的凹形接槽通过连接杆插入后连为一体。