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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
Ca(OH)2 / CaO流态化热化学蓄热动力学研究的快速反应热重分析的基本特征
  • Title

    Basic characteristics of fast-reaction thermogravimetric analysis for kinetic studies of Ca(OH)2/CaO fluidized thermochemical heat storage

  • 作者

    冯玉鹏邓博宇张双铭 丁一杨欣华张缦杨海瑞

  • Author

    FENG Yupeng,DENG Boyu,ZHANG Shuangming,DING Yi,YANG Xinhua,ZHANG Man,YANG Hairui

  • 单位

    清华大学能源与动力工程系电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室国投电力控股股份有限公司

  • Organization
    State Key Laboratory of Power System and Generation Equipment,Department of Energy and Power Engineering,Tsinghua
    University;SDIC Power Holding Co., Ltd.,
  • 摘要

    热能储存是提高能量利用效率的重要途径。基于Ca(OH)2/CaO的流态化热化学储热可实现大规模热能的快速储存和释放,因此研究Ca(OH)2/CaO在流态化条件下的反应动力学尤为重要。热重分析仪(TGA)无法为Ca(OH)2提供恒温反应条件,且传质抑制现象显著。基于此,提出了一种快速反应热重分析仪,相比常规TGA,其可为Ca(OH)2/CaO提供更接近流态化的反应条件。通过快速移动高温反应器和实施高速吹扫气,快速反应热重分析仪可为储热材料提供更高的升温速率和更好的传质条件。通过一系列解耦试验,明确了反应器温度、反应器移动速度和吹扫气流对快速反应热重分析仪性能的影响。利用分析纯Ca(OH)2进行测试,对比快速反应热重分析仪和TGA获得的材料转化率,发现偏差仅为0.81%,证明了快速反应热重分析仪的准确性。

  • Abstract

    Thermal energy storage is necessary for improving energy utilization efficiency. Using Ca(OH)2/CaO in fluidized bed reactors can realize rapid storage and release large-scale thermal energy, and hence, research on the reaction kinetics of Ca(OH)2/CaO under fluidization is important. However, the thermogravimetric analysis (TGA) technique cannot provide the constant temperature reaction conditions required for Ca(OH)2, and its mass transfer inhibition phenomenon is significant. Hence, a fast-reaction TGA technique was proposed that can provide reaction conditions closer to those of fluidization for Ca(OH)2/CaO, when compared with the conventional TGA technique. The fast-reaction TGA technique could provide a higher heating rate and better mass transfer conditions for heat storage material by rapidly moving the high-temperature reactor and introducing a high-speed purge gas. The influence of the reactor temperature, moving speed and airflow on the fast-reaction TGA performance was clarified by decoupling experiment. When tested with Ca(OH)2, the deviation in the material conversion obtained with the fast-reaction TGA technique from that obtained with the conventional TGA technique is only 0.81%, which demonstrates the accuracy of the fast-reaction TGA. 

  • 关键词

    超临界循环流化床锅炉深度调峰流态重构垂直管圈低氮燃烧

  • KeyWords

    thermochemical heat storage;fluidization;fast-reaction thermogravimetric analysis;calcium hydroxide;calcium oxide

  • 基金项目(Foundation)
    该项目得到了电力系统及发电设备国家重点实验室(SKLD2lMl3)的支持。
  • 文章目录

    0 引言

    1 材料与方法

    1.1 快速反应TGA

       1.2 Ca(OH)2样品的性质

    2 结果和讨论

       2.1 气流对不锈钢盘管换热的影响

       2.2 在快速反应TGA技术中创造高加热速率

       2.3 称重模块在环境温度下工作时的稳定性

       2.4 称量模块在高温下工作的稳定性

       2.5 Ca(OH)2分解反应的快速反应TGA的精密度和准确度

    3 结论

  • 引用格式
    冯玉鹏,邓博宇,张双铭,等。Ca(OH)2/CaO流态化热化学蓄热动力学研究的快速反应热重分析的基本特征
    FENG Yupeng,DENG Boyu,ZHANG Shuangming,et al.Basic characteristics of fast-reaction thermogravimetric analysis for kinetic studies of Ca(OH)2/CaO fluidized thermochemical heat storage[J].Clean Coal Technology,2022,28(12):1-10.
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