加压碳酸化下钙基材料的CaCO 3 /CaO热化学储热性能研究
发布时间：2021-06-17 19:20
CaCO3/CaO高温热化学储热技术因其储热密度高、能量损失低、储热材料价格低廉等特点成为最有应用前景的聚光太阳能储热技术。常规钙基材料储热性能随循环次数逐渐衰减是CaCO3/CaO储热技术的主要缺陷之一。钙基材料储热性能、碳酸化阶段的压力和温度是影响聚光太阳能发电厂整体效率的关键因素。国内外对提高钙基材料储热性能和循环稳定性进行了大量的研究,但通常采用简单的掺混方法向钙基材料中添加惰性支撑体,改性钙基材料的储热性能还有很大的提升空间;而且绝大多数研究都在常压碳酸化条件下开展,与实际工业化运行条件不一致。本文基于宏观实验和微观分析对常规钙基材料和改性高活性钙基材料在加压碳酸化下的储热性能进行了深入研究。提出将工业废弃物电石渣作为储热材料应用于CaCO3/CaO储热,构建了加压双固定床实验系统,研究了石灰石和电石渣在加压（>1.0 MPa）碳酸化下的储热性能。随着碳酸化压力增加,石灰石和电石渣的储热性能明显升高。在1.3 MPa碳酸化压力下,石灰石10次储热循环后的有效转化率和储热密度分别为0.79和2511 kJ/kg,是常压碳酸化储热后的1.76倍。高碳酸化压力能够抑制CaO晶...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２ＣＳＰ装机容量的发展［９】??１．１．２?太阳能储热技术??
?１绪论???１．２．１?ＣＳＰ－ＣａＬ集成系统??系统设计对ＣａＣ０３／Ｃａ０循环储热在ＣＳＰ发电厂中的应用起着至关重要的作??用。尽管在２０世纪７０年代已经形成了?ＣａＣ０３／Ｃａ０循环储热的概念［３５］，但直到??最近几年，ＣａＣ０３／Ｃａ０循环储热与ＣＳＰ发电的集成方案才被详细探索。最初??ＣＳＰ－ＣａＬ集成的概念系统［６８］如图１．３所示。储热循环从ＣａＣＣｂ的分解开始，太??阳辐射为煅烧反应提供热量。在进入煅烧反应器之前，ＣａＣ０３固体在换热设备中??利用煅烧释放的ＣａＯ和Ｃ０２的显热进行预热。煅烧释放的Ｃ０２经过压缩后储存，??ＣａＯ在常温常压下储存。ＣａＯ和Ｃ０２在碳酸化反应器中进行放热的碳酸化反应，??将储存的能量释放出来，然后通过载热流体将热量传递到动力循环系统中生成电??能。??ｃｓｐ??＾?：储热：?＞?释放热量??ＣａＯ?ＣａＯ??一?一一一?一―—一一一一??ｆ—１?：?！?——??Ｉ?厂…－一＇?Ｃａ〇储罐??＇??ｉ?丨??＾太阳能煅烧反应?ｒ￣￣￣＼?ｐ—．?碳酸化反应器?动力??Ｑ?／?器?ｒ?热父换系，一?ＣａＣＯｊ储：—热父换系…?＾力??／?统?Ｌ?鏟?统?ｅａＣＫＣＯ：：—ＣａＣＣｂ?循环??／?ＣａＣＯ＞－ＣａＯ＾Ｃ〇２?ｌ—＾，＋?！￣??ｌ？＿??ｉ?－?＾?｜?ｃ〇：ｉ￥ｍ?／Ｔ－１?；????ＣＯ：?ＣＯ：??图１．３?ＣＳＰ－ＣａＬ集成系统丨６Ｓ］??锻烧反应需足够迅速，使ＣａＣ０３能够在较短的时间内完全煅烧。煅烧反应??的速度主要受煅烧炉内温度和Ｃ０２分压力的影响。几种不同的ＣＳＰ－Ｃａ
?１绪论???空气布雷顿循环ＣＳＰ－ＣａＬ系统并不是１种理想的集成方案。??＾３：?二－二二货?＼?？?＿■？??Ｇａｓ?Ｍｉｘｔｎｒｅ??４－?ＨＸＣ??丨ｎ?「’促—續，ｒ＝＾??Ｃ—肛４?Ｓ?Ｖ?Ｗ?ＨＸＥ?Ｃ￣Ｚ３＾?Ｔ］??１?＼?－ＩＴＯｖ?ＣＯ：?一??ｒ?Ｌ－＾－Ｊ??ｃ—?Ｉ?丫?Ｈｅ?ｒ?？?ｎ；?ｖ?＾??啊！??梦?１一?＿ＬＱ＿?＾?＿＞ｒｚｌ?￡！ｃ２３??卜，?０）??图１．４开式Ｃ０２／空气布雷顿循环ＣＳＰ－ＣａＬ系统［７９］??