钙循环热化学储能的基本原理是采用钙基热载体(以CaO为主)与CO2的化学链循环可逆反应进行循环的储热与放热过程。由于钙基原料的成本低廉、来源广泛、储放热密度高,钙循环技术被认为是一种十分有潜力的热化学储能技术,具有良好的应用前景。此外,在钙循环储放热过程中,可利用碳酸化反应捕集CO2,形成储能与CO2捕集的耦合以降低碳捕集的能量需求。但是钙基热载体在循环利用的过程中容易失活和磨损,且钙循环热化学储能系统的大部分研究仍处于实验室阶段,而与碳捕集的耦合会加剧钙基热载体的烧结失活。对此,国内外开展了大量基础研究,提出了一些列增强钙基载体活性,减少磨损,提高钙循环储热效率的方法。本文综述了钙循环热化学储能及其耦合CO2捕集技术的研究进展,从钙基热载体的物化特性与改性方法、钙循环储能和CO2捕集系统的流程设计、反应器的设计等三个方面归纳了近年来钙循环储热技术的研究进展,包含钙循环储能辅助太阳能发电、钙循环热化学储能耦合CO2捕集系统的改进方法,以及直接与间接辐照煅烧储热反应器的开发研究现状。最后总结了现阶段存在的主要问题,并提出了未来该技术的研究方向。
1 引 言
2钙基热载体的物化特性
2.1钙基热载体碳酸化/煅烧循环反应特性
2的碳酸化放热'>2.1.1 CaO与CO2的碳酸化放热
3的煅烧分解吸热'>2.1.2 CaCO3的煅烧分解吸热
2.2钙基热载体的失活
2.2.1钙基热载体的烧结失活与改性
2.2.2钙基热载体的磨损失活
3 钙循环热化学储能系统设计
3.1 钙循环热化学储能辅助光热发电
3.1.1钙循环光热电厂工艺流程
3.1.2钙循环光热电厂的性能
3.2钙循环储热耦合碳捕集系统
3.2.1钙循环储热耦合碳捕集系统的工艺流程
3.2.2钙循环储热耦合碳捕集系统的性能
4反应器的设计
4.1直接辐照式煅烧储热反应器
4.2间接辐照式煅烧储热反应器
5 总结与展望
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