有機硅導(dǎo)熱油可用作槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)中的傳熱介質(zhì)

　　20世紀(jì)30年代，陶氏化學(xué)（DOW）在全球首次生產(chǎn)出聯(lián)苯-聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油，這種由73.5%的聯(lián)苯醚和26.5%的聯(lián)苯組成的導(dǎo)熱油最早被商業(yè)化應(yīng)用于1980年代美國開發(fā)的SEGS槽式光熱電站上。而直到30年后的今天，以Dowtherm A和首諾Therminol VP-1為代表的聯(lián)苯-聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油依然是槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)中最常用的傳熱介質(zhì)。

　　但聯(lián)苯-聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油真的就是最適合槽式光熱發(fā)電系統(tǒng)用的傳熱介質(zhì)嗎？傳統(tǒng)槽式系統(tǒng)最高運行溫度不超過400°C的缺陷事實上已經(jīng)阻礙了槽式技術(shù)的進一步發(fā)展；聯(lián)苯聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油在400°C的長期運行環(huán)境下將發(fā)生裂解而導(dǎo)致變質(zhì)，其12°C的高結(jié)晶點在中國西部的寒冷氣候環(huán)境下也可能給電站運行造成一些麻煩。雖然這些缺憾并不足以影響槽式電站的實際運行，但我們依然希望能盡可能地彌補這些缺憾。

　　為提升槽式電站的效率，改變傳熱介質(zhì)是最直接有效的方式，于是，熔鹽槽式技術(shù)獲得了一定程度的推廣，但其商業(yè)化應(yīng)用仍阻礙重重。那么，除了熔鹽之外，有沒有一種更合適的導(dǎo)熱油產(chǎn)品可以在更廣的溫度區(qū)間內(nèi)運行？從而提高槽式系統(tǒng)的運行效率，有沒有一種更為穩(wěn)定的導(dǎo)熱油可以經(jīng)受超過400°C的長期高溫考驗而不易發(fā)生變質(zhì)？有沒有一種結(jié)晶點更低的導(dǎo)熱油產(chǎn)品能更適應(yīng)中國西部特殊的光熱電站開發(fā)環(huán)境？

　　答案到目前為止依然是未知的。但是，一種有機硅導(dǎo)熱油或即將在中國進行其首次商業(yè)化應(yīng)用嘗試，國家首批20個光熱發(fā)電示范項目之一的龍騰光熱甘肅玉門50MW槽式光熱電站擬采用新一代硅油作為傳熱介質(zhì)，如若成功，或?qū)⒊删筒凼郊夹g(shù)在傳熱介質(zhì)創(chuàng)新型應(yīng)用上的里程碑。

　　DLR對有機硅導(dǎo)熱油的試驗結(jié)論

　　在Solar PACES2014大會上，德國宇航中心（DLR）太陽能研究所對德國瓦克化學(xué)公司（Wacker Chemie AG）研發(fā)的一款名為Helisol 5的有機硅導(dǎo)熱油作了一個專題報告，該報告基于一系列的實際實驗結(jié)果給出了在理論上相對可信的數(shù)據(jù)和結(jié)論。

　　報告顯示，DPO/BP（聯(lián)苯聯(lián)苯醚）和Helisol 5被同樣加熱到465°C，DPO/BP在數(shù)天內(nèi)生成了相當(dāng)數(shù)量的焦炭狀物質(zhì)，而Helisol 5僅僅從無色變成了黃色而沒有生成任何的降解產(chǎn)物。這表明有機硅導(dǎo)熱油的熱穩(wěn)定性和耐高溫性有更佳表現(xiàn)。

　　圖兩種導(dǎo)熱油的測試結(jié)果對比

　　有機硅導(dǎo)熱油的工作溫度上限要比傳統(tǒng)的聯(lián)苯聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油高出50攝氏度左右，約為450°C。工作上限溫度的提高意味著其可以獲得更高溫度的蒸汽，汽輪機的發(fā)電效率也將隨之提高，這也是有機硅導(dǎo)熱油相對聯(lián)苯聯(lián)苯醚導(dǎo)熱油的主要優(yōu)勢。

　　但在長期高溫的運行環(huán)境下，無論是聯(lián)苯聯(lián)苯醚還是有機硅油，其都將出現(xiàn)不同程度的裂解，析出部分低沸點物質(zhì)和部分氣體。這種情況下我們需要考量的是哪種導(dǎo)熱油的裂解程度更低。

　　DLR的實驗結(jié)論是這樣描述的，“在1340小時的運行時間下，425攝氏度的Helisol 5與400攝氏度下的DPO/BP生成的氫氣量相當(dāng)。但在更長的運行時間后，Helisol 5生成的氫氣量顯著低于DPO/BP。”（如下圖）