提出了低溫太陽能與天然氣互補(bǔ)鈣鈦礦化學(xué)鏈燃燒方法,利用低聚光比槽式太陽能集熱,將太陽能與天然氣結(jié)合,采用鈣鈦礦型氧化物L(fēng)aCu_0.1Ni_0.9O₃作為氧載體,與天然氣發(fā)生還原反應(yīng)吸收350℃低溫太陽能,最終反應(yīng)產(chǎn)物為CO₂與H20,還原態(tài)的氧載體在高溫下與空氣發(fā)生氧化反應(yīng),重新恢復(fù)氧化態(tài),產(chǎn)生的高溫?zé)煔怛?qū)動(dòng)聯(lián)合循環(huán)進(jìn)行發(fā)電。該方法將低品位的太陽熱能提升至高品位的化學(xué)能,減少了太陽能熱化學(xué)利用中■損失,實(shí)現(xiàn)合理的能量匹配和CO₂零能耗自分離。利用數(shù)學(xué)模型與Aspen plus對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行模擬,當(dāng)汽輪機(jī)進(jìn)口溫度為1200℃時(shí),該系統(tǒng)擁效率和太陽能凈發(fā)電效率提高至61.4%與31.9%,略高于以NiO為氧載體的SCLC-CC系統(tǒng),比傳統(tǒng)的天然氣聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)（含CO₂分離）提高近10個(gè)百分點(diǎn)。 

【文章來源】：工程熱物理學(xué)報(bào). 2019,40(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖１太陽能與甲烷互補(bǔ)不同轉(zhuǎn)化方式對(duì)應(yīng)的聚光比、反應(yīng)溫度??及品位分析圖??Ｆｉｇ．?１?Ｔｈｅ?ｓｏｌａｒ?ｅｎｅｒｇｙ?ｌｅｖｅｌ?ａｓ?ａ?ｆｕｎｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ??

７２６??工程熱物理學(xué)報(bào)??４０卷??Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ??圖３系統(tǒng)模擬流程圖??Ｆｉｇ．?３?Ｔｈｅ?ｏｖｅｒａｌｌ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｆｌｏｗ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ＣＬＣ?ｓｙｓｔｅｍ??該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，當(dāng)太陽輻照充足時(shí)，將甲烷??轉(zhuǎn)化為ｃｏ２與水蒸氣，將這部分煙氣通過換熱器繼??續(xù)加熱至高溫后，連接至下游的聯(lián)合循環(huán)中進(jìn)行發(fā)??電，排出的氣體通過水蒸氣冷凝過程分離出Ｃ０２并??進(jìn)行捕集封存，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)過程中零能耗ｃｏ２自分??離。還原反應(yīng)后的鈣鈦礦型氧載體ＬａＣｕｏ．ｉＮｉｏ．９Ｏ２．３４??進(jìn)入氧化反應(yīng)器（ＡＲ）中發(fā)生氧化反應(yīng)，如式（２）：??ＬａＣｕ〇．ｉＮｉ〇．９〇２．３４＋〇．３３〇２?—？?ＬａＣｕ〇．ｉＮｉ（）．９〇３?⑵??氧化反應(yīng)過程利用壓縮空氣將還原態(tài)鈣鈦礦型??氧化物進(jìn)行氧化，該反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，該過程不??僅將還原態(tài)的氧載體再氧化至最初的氧化態(tài)完成循??環(huán)，同時(shí)反應(yīng)放出的熱量可在下游連接朗肯循環(huán)或??聯(lián)合循環(huán)以利用。完整氧化還原過程總反應(yīng)方程如??式（３）：??ＣＨ４＋２０２?—?Ｃ０２＋２Ｈ２０?（３）??Ａ／ｆ２５°ｃ＝?８０２．６?ｋ．Ｉ?？?ｍｏｌ?１??如式（３）所示，理論上，１?ｍｏｌ的甲烷在３５０°Ｃ??低溫太陽能輸入時(shí)可同時(shí)產(chǎn)生〗ｍｄ的Ｃ０２和２??ｍｏｌ的Ｈ２０。在起始階段，此過程吸收低品位的太??陽熱能，并將其轉(zhuǎn)化為導(dǎo)熱工質(zhì)（導(dǎo)熱油）的熱能，隨??后這部分工質(zhì)的熱董用于燃料反應(yīng)器中的吸熱反應(yīng)，??使甲烷與鈣鈦礦型氧化物氧載體（ＬａＣｕｏ．ｉＮｉｏ．９Ｏ３）??發(fā)生還原反應(yīng)，將熱能轉(zhuǎn)化為材料的化學(xué)能，且??氧載體釋放化學(xué)能并轉(zhuǎn)化為高溫?zé)煔猓ǎ茅?

吸收熱量較少等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了低溫太陽??熱能與天然氣化學(xué)能之間能量匹配和梯級(jí)利用，將??低溫太陽熱能提升至高溫?zé)煔猓ǎ茫埃才cＨ２０）的品??位，通過能量高效、梯級(jí)利用使系統(tǒng)具有較好熱力學(xué)??性能．??３．４燃?xì)廨啓C(jī)入□溫度（ｒｉＴ）的影響??燃?xì)廨啓C(jī)入口溫度（ｒ／ｒ）是太陽能互補(bǔ)熱發(fā)電??系統(tǒng)熱力性能的重要影響參數(shù)，為進(jìn)一步評(píng)估系統(tǒng)??隨７Ｙ７＇變化的關(guān)系，通過改變從燃料反應(yīng)器（ＦＲ）??中排出的高溫氣體經(jīng)換熱后燃?xì)廨啓C(jī)入Ｕ溫度條件??進(jìn)行模擬研究，了解該參數(shù)的影響規(guī)律。結(jié)果如圖４??所示，當(dāng)Ｔ／Ｔ從１１００°Ｃ變化至１１９０°Ｃ時(shí)，系統(tǒng)的??擁效率從６１．４％升高至６２．３％，太陽能凈發(fā)電效率從??３１．９％增加至３２．４％。表明系統(tǒng)性能隨燃?xì)廨啓C(jī)入口??溫度升高而提高。??ＴＩＴ／°Ｃ??圖４?Ｔ／Ｔ變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響??Ｆｉｇ．?４?Ｔｈｅ?ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ＴＩＴ?ｏｎ?ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ?ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ??表５新系統(tǒng)設(shè)計(jì)點(diǎn)性能對(duì)比分析??Ｔａｂｌｅ?５?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ａｎｄ?ＮｉＯ?ＳＣＬＣ－ＣＣ?ｓｙｓｔｅｍ??項(xiàng)目??鈣鈦礦丨ＳＣＬＣ－ＣＣ系統(tǒng)??ＮｉＯ｜ＳＣＬＣ－ＣＣ?系統(tǒng)??太陽能集熱溫度／°ｃ??３５０??５３０??低溫太陽能品位??０．５２??０．６３??氧載體材料??ＬａＣｕ〇．??ｌＮｉ〇．９〇３－？５??ＮｉＯ／Ｎｉ??還原反應(yīng)焓變／ｋＪ．ｍｏｌ－１??１３３??１５８??能?Ｍ／ｋＷ??比例／％??能量／ｋＷ??比例／％??甲烷??８０２．６??８０．４??８０２．６??８１．４０??太陽能??１９５．６６??１９．６??１８

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]對(duì)中國(guó)能源問題的思考[J]. 江澤民.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(03)



本文編號(hào)：3419807