高温混凝土储热材料及其热性能研究.pdf

高温混凝土储热材料 及其热性能研究 ■ 文／朱教群 周卫兵’ 白风武 ’武汉理工大学 中国科学院电工研究所 太阳能热发电技术是 目前可再生能 盐的27％，铸铁的3％，铸钢的1．7％。与硝 3．配比设计 源发电的主要技术任务途径之一。由于成 酸盐类相比，混凝土具有更高导热系数。 本实验过程同国外所采用的普通混 本相对较低，近十年来在欧洲和美国的发 德国一公司采用传统的混凝土材料作为 凝土作为储热材料有明显的不同，主要原 展较快。我国在 十“五”，“十一五”也对 储热材料取得一定进展，但是热效率过低 因是：以铝酸盐水泥作为胶凝剂，确保储 该技术投入大量的研究经费和力量。 造成体积庞大，建设成本过高，因此迫切 热材料在工作温度下的稳定性及使用寿 储热是太阳能热发电系统中的重要 需用解决高效率、低成本的新型储热材 命；选用玄武岩及工业废渣铜矿渣等热容 部分。储热材料和换热设备的性能及成本 料。本研究借鉴耐火浇注料和传统混凝土 大的作为集料，既解决了工业废渣的环境 对太阳能电系统的运行参数、一次投资和 的研究成果及加工工艺方法，通过对混凝 污染又使改性混凝土的体积热容得到大 运行成本影响很大。用于太阳能发电中的 土储热材料的组成、制备工艺、结构及性 幅提高；同时掺入石墨能使混凝土储热材 储热材料应满足如下要求：(1)储热材料应 能的系统研究，探索出制备低成本，高效 料的导热系数得到明显提高；选用性能优 有高热容或大相变热；(2)储热材料具有 率新型储热材料的最佳工艺。 异的复合高效减水剂降低施工用水量并 高的导热传导；(3)储热材料应有 良好的 提高混凝土的强度。 化学和力学稳定性；(4)储热材料与换热器 一 、 材料制备 及换热流体之间有良好的化学相容性；(5) 1．原材料 二、结果及讨论 在储热及放热循环过程中应完全可逆；(6) 本实验采用的原料如下：铝酸盐C80 1．力学性能 低成本。 水泥 (贵州遵义县鸭溪盛华水泥有限公司 砂浆抗压、抗折强度实验按照 《水 目前用于太阳能热发电中的储热材 生产)；玄武岩 (山东省章丘市山玉石材开 泥胶砂浆检验方法 (ISO法)》 (GB／ 料主要有显热储热和潜热储热。显热储 发有限公司生产)以及铜矿渣 (武汉钢铁 T17671—1999)的规定进行。试件尺寸为40 热材料主要有卵石、混凝土、熔融盐和油 公司生产)；矿渣粉 (过180目筛，兴越建 x40×160ram。其测试结果见表1。 等。其中熔融盐作为具有高温传热／储热 材贸易有限公司生产)；硅微粉 (过200目 一 体化功能的流体较为常用。但熔盐存在 筛)，工业用石墨粉 (180目)；高效复合减 表1砂浆强度测试结果 的问题是当温度低于熔点，熔融盐凝固后 水齐Ⅱ(自帝0)，自来水。 抗压强度平均 发生的体积变化对换热管路的破坏。因 2．制备工艺过程 ≯零 抗~I。]l斤强／廖呼主呕 值cMPaj 3d后 此采用熔融盐在传热管路上必须采取温 将原料按照设计比例混 保温24h 控措施，由此会增加电厂运行成本和 自身 合均匀，在100×100×100mm 37．4 ： l1