一種太陽能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及太陽能高溫?zé)岚l(fā)電用儲(chǔ)熱材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種W蹤剛 玉為粗骨料、白剛玉熟料為細(xì)骨料；W鉛溶膠為膠結(jié)劑；添加娃微粉、活性氧化鉛粉、碳化 娃粉、藍(lán)晶石石等微粉W及碳纖維制備的儲(chǔ)熱材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前用作太陽能蒸汽發(fā)電中的儲(chǔ)熱材料主要有烙鹽（KN03、NaN〇3或兩者的混合 物），鐵礦石。但烙鹽存在著一個(gè)非常明顯的缺陷是其較強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)熱交換管道及其它 附屬設(shè)施具有非常強(qiáng)的腐蝕行為，由此增加了電廠的運(yùn)行成本，亦降低了系統(tǒng)安全穩(wěn)定性 能。鐵礦石則由于呈松散堆積狀態(tài)，不利于儲(chǔ)熱和放熱過程，影響系統(tǒng)的效率?；炷纼?chǔ)熱 材料由于具有性能穩(wěn)定、成本低、儲(chǔ)熱能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，是用于太陽能蒸汽發(fā)電的理想候 選儲(chǔ)熱材料之一。文獻(xiàn)（1)報(bào)道了日本學(xué)者的美國專利，其中W硫酸軸，氯化饋，漠化軸W 及硫酸饋為主要原料組成的儲(chǔ)熱材料。文獻(xiàn)（2)的專利則報(bào)道了用于太陽能儲(chǔ)熱材料，主 要的成分是氯化軸。文獻(xiàn)（3-5)報(bào)道了低溫度下，在建筑房屋使用的脂肪酸類相變儲(chǔ)熱材 料。文獻(xiàn)化-7)則報(bào)道了 W石蠟和膨脹石墨組成的相變儲(chǔ)熱材料，文獻(xiàn)（8)則報(bào)道W氧化 鉛材料為顯熱材料，用于太陽能熱發(fā)電。但W上文獻(xiàn)中報(bào)道的儲(chǔ)熱材料，要么是成本太高， 要么只能在低溫度下使用，而作為太陽能用的儲(chǔ)熱材料，必須要在低成本的前提下，考慮其 使用的綜合性能。但W上文獻(xiàn)中報(bào)道的儲(chǔ)熱材料，要么是成本太高，要么只能在低溫度下使 用，W致大型太陽能熱發(fā)電廠未能大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
[0003] 所引用的參考文獻(xiàn)如下：
[0004] [l]Kakiuchi ;Hiroy址i ;0ka ;Mas址iro, US patent(No. 5567346)
[0005] [2]Ross ；Randy, US patent(No. 5685151)
[0006] [3]Kadir TunsWlek, Ahmet Sari, Sefa Tarhan et al. Laurie and palmitic acids eutectic mixture as latent heat storage material for low temperature heating applications Ene;rgy, 2005, 30 巧）；677_692
[0007] [4]Ahmet Sari. Eutectic mixtures of some fatty acids for latent heat storage :Thermal properties and thermal reliability with respect to thermal cycling, Energy Conversion and Management,2006,47(9-10) :1207-1221
[0008] 巧]Al:ul 化arma, Lee Dong Won, D BucMhi and Jun Un Park. Numerical heat transfer studies of the fatty acids for different heat exchanger materials on the performance of a latent heat storage system Renewable Energy, 2005,30(14)： 2179-2187
[0009] [6]Zhengguo Zhang and Xiaoming Fang. Study on paraffin / expanded graphite composite phase change thermal energy storage material Energy Conversion and Management,2006,47(3) ：303-310
[0010] [7] V. Shatikian, G. Ziskind and R. Letan. Numerical investigation of a PCM-based heat sink with internal fins. International Journal of Heat and Mass T'ransfer，2005,48(17) :3689-3706
[0011] [8]民ainer Tamme， Doerte Laing， Wolf-Deter Steinmann， Advanced thermal energy storage technology for parabolic trough [J]，Solar Energy Engineering2004126, 794-800

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱材料及其制備方法，從而解決現(xiàn) 有技術(shù)中存在的前述問題。
[0013] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0014] 一種太陽能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱材料，包括W下組分：
