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CaO/CaCO3热化学储热技术在第3代聚光太阳能电厂中具有巨大的应用潜力。由于储热密度高、能量损失低、储热材料价格低廉,CaO/CaCO3储热体系在众多热化学储热系统中脱颖而出。CaO/CaCO3的储热密度和反应焓分别为3.26 GJ/m3和178 kJ/mol。廉价的无毒天然CaO基矿物(例如石灰石,每吨约10美元)可广泛获得。目前,国内外对CaO基材料储热性能和循环稳定性进行了大量的研究,但反应器通常采用固定床或者热重分析仪,尚没有研究其在流态化下的储热性能,与实际工业化运行条件不一致。为了更加接近实际工业应用,本文提出在流化床反应器中研究CaO基材料的储热性能和颗粒磨损特性。研究流态化下天然石灰石循环储热性能。探讨碳酸化CO2浓度、反应温度、流化风速、颗粒粒径和循环次数对其循环储热和颗粒磨损特性的影响;通过分析石灰石微观结构特性,揭示流化风速对石灰石储热性能的影响机理。结果表明,随着CO2浓度从80%增加到100%,石灰石的储热性能和磨损率分别增加了 1 1%和9%。可行的碳酸化和煅烧温度分别为850-870℃和800-850℃。在碳酸化放热阶段,石灰石的储热性能随着流化风速的增加而提高。随着流化风速从0.04m/s增加到0.06 m/s,5次循环石灰石磨损率增加了 96%。0.125-0.18mm的颗粒在5次循环过程中储热性能和抗磨损性能分别提高4%和56%。此外,在较高流化风速下碳酸化放热的石灰石循环稳定性高于在固定床状态。流态化下的石灰石比在固定床状态下20次循环储能性能提高1 66%。较高流化风速显着减轻了石灰石的孔隙堵塞和烧结。提出浸渍法制备Mn-Mg修饰石灰石用于高温储热的方法,研究Mn/Mg/Ca摩尔比对修饰石灰石循环储热和颗粒磨损特性的影响。添加Mn有助于减缓石灰石储热转化率随循环次数的衰减,提高了 CaO碳酸化反应速率,最佳Mn/Ca摩尔比为5:100。此外,Mn/Ca摩尔比对石灰石10次储热循环颗粒磨损性能影响较大,天然石灰石比Mn修饰石灰石具有更好的抗磨损性能。Mn-Mg修饰石灰石比Mn修饰石灰石具有更好的储热循环稳定性和抗磨损性能,最佳Mn/Mg/Ca摩尔比为5:8:100。最佳Mn/Mg/Ca摩尔比条件下,Mn-Mg修饰石灰石第20次循环储热转化率比天然石灰石和Mn修饰石灰石分别增加54%和30%。为提高CaO基材料在流化床中的机械性能,采用挤出滚圆法制备CaO基球粒。研究了 PVP、生物质、支撑体和颗粒粒径对CaO基球粒的储热性能和机械性能的影响。随着PVP添加量从0%增加到2%,CaO基球粒的Xef.1和Xef,10分别增加11%和13%。与未添加生物质的球粒相比,生物质模板法制备的CaO基球粒拥有更高的储热性能,这表明生物质作造孔剂有利于储热。Ca-B5的Xef,l最高,为0.61,而Ca-P5、Ca-R5和Ca-E5的Xef,1分别为0.59、0.57和0.56。此外,Ca-B5具有良好的抗磨损性能,5000r后的质量损失率仅为0.15%。添加10%甘蔗渣进一步增强了 CaO基球粒的储热性能,且最佳添加量为10%.Al2O3作支撑体提高了球粒的机械强度。储热循环前,添加5%Al2O3的Ca-B10抗压强度为4.21 N,分别比添加Si02和MgO高13%和11%。30次循环后,添加5%Al2O3的Ca-B10的Xef,30高达0.51,比未添加支撑体高25%。与未添加生物质的球粒相比,添加甘蔗渣的CaO基球粒拥有更多的孔隙。孔隙率的变化归因于甘蔗渣预锻烧过程中气体的释放。