为了解决开式Ｃ０２／空气布雷顿循环的Ｃ０２排放问题，Ｃｈａｃａｒｔｅｇｕｉ等［７（），８（）］提??出了?１种封闭式Ｃ〇２布雷顿循环ＣＳＰ－ＣａＬ系统，如图１．５所示。在此系统中，??远超碳酸化反应化学计量所需的ＣＣｈ被送入碳酸化反应器。从碳酸化反应器中??排出的过量Ｃ０２作为载热流体将碳酸化反应释放的热量传递到燃气轮机中发电。??通过燃气轮机后，（：０２再次被压缩储存，然后开始下一次循环。在此系统中，增??大碳酸化压力可以提高碳酸化反应器中Ｃ０２的温度（热力学平衡限制），从而提高??系统发电效率。另一方面，当进入碳酸化反应器中的Ｃ０２压力较低时，循环所??需的Ｃ０２体积庞大，Ｃ〇２输送成本增加。因此，增大ｃｏ２压力可以减少各换热??器的尺寸。而且较低的碳酸化反应压力使中间涡轮机械（与Ｃ〇２储罐连接的Ｃ２??和Ｔ２）的压缩比和膨胀比升高，这将导致电厂净功损失增加。因此，提高碳酸化??反应器的Ｃ０２压力，可以明显提高电厂效率。Ｃｈｅｎ等［８１］基于碳酸化反应器的质??量平衡和能量平衡建立了数学模型，研究了气固比、固体流量和碳酸
【参考文献】：
期刊论文
[1]CaO基材料储能辅助燃煤电站碳捕集研究进展[J]. 马张珂,吴水木,李英杰. 洁净煤技术. 2019(03)
[2]《BP世界能源展望2019年版》发布[J]. 本刊讯. 电力与能源. 2019(02)
[3]CeO2掺杂对CaO基吸收剂CO2捕获性能的影响[J]. 杨彬,余钟亮,李春玉,周兴,郭帅,李光,赵建涛,房倚天. 燃料化学学报. 2019(03)
[4]基于水合盐热化学储能的技术研究与进展[J]. 李威,陈威,王丹丹. 制冷与空调. 2017(08)
[5]转型攻坚背景下 PVC迎新一轮投产热[J]. 乙醛醋酸化工. 2016(07)
[6]掺杂Ce、Zr对CO2钙基吸附剂循环特性的影响[J]. 张雷,张力,闫云飞,杨仲卿,郭名女. 化工学报. 2015(02)
[7]二氧化铈表面氧的活化及对氧化反应的催化作用[J]. 詹望成,郭耘,龚学庆,郭杨龙,王艳芹,卢冠忠. 中国科学:化学. 2012(04)
[8]加压条件下CaO碳酸化反应动力学研究[J]. 韩龙,王勤辉,马强,余春江,骆仲泱,岑可法. 中国电机工程学报. 2009(14)
[9]开发和综合利用电石渣有效途径拓宽的研讨[J]. 余建芳. 中国氯碱. 2000(10)
本文编号：3235774
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２ＣＳＰ装机容量的发展［９】??１．１．２?太阳能储热技术??
?１绪论???１．２．１?ＣＳＰ－ＣａＬ集成系统??系统设计对ＣａＣ０３／Ｃａ０循环储热在ＣＳＰ发电厂中的应用起着至关重要的作??用。尽管在２０世纪７０年代已经形成了?ＣａＣ０３／Ｃａ０循环储热的概念［３５］，但直到??最近几年，ＣａＣ０３／Ｃａ０循环储热与ＣＳＰ发电的集成方案才被详细探索。最初??ＣＳＰ－ＣａＬ集成的概念系统［６８］如图１．３所示。储热循环从ＣａＣＣｂ的分解开始，太??阳辐射为煅烧反应提供热量。在进入煅烧反应器之前，ＣａＣ０３固体在换热设备中??利用煅烧释放的ＣａＯ和Ｃ０２的显热进行预热。煅烧释放的Ｃ０２经过压缩后储存，??ＣａＯ在常温常压下储存。ＣａＯ和Ｃ０２在碳酸化反应器中进行放热的碳酸化反应，??将储存的能量释放出来，然后通过载热流体将热量传递到动力循环系统中生成电??能。??ｃｓｐ??＾?：储热：?＞?释放热量??ＣａＯ?ＣａＯ??一?一一一?一―—一一一一??ｆ—１?：?！?——??Ｉ?厂…－一＇?Ｃａ〇储罐??＇??ｉ?丨??＾太阳能煅烧反应?ｒ￣￣￣＼?ｐ—．?碳酸化反应器?动力??Ｑ?／?器?ｒ?热父换系，一?ＣａＣＯｊ储：—热父换系…?＾力??／?统?Ｌ?鏟?统?ｅａＣＫＣＯ：：—ＣａＣＣｂ?循环??／?ＣａＣＯ＞－ＣａＯ＾Ｃ〇２?ｌ—＾，＋?！￣??ｌ？＿??ｉ?－?＾?｜?ｃ〇：ｉ￥ｍ?／Ｔ－１?；????ＣＯ：?ＣＯ：??图１．３?ＣＳＰ－ＣａＬ集成系统丨６Ｓ］??锻烧反应需足够迅速，使ＣａＣ０３能够在较短的时间内完全煅烧。煅烧反应??的速度主要受煅烧炉内温度和Ｃ０２分压力的影响。几种不同的ＣＳＰ－Ｃａ