[0015]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種太陽能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱材料，其特征在于，包括以下組分： 棕剛玉骨料： 20~60重量份， 白剛玉骨料： 20~38重量份， 鋁溶膠： 3~20重量份， 活性氧化鋁粉： 2~10重量份， 藍(lán)晶石： 5~20重量份， 硅微粉： 1~5重量份， 碳化硅： 1.~5重量份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱材料，其特征在于，還包括高效減水劑： 0. 2~1重量份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱材料，其特征在于，各組分的重量份為： 棕剛玉骨料： 35~45重量份， 白剛玉骨料： 25~35重量份， 鋁溶膠： 5~9重量份， 活性氣化鋁粉： 2~6重量份， 藍(lán)晶石： 7~14重量份， 娃微粉： 3~5重量份， 碳化硅： 3~5重量份 高效減水劑： 0.3~i重量份。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱材料，其特征在于，各組分的重量份為： 棕剛玉骨料: 36~42重量份， 白剛玉骨料: 28~34重量份， 4呂溶膠： 6~8重量份， 活性氧化鋁粉: 3~5重量份， 藍(lán)晶石： 93重量份， 硅微粉： 4~5重量份， 碳化硅： 4~5重量份 高效減水劑： 0.3~0.8重量份β
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱材料，其特征在于，各組分的重量份為： 棕剛玉骨料： 38~40重量份， 白剛玉骨料： 30~32重量份， 鋁溶肢： 7~8重量份， 活性氧化鋁粉: 4~5重量份， 藍(lán)晶石： 11~13重量份， 硅微粉： 4~5重量份》 碳化硅： 4~5重量份 高效減水劑： 0.3重量份。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱材料，其特征在于，各組分的重量份為： 棕剛玉骨料： 40重量份》 白剛玉骨料： 30重量份， 鋁溶膠： 7重量份， 活性氧化鋁粉： 6重量份， 藍(lán)晶石： 9重量份5 硅微粉： 5重量份， 碳化硅： 3重量份 高效減水劑: 0.3重量份。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的太陽能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱材料，其特征在于， 棕剛玉骨料的粒度為10~30mm， 白剛玉骨料的粒度為1~l〇mm， 活性氧化鋁粉的粒度為500目， 藍(lán)晶石的粒度為500目， 硅微粉的粒度為500目， 碳化硅的粒度為800目。
8. -所述的太陽能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 取配方量的棕剛玉骨料、白剛玉骨料、鋁溶膠、活性氧化鋁粉、藍(lán)晶石、硅微粉、碳化硅 和高效減水劑，經(jīng)干混均勻后，加入4~6重量份的水，混合均勻后置于模具中，經(jīng)24小時(shí) 以上后脫模，在20-25°C溫度下自然養(yǎng)護(hù)72小時(shí)以上后，在100-120°C溫度下烘烤24小時(shí) 以上，即制成所述太陽能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述模具為鋼模模具。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8-9任一所述的太陽能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱材料的制備方法，其特征在于， 制得的所述儲(chǔ)熱材料具備以下特性： 密度為：2. 71g / cm3 ~2. 84g / cm3 ; 抗壓強(qiáng)度：> 50MPa ; 抗折強(qiáng)度9MPa ; 體積熱容：117kWh / m3 ~128kWh / m3 ; 熱導(dǎo)率：1. 67W / mK ~I. 93W / mK ; 耐火度：1590°C。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種太陽能熱發(fā)電用儲(chǔ)熱材料及其制備方法，對(duì)該儲(chǔ)熱材料的組成進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)其綜合性能的大幅提高。本發(fā)明采用微粉技術(shù)，同時(shí)利用納米顆粒的增強(qiáng)效應(yīng)，采用高效減水劑及低摻量鋁溶膠作為膠結(jié)劑，既大幅降低儲(chǔ)熱材料中鋁溶膠的用量（就降低了原料的生產(chǎn)能耗）和拌和用水量，又大幅提高儲(chǔ)熱材料在工作溫度下（700～1000℃）的穩(wěn)定性及使用壽命；選用棕剛玉及白剛玉為骨料能大幅提高材料的高溫性能，同時(shí)提高了儲(chǔ)熱材料的抗熱沖擊能力；通過摻加微粉（硅微粉和活性氧化鋁粉）填充在混凝土中孔隙中提高混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度；并由于碳纖維高熱導(dǎo)、高韌性等性能，進(jìn)一步提高儲(chǔ)熱材料的儲(chǔ)熱和放熱速率。
【IPC分類】C04B14-30, C04B28-00, C04B14-38, C04B14-06
【公開號(hào)】CN104671711
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310629557
【發(fā)明人】謝昭, 荊汝林, 朱教群, 周衛(wèi)斌, 邱河梅
【申請(qǐng)人】中廣核太陽能開發(fā)有限公司, 中國廣核集團(tuán)有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年11月29日