高性能镍基合金助力绿色能源未来(上)
上海汉维镍基合金特材部门特殊合金材料来确保许多相关新能源和环境技术的落地实施,在正式进入市场几年前,我们就开始研究相关应用技术,并为不同技术应用专门开发新材料或优化现有的材料。 目前,市场上对耐高温、耐氧化腐蚀和加工性良好的镍合金与特殊合金的需求特别大。
聚光太阳能热发电
聚光太阳能热发电(CSP)等许多不同技术都能利用太阳光能发电,但目前这些技术仍鲜为人知。这种技术使用成千上万面镜子将太阳光集中在吸热管道系统(太阳能接收器)上,而光热辐射被作为热传导介质的合成油、蒸汽或熔盐吸收。通过热交换器,蒸汽驱动带有发电机的蒸汽轮机生产绿色电力。
CSP电站的另一种形式是塔式光热电站。在这种塔式电站中,镜子围绕着塔楼排列,塔楼的最高点是接收器。其内部管道系统可被加热至1000摄氏度。针对这种特殊的管材应用,现提供的产品包括镍合金Alloy N06230,一种含有22%铬和14%钨的耐高温材料。它在高温下具有优良的抗氧化性和强度。
Alloy N06230给我们的生产设备带来了巨大的挑战,因为只有少数轧机能够为该材料的热成型加工提供足够的压力。目前我们正在努力优化生产方式,让生产流程更为高效。
熔盐式光热电站最大的优点是可以将热量储存在大型容器中。与传统电厂类似,这类电站适合用于规律性发电,能够满足基本负荷。位于摩洛哥的Noor三期是目前世界第二大使用熔盐储热的太阳能塔式电站,净功率高达140兆瓦,储能时间长达7.5小时。正因如此,它足以在用电高峰时段为摩洛哥电网供电。CSP技术在全球已广泛应用多年,尤其是在西班牙南部、北非或美国西南部等每年日照时间超过3000小时的区域。
"从长远来看,带有蓄热功能的太阳能热电厂可以满足世界范围内相当一部分的电力需求。"
淤泥的回收利用
几年前,iGas能源公司的一个创新示范工厂,其污水处理所产生淤泥的回收利用项目需要用到耐高温材料。 Alloy 602 CA合金材料可耐受高达1200摄氏度的高温,而且能够保持高强度。除此之外,iGas还需要一种更容易加工成型的热交换器材料,而进一步开发的Alloy 602 MCA合金恰好满足了这一要求。在高温抗氧化性相近的同时,Alloy 602 MCA更容易成型,拉伸性能也更好。这两种材料都是镍合金,铬和铝含量很高,在高温下能够在材料表面形成一层具有保护作用的氧化膜。
在600摄氏度的高温和大于250 Bar的压力共同作用下,淤泥中所蕴含的潮湿有机物在超临界水中分裂成合成气体。超临界水只有在至少超过374摄氏度的 "临界点 "时才会产生。
污泥中的矿物质、重金属盐类以及植物性磷等所有固体成分也都会被回收利用。在此过程中不会产生任何废料,所有有价值的材料都可以循环利用。 自2017年10月起,当地规定在焚烧污水淤泥之前,必须先回收磷这一宝贵的原料。而利用这一回收技术,iGas为市政部门解决了这一大难题。该示范工厂还可以回收其他有机废物,于2021年中期投入使用。