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风与水:镍在清洁能源中的作用 -1

 柒国联军 2021-11-04

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近期,国际能源署发布旗舰报告《关键矿物在清洁能源转型中的作用》 ,对低碳排放技术取代非可持续发电方法所需金属和矿物的需求做出预测。报告指出了镍对清洁能源技术应用的重要性(高、中、低)。
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镍是使合金坚韧的关键,镍的用量虽少,但对清洁技术的成功应用发挥了重大作用。以水力发电为例,虽然,在水力发电中镍的作用并不重要(用量少),但是对于水轮机叶片的焊接性能和延长大坝闸门部件的使用寿命至关重要。在某些应用中,我们甚至可以说,镍对这些技术是不可或缺的。虽然国际能源署的报告只讨论了发电,但其他一些清洁技术会产生热能。物燃料生产就是一个很好的示例,它对含镍不锈钢的依赖度很强。实际上,许多种能源都需要某种形式的镍,而且,所有的清洁能源技术都要用到镍。这里,我们详细介绍镍在地热、水电和风电这三种清洁能源中发挥了哪些作用。

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地热


地热可以发电,也可以为住宅和其他建筑物供暖。这个概念很简单—— 150 ℃ 以上的蒸汽或加压热水通过管道输送到地面,驱动发电机发电,然后冷却。温度较低的水通过管道输送到集中供暖系统,然后返回地下自然加热。地热与太阳能或风能不同,其主要优点之一是稳定可靠。目前地热能的生产量很有限,产能大概只有16吉瓦,而且仅限于地下水源较浅的地方,尝试一般在三公里以内a。地热发电站的资金成本往往高于其他可持续技术,不过,系统持续运行可以证明物有所值。

地下水或蒸汽的质量具有很强的地域性。有些水含有大量的氯化物和硫化氢,腐蚀性很强。这正是需要用到含镍合金的地方。有些地热项目 ,如加利福尼亚州索尔顿湖项目,大量使用 C - 2 2(N06022 ) 等镍基合金,但其他很多项目可以使用低合金材料。

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一些地热水含有大量的氯化物和硫化氢,因此具有很强的腐蚀性。这就是使用含镍合金的关键所在。

以冰岛首都雷克雅未克附近的Hellisheiði电站为例,该电站是世界上第六大地热电站。该电站发电303 兆瓦,产生热能 400  兆瓦并通过一条 19.5 公里长的管道输送到城市,为住宅和商业供暖。地热井的出水温度约为 200 ℃ ,含有少量的氯化物和一些硫化氢。该系统使用的材料,从典型的碳钢套管合金到各种牌号的不锈钢,甚至高镍合金。有些关键部件甚至使用了钛合金。使用含镍材料的关键部件有涡轮机、冷凝器、热交换器、泵和管道系统,用到的不锈钢有 630(S17400 ) 、316L(S31603 ) 、各种双相合金、 6%  钼合金(S31254)和镍合金 625 (N06625)。在发电设备所用的合金材料中,镍的使用量大约是 100 吨。在正确的应用环境下,这些材料可以提供耐腐蚀性、强度和传热性良好的清洁表面,从而实现高性价比服务。

未完待续

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