CaO/CaCO₃流化床反应器释能动态特性研究及敏感性分析

摘要

为了获得CaO/CaCO₃流化床反应器释能过程的动态特性、提高其系统设计与安全调控水平，基于有限体积法，构建了MW级的可用于sCO₂热发电系统的CaO/CaCO₃流化床反应器的动态仿真模型。研究了该反应器系统在典型扰动下的动态响应特性，并就不同关键参数对CaO/CaCO₃流化床反应器释能过程中传热传质的影响进行了敏感性分析。研究结果表明：改变吸热侧sCO₂的进口流量和温度，会显著影响出口温度；相较于改变放热侧颗粒的进口温度，改变其进口流量对吸热侧sCO₂出口温度的影响更为明显，10%的放热侧颗粒进口流量阶跃扰动可导致吸热侧sCO₂出口温度变化可达17.5℃,而相同比例的进口温度扰动最高只能使吸热侧sCO₂出口温度产生3.9℃的变化；增加管数、减少管径和减小粒径有助于提高CaO/CaCO₃流化床反应器的热效率和转化率，且增加管数的影响最为明显，当管数从20增加至40根时，反应器的热效率和CaO颗粒转化率分别提高了2.9%和2.4%。该研究结果可用于指导CaO/CaCO₃热化学储能和太阳能热发电系统的集成与设计。

关键词

太阳能热发电 / CaO/CaCO₃ / 流化床反应器 / 动态特性

基金资助

国家重点研发计划资助项目(2021YFF0500400); 国家自然科学基金资助项目(22378321); 陕西省秦创原“科学家+工程师”队伍建设项目(2022KXJ-179)