?１绪论???空气布雷顿循环ＣＳＰ－ＣａＬ系统并不是１种理想的集成方案。??＾３：?二－二二货?＼?？?＿■？??Ｇａｓ?Ｍｉｘｔｎｒｅ??４－?ＨＸＣ??丨ｎ?「’促—續，ｒ＝＾??Ｃ—肛４?Ｓ?Ｖ?Ｗ?ＨＸＥ?Ｃ￣Ｚ３＾?Ｔ］??１?＼?－ＩＴＯｖ?ＣＯ：?一??ｒ?Ｌ－＾－Ｊ??ｃ—?Ｉ?丫?Ｈｅ?ｒ?？?ｎ；?ｖ?＾??啊！??梦?１一?＿ＬＱ＿?＾?＿＞ｒｚｌ?￡！ｃ２３??卜，?０）??图１．４开式Ｃ０２／空气布雷顿循环ＣＳＰ－ＣａＬ系统［７９］??为了解决开式Ｃ０２／空气布雷顿循环的Ｃ０２排放问题，Ｃｈａｃａｒｔｅｇｕｉ等［７（），８（）］提??出了?１种封闭式Ｃ〇２布雷顿循环ＣＳＰ－ＣａＬ系统，如图１．５所示。在此系统中，??远超碳酸化反应化学计量所需的ＣＣｈ被送入碳酸化反应器。从碳酸化反应器中??排出的过量Ｃ０２作为载热流体将碳酸化反应释放的热量传递到燃气轮机中发电。??通过燃气轮机后，（：０２再次被压缩储存，然后开始下一次循环。在此系统中，增??大碳酸化压力可以提高碳酸化反应器中Ｃ０２的温度（热力学平衡限制），从而提高??系统发电效率。另一方面，当进入碳酸化反应器中的Ｃ０２压力较低时，循环所??需的Ｃ０２体积庞大，Ｃ〇２输送成本增加。因此，增大ｃｏ２压力可以减少各换热??器的尺寸。而且较低的碳酸化反应压力使中间涡轮机械（与Ｃ〇２储罐连接的Ｃ２??和Ｔ２）的压缩比和膨胀比升高，这将导致电厂净功损失增加。因此，提高碳酸化??反应器的Ｃ０２压力，可以明显提高电厂效率。Ｃｈｅｎ等［８１］基于碳酸化反应器的质??量平衡和能量平衡建立了数学模型，研究了气固比、固体流量和碳酸
【参考文献】：
期刊论文
[1]CaO基材料储能辅助燃煤电站碳捕集研究进展[J]. 马张珂,吴水木,李英杰. 洁净煤技术. 2019(03)
[2]《BP世界能源展望2019年版》发布[J]. 本刊讯. 电力与能源. 2019(02)
[3]CeO2掺杂对CaO基吸收剂CO2捕获性能的影响[J]. 杨彬,余钟亮,李春玉,周兴,郭帅,李光,赵建涛,房倚天. 燃料化学学报. 2019(03)
[4]基于水合盐热化学储能的技术研究与进展[J]. 李威,陈威,王丹丹. 制冷与空调. 2017(08)
[5]转型攻坚背景下 PVC迎新一轮投产热[J]. 乙醛醋酸化工. 2016(07)
[6]掺杂Ce、Zr对CO2钙基吸附剂循环特性的影响[J]. 张雷,张力,闫云飞,杨仲卿,郭名女. 化工学报. 2015(02)
[7]二氧化铈表面氧的活化及对氧化反应的催化作用[J]. 詹望成,郭耘,龚学庆,郭杨龙,王艳芹,卢冠忠. 中国科学:化学. 2012(04)
[8]加压条件下CaO碳酸化反应动力学研究[J]. 韩龙,王勤辉,马强,余春江,骆仲泱,岑可法. 中国电机工程学报. 2009(14)
[9]开发和综合利用电石渣有效途径拓宽的研讨[J]. 余建芳. 中国氯碱. 2000(10)
本文编号：3235774
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3235774.html
