用于太阳能光热发电系统的CaO/Ca(OH)2化学储热技术综述

借助大规模、低成本的储热技术实现全天候运行,进而降低发电成本、提升能源质量是太阳能光热发电技术相对于光伏、风电等技术的最大优势所在。近年来,CaO/Ca(OH)2化学储热体系以其储热密度高、反应效率高、安全性高、成本低等优越特性,从众多化学储热技术中脱颖而出。从过程机理、反应器装备及系统集成3个层面对CaO/Ca(OH)2化学储热体系的研究现状进行了综述,为进一步优化CaO/Ca(OH)2化学储能体系提供参考。首先介绍了该体系储/放热的基本原理,讨论并总结了用于解决固体反应物烧结、团聚结块的掺杂法和粒化法,随后分类并分析了反应器装备的型式及其各自的优缺点。研究现状表明,虽然掺杂法和粒化法能有效地改善颗粒物团聚现象,但同时会带来诸如副反应产物、储热密度下降严重、循环稳定性低等负面影响。固定床反应器操作不连续性,不适合工业级的应用,接下来围绕流化床反应器和移动床反应器的优化可能是研究工作更好的选择。

Ca(OH)_(2)/CaO热化学储能过程中变孔隙率影响的多物理场耦合数值模拟研究

基于Ca(OH)_(2)/CaO的热化学储能体系在实验中均表现出孔隙结构的显著变化,而该现象在已有的大多数数值模拟研究中并未被考虑。本文针对该现象建立了变孔隙率反应动力学模型及非稳态“流动–传热–化学反应”耦合模型,并基于此对直接、间接传热式固定床反应器中Ca(OH)_(2)/CaO的定/变孔隙率脱水反应过程特征参数(反应渗透率、压力、温度、反应速率及转化率等)变化进行了对比模拟研究。结果表明:定孔隙率模型与变孔隙率模型之间有明显的差异,且变孔隙率模型更能体现实际反应过程的特征。以初始孔隙率为0.8的工况为例,定孔隙率假设在直接传热式反应器中的转化速率比变孔隙率模型快19.8%,而在间接传热式反应器中转化速率比变孔隙率慢6.1%。说明以往研究中使用的定孔隙率假设高估了直接传热式反应器的性能,而低估了间接传热式反应器的性能。