牟伟

（中国石化润滑油有限公司西北分公司，河南郑州 450000）

众所周知，能源危机是全人类共同面临的问题。全球范围内都在开展新能源技术的研发。随着俄乌战争爆发，必将进一步助推新能源技术的快速发展。近年来，风电、光电产业发展势头迅猛，但一直受到“并网”困扰。广义来讲，储能即能量储存，是指通过一种介质或设备，把一种能量形式用同一种或转换成另一种能量形式存储，并以规定能量形式释放出来的循环过程。储能主要指将电能转化为动能、势能和化学能等其他形式的能量存放在储能装置中，并在需要时释放，实现电力在供应端、输送端以及用户端的稳定运行，提升能源利用效率、提高电网运行的稳定性和可靠性。储能技术的应用可帮助风电场平滑输出和“以峰填谷”。

非补燃式压缩空气储能关键设备有压缩机、透平机，主要使用汽轮机油。用油量最大的为蓄热回热系统的换热器，主要使用导热油，具体详见表1。

表1 盐穴储能关键设备及润滑方案

1 储能发电项目对导热油性能要求

作为大规模新型压缩空气储能技术的国内首个示范应用，国家级储能发电示范项目采用液相闭式导热油循环系统，导热油在系统中作为传热、储热工质，只参与间接换热。项目储热系统流程如图1所示。

图1 盐穴压缩空气储能项目储热系统流程

项目通过导热油在热交换器中的循环，实现对空气压缩热的利用，系统循环过程中无燃料补给，实现了零排放。导热油在循环状态为闭式、液相循环、间歇操作模式，与550℃高温高压空气实现间接换热，使用过程导热油温度为（0～320）℃±5℃，工作压力0～1 MPa，技术指标满足GB 23971-2009《有机热载体》L-QD 340技术规格要求的基础上，要求导热油组分单一、黏度适宜、热传导系数高（大于0.08W/（m·k））、10%馏程高于最高使用温度、安全系数高（闭口闪点大于160℃，自燃点大于350℃），使用周期长（正常使用30年），产品性能稳定。

2 L-QD 340导热油研制分析

导热油也称有机热载体，用于间接传递热量的的专用油品。与传统蒸汽加热相比，利用导热油加热后有安全环保、能耗损失小、控温精度高、操作压力低、安全稳定、输送和操作方便等优点，满足现代工业发展的需求，得到广泛应用。

2.1 合成原料的选择

导热油执行标准为《有机热载体》GB 23971—2009，属于国家强制性标准。根据化学组成可分为矿物油型导热油和合成型导热油；本项目导热油使用过程最高温度达320℃，须使用合成型导热油方可满足安全运行要求。由于苯环具有共轭稳定结构，各原子结合键能大，难断裂，所以热稳定性好的合成型导热油使用三联苯和部分氢化三联苯、苄基和二苄基甲苯、联苯和联苯醚共沸混合物、烷基联苯等原料生产，不同原料的性能指标见表2。

表2 合成原料的性能指标

考虑到装置运行过程中导热油最高运行温度有波动，须选择最高使用温度大于320℃的原料生产，故原料d、e、f可选。导热油黏度在满足系统及传热设备的泵送性、流动性等设计要求外，黏度越低传热性能越好，但黏度太低闪点也越低，油品的蒸发性也越大；因该项目导热油在换热器和储罐内循环，为保证油罐安全储油换气，储罐顶部安装有呼吸孔，同时为取样方便，安装取样孔和光孔，在导热油循环中，罐内气压高于外界大气压，即储罐处于正压状态，罐内油气散发到空气中，造成操作现场异味重，故要求适宜的黏度、（40℃运动黏度在20-40m2/s）、闭口闪点大于160℃，故原料d和e可选。由于原料市场易得，价格更有竞争力，经综合比较，最终选用原料d生产QD 340导热油。

2.2 产地选择

合成导热油市场需求量少，一般设备装填在30吨以下。该项目一次性初装约3 000吨，可满足数量需求的生产厂家较少，该文结合中国市场该原料产地进行不同批次质量考察，具体详见表3。

由表3可以看出，不同产地的沸点、2%馏程和自燃点性能相当；产地1黏度偏大，闭口闪点低，且不能满足该项目要求的不大于160℃；产地2不同批次均能满足要求，故选用产地2原料。

表3 不同产地的性能指标

2.3 L-QD 340导热油的性能指标

热稳定性是导热油特有的使用性能和安全性能；其影响主要因素是分子结构、纯度、使用温度等，加入任何添加剂，均不能改变其热稳定性。

L-QD 340导热油由氢化三联苯加入超高温的功能添加剂调配而得，具有卓越的热稳定性，液相使用温度高、凝固点低、馏份重、蒸气压低、操作压力低等优点，主要应用于温度在320～340℃左右的传热系统。

QD340导热油技术指标不但远高于国家标准，还具有以下特点：

（1）闭口闪点高。闭口闪点是导热油运输和安全运行的基本指标，闭口闪点越高，发生着火的几率越小，运行安全系数越高。

（2）自燃点高。自燃点指导热油在运行中发生泄漏时在空气中自燃的倾向，自燃点越高，发生自燃的倾向性越小，运行安全系数越高。

（3）热稳定性好。热稳定性是导热油特有的使用性能和安全性能；其主要影响因素是分子结构、纯度、使用温度等，加入任何添加剂均不能改变其热稳定性。GB 23971-2009以变质率（气相分解产物、低沸物、高沸物和不能蒸发产物之和）来评价导热油的热稳定性，即导热油在高温下抵抗化学分解的能力。L-QD340导热油热稳定性试验后变质率优于国家标准（变质率不大于10%）要求，变质率比对见图2。

图2 热稳定性试验后样品变质率

此外，L-QD340导热油密度高、蒸汽压低、比热大、焓值高、导热系数高、黏度低，在确保运行安全的同时，大大提升了热利用的综合效率，特殊温度点的液相物性参数详见表4。

表4 QD340导热油液相物性参数

导热油的馏程反映蒸馏过程中从初馏点到终馏点之间的温度范围及其对应的蒸馏量比例。馏程表征了导热油中轻重组分的馏出温度和比例，馏程较窄的导热油，其化学组分相对简单，各组分的物性参数差异相对较小；QD340导热油的蒸馏量从0.5%到99.5%，温度变化小，说明馏分窄，产品纯度高，热稳定性好。具体馏程见表5。

表5 QD340导热油馏程

3 导热油应用分析

L-长城QD340导热油自2021年9月使用至今设备运行正常，满足该项目工艺要求及设备运行要求；2022年5月底进行现场取样并议进行检测，检测结果见表6。

从表6可以看出，设备运行5个月以来，在用油指标满足GB 24747-2009《有机热载体安全技术条件》中规定允许使用质量指标要求；根据该产品性能及在其它行业的应用经验，可满足30年的要求使用期限。

表6 QD 340导热油技术指标

4 结论

1）作为地下储能技术导热介质，导热油兼顾熔盐、水二者优点，取热的温度范围更有利于热能的收集和利用，操控的安全性和便捷性也经过成功检验。未来将广泛应用在化学工业、油脂工业、食品工业、纺织印染工业等众多领域；应用领域也将不断得到发展，相应技术水平也会随之提高。

2）盐穴压缩空气储能项目实现电网削谷填峰，提升电网调节能力和新能源消纳能力，是具有发展前景的大规模清洁物理储能技术。

3）L-QD 340导热油不但满足国家级储能发电项目对导热油性能要求，并且使用效果良好，运行9个月的导热油指标与出厂性能相当，可满足30年使用要求。