北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室熔盐传热蓄热研究引起了国际高度关注,并进入核能领域

 

北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室熔盐传热蓄热研究引起了国际高度关注,并进入核能领域

1.主要进展

由于太阳能热发电可与低成本大规模熔盐蓄热技术相结合,太阳能热发电可提供连续稳定可调的可再生能源电力,优于光伏发电,被国际公认是最有前景的可再生能源规模发电方式。熔盐传热蓄热技术是太阳能热发电的关键技术之一。近年来,重点实验室在211项目和重点实验室专款的资助下购买了同步热分析仪、高温粘度仪等大型仪器设备,先后建立了熔盐受迫对流传热试验台、熔盐自然对流换热试验台、槽式聚光熔盐集热传热蓄热试验台等试验平台,以硝酸锂和混合硝酸盐为工质测定了管内熔盐充分发展湍流和过渡流的对流换热系数,推荐了熔盐对流换热预测关联式,并与经典关联式进行了比较。同时配制了100多种混合熔盐配方,测试获得了这些熔盐的热物性参数以及试验关联式。分析比较得到了适合不同太阳能热发电技术的优化熔盐配方。熔盐传热蓄热方面,我们已争取到1项国家973项目子课题,3项国基金项目,1项863项目子课题、1项北京市科委科技项目,1项北京市自然科学基金重点项目。此外熔盐传热蓄热技术为核心的太阳能热发电技术实现专利技术转让990万元,已到校300万元。

2.熔盐传热蓄热技术研究引起了国际高度关注和应用

北京工业大学在熔盐传热方面的研究已得到国际同行的高度关注。2010年3月美国爱达荷国家实验室(Idaho National Laboratory)发表了一份70页的《液态熔盐热物理和热化学特性的工程数据库》报告(Engineering Database of Liquid Salt Thermophysical and Thermochemical Properties),在该报告的第三章有关熔盐传热特性的介绍中,他们首先用了两页篇幅详细汇报了美国1954年、1955年、1979年对熔融盐传热研究方面取得的成果,在本章接下来的四页篇幅中,该报告详细引用了分别以实验室吴玉庭教授和刘斌博士为第一作者的两篇国际英文期刊论文,一共引用了我们论文中的6张熔盐对流换热实验数据图表和6个熔盐对流换热的实验关联式;2010年9月美国爱达荷核能国家实验室发表了另一份78页的(《熔融盐强迫对流换热试验系统概念设计》)的科技报告(Manohar S. SohalPiyush SabharwallPattrick CalderoniAlan K. WertschingBrandon S. GroverPhil Sharpe. Conceptual Design of Forced Convection Molten Salt Heat Transfer Testing Loop, INL/EXT-10-199082010。在该报告的“对流传热试验关联式”一节中,提到了三篇熔盐对流传热研究文献,该节3页中80%篇幅直接引用了分别以实验室吴玉庭教授和刘斌博士为第一作者的两篇国际英文期刊论文。该报告推荐了6个熔盐对流传热实验关联式,给出了4张对流换热关系曲线图,这些公式和图全部来自上述2篇学术论文。美国爱达荷核能国家实验室是美国最大的国家级核能研究机构,世界上第一台用于发电的核反应堆就诞生于爱达荷国家实验室,该实验室在世界范围内先后参与了52个反应堆的设计和运行,目前还担负着美国新核能技术战略研究计划。意大利恩里科.费米核研究中心的在(《化工科学》)国际期刊上发表了“熔盐反应堆热工水力学特性的建模和分析”论文(Lelio Luzzi, Antonio Cammi, Valentino Di Marcello, CarloFiorina. An approach for the modelling and the analysis of the MSR thermo-hydrodynamic behavior. Chemical Engineering Science,2010,65: 4873-4883),也引用了该团队的上述两篇文章,评价道“实际上,许多论文已经考虑了没有内热源的熔盐传热,对熔盐传热特性给出了很好的评估”。

2010年8月30日国家自然科学基金委员会与日本科学技术振兴机构在北京共同召开的“余热能量回收技术”学术会议上,马重芳教授做了有关熔盐传热的主旨学术报告,受到了日本科学技术振兴机构参会官员的高度评价。2010年9月1日日本科学技术振兴机构本部长高松朋先生为代表的一行4人对重点实验室进行了参观访问。此外,美国内华达州立大学拉斯维加斯分校、台湾清华大学以及韩国能源研究所等研究机构的国际知名学者也专程到北京工业大学进行熔盐传热蓄热的参观和交流。

在2011国际太阳能热发电和化学组织(SOLARPACES)主办的国际太阳能热发电会议上,本课题组的刘斌博士、任楠博士的两篇论文分别入选口头报告。在这次大会上,中国只有3篇论文入选口头报告,本课题组就占了两篇。论文口头报告后美国Brightsource,德国西门子公司,意大利ENEL先后与我们联系寻求合作。

3.上海应用物理技术研究所邀请我们参与钍基熔盐堆项目的研究

熔盐技术源于核能,在第四代核电技术中有两种技术(钍基熔盐堆和先进高温堆)均采用熔盐做为传热工质。钍基熔盐堆已被国家政府批准为中科院重大战略先导性项目,十二五国家将投资25亿元来支持该项目的研发,随后将有几百亿元的经费投入来支持该项目的研发。该项目由中科院上海应用物理研究所和上海高等研究院共同承担。两家单位均邀请我们参与上述项目中有关熔盐传热和热物性的研究。