江苏海珐机械制造有限公司

引言

随着光热发电（CSP）、长时储能以及新型能源系统的发展，熔盐技术因具有高温传热、高效储能和安全稳定等优势，成为全球新能源领域的重要技术路线。熔盐泵作为熔盐循环系统中的核心动力设备，被誉为光热发电和熔盐储能系统的“动力心脏”。然而，由于长期运行于600℃甚至700℃以上的高温、强腐蚀环境，熔盐泵在材料、密封、轴承润滑和可靠运行方面面临巨大挑战，也是高温储能装备国产化发展的关键技术之一。

全球熔盐泵技术发展现状

目前，全球熔盐泵技术主要应用于塔式光热电站、槽式光热发电以及高温熔盐储能系统。国外代表企业包括美国Flowserve、德国Sulzer等，其产品主要采用立式筒袋泵、立式长轴泵等结构形式，重点解决高温介质输送过程中的热膨胀控制、轴系稳定性和密封可靠性问题。

传统光热发电采用硝酸盐熔盐体系，运行温度通常在300～600℃范围。随着第三代光热技术发展，氯盐熔盐体系逐渐受到关注，可实现700℃以上高温运行，提高储能密度和热效率，但同时对泵体材料耐腐蚀性能提出更高要求。

超高温熔盐泵核心技术难点

1. 高温熔盐水力模型设计

熔盐在高温状态下物性参数明显变化，密度、黏度、汽化特性均不同于常温介质。普通离心泵水力模型无法直接应用，需要针对高温熔盐工况开发专用叶轮、导叶及流道设计技术。

通过优化叶轮进口结构、降低局部高速区域损失，提高泵运行效率和稳定性，是700℃熔盐泵长期可靠运行的重要基础。

2. 耐高温耐腐蚀材料技术

熔盐环境会造成金属材料氧化、晶间腐蚀以及元素迁移。尤其是氯盐体系，对不锈钢和普通合金具有更强腐蚀作用。

目前国际研究重点集中于镍基高温合金、特殊奥氏体不锈钢以及表面防护涂层技术，以提高泵壳、叶轮、轴等关键部件寿命。

3. 高温轴承与润滑技术

熔盐泵通常采用高温介质润滑轴承或特殊耐高温轴承结构。由于传统润滑油脂无法满足600～700℃环境，需要开发陶瓷材料、硬质合金、石墨复合材料等高温轴承方案，同时解决磨损、热膨胀和长期稳定运行问题。

4. 无泄漏密封技术

高温熔盐具有易凝固、易结晶特点，传统机械密封容易出现失效风险。因此，国际先进技术逐渐采用屏蔽式结构、气体保护密封、高温碳环密封以及特殊密封组合方案，实现零泄漏运行。

750℃熔盐泵测试与智能预警技术

针对下一代高温光热和储能系统需求，建立700℃超高温熔盐泵试验平台成为关键技术突破方向。测试系统需要具备：

• 高温熔盐循环模拟能力；

• 泵性能测试与效率评价；

• 振动、温度、轴承状态在线监测；

• 腐蚀状态分析与寿命预测；

• 故障智能预警功能。

通过数字化监测系统，可提前识别轴承异常、热变形、密封退化等问题，提高设备运行可靠性。

国产化发展意义

700℃超高温熔盐泵集成了流体力学、材料科学、机械密封、智能监测等多领域技术，是高温储能装备国产化的重要组成部分。突破高温熔盐泵关键技术，不仅能够支撑光热发电规模化发展，也将推动熔盐储能、工业余热利用、新型能源系统建设。

未来，随着新能源电力系统对长时间储能需求不断增长，高效率、高可靠性的国产超高温熔盐泵将在全球能源转型中发挥更加重要作用。

参考文献

1. Robb K., Goth N., Kappes E., Qu J., He X. Development of High Temperature (>700°C) Molten Salt Pump Technology for Gen3 Solar Power Tower Systems, 2024.

2. Flowserve. Concentrated Solar Power Pump Technology.

3. Sulzer. Powerful Storage for Renewables – 700°C Molten Salt Pump Application.

世界第一代熔盐泵技术发展历程

熔盐泵的发展与太阳能光热发电（CSP）技术密切相关。20世纪70～80年代，美国能源部（DOE）及Sandia国家实验室开展太阳能塔式发电技术研究，先后建设了Solar One和Solar Two示范工程，为现代熔盐储能技术奠定基础。1995年，美国加州Barstow地区的Solar One项目升级改造为Solar Two熔盐塔式光热示范电站，首次大规模采用硝酸钠/硝酸钾混合熔盐（60% NaNO₃+40% KNO₃）作为传热介质和储能介质。该项目配置了高温熔盐循环系统，其中包括冷盐泵和热盐泵，是现代大型熔盐泵工程应用的重要起点。Solar Two使用的熔盐泵采用立式长轴结构，泵安装于熔盐储罐内，通过长轴驱动叶轮运行。由于运行温度达到约565℃，设备需要解决高温热膨胀、轴系稳定性、材料腐蚀、高温轴承润滑等关键问题。相关研究也推动了后续高温长轴熔盐泵技术的发展。

700℃超高温熔盐泵需要突破：

1. 高温水力模型设计技术
   解决熔盐物性变化导致的效率下降和运行稳定性问题；

2. 耐腐蚀特种材料技术
   开发镍基合金、高温不锈钢及表面防护技术；

3. 高温轴承与润滑技术
   保证长期运行条件下轴系可靠性；

4. 无泄漏密封技术
   避免熔盐凝固、泄漏和设备失效。