Development of Fluidized Bed Heat Storage Unit with PCM particles that can rapidly store and release heart and Biomass Power Generation Systems

开发具有PCM颗粒的流化床蓄热装置，可快速存储和释放心脏和生物质发电系统

基本信息

批准号：
22K04815
负责人：
伏見千尋
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

1. 化学蓄熱粒子(CaO/Ca(OH)2/Alumina)を流動層に用いてバイオマス発電所に統合したモデルについて、発電サイクルがorganic Rankine cycle（ORC, タービン作動温度約90℃）の場合とsteam Rankine cycle（SRC, タービン作動温度約420℃）の2つの場合において、熱効率と経済性を試算した。その結果、充電での電気代が0.05 USドル/kWheであれば、化学蓄熱システムのみの蓄電のlevelized cost of storage (LCOS)は0.92～2.4 USドル/kWhe (ORCの場合）、 0.23-0.78 USドル/kWheと試算できた。また、充電での電気代がLCOSに占める割合が半分を超えることも明らかにした。システム全体の熱効率については、反応ガス・流動化ガスに用いる水蒸気の顕熱と潜熱の回収と、タービンの発電効率に大きく依存することが明らかとなった。2.SRCにおいて、類似の系としてsteam accumulatorを蓄熱設備としてバイオマス発電所に統合したシステムのLCOSも試算した。3. ORCについて類似の系として地熱発電に流動層蓄熱部を統合したシステムを構築して、蓄熱発電の経済性を試算した。4.流動層反応器を用いて、モデル粒子としてMgO粒子の水和反応を行った。MgO粒子(粒径350～500 μm)に流動化ガスである窒素と反応物である水蒸気を導入した際の粒子層の温度変化を測定した。粒子層初期温度・入口ガス温度を下げ水蒸気分圧を上げることにより反応率が上昇することを示した。5. 乾式前駆体作製法と酸化熱処理を組み合わせることで、蓄熱密度が500 kJ/L、融点190℃程度、過冷度ほぼゼロのZn-Sn系MEPCMの開発を達成した。

1。对于化学热储热颗粒（CAO/CA（OH）2/氧化铝）作为流体床的模型，在两种情况下估算了热效率和经济性：有机排名周期（ORC，涡轮机工作温度：90°C）和蒸汽排名（SRC，涡轮机工作温度约为90°C）（大约420°C）。结果，如果用于充电的电费为0.05美元/千瓦时，仅用于化学供热存储系统的存储储存成本（LCO）可以估计为0.92-2.4美元/kWhe（用于兽人），0.23-0.78 IS元/kWhe/kwhe。它还揭示了收费的电费占LCO的一半以上。已经揭示了整个系统的热效率在很大程度上取决于用于反应性气体和流化气体的蒸汽的明智热和潜热以及涡轮发电的效率。 2。在SRC中，我们还估计了将蒸汽蓄能器集成到生物质发电厂的系统中的LCO，作为供热设施作为类似系统。 3。对于兽人，构建了类似的系统，以将流化的床储存单元与地热发电集成在一起，并估算热存储发电的经济学。 4。使用流化床反应器进行MGO颗粒作为模型颗粒的水合。当MgO颗粒（粒径350-500μm）的氮颗粒（用氮气）引入时，粒子的温度变化（粒径为350-500μm），该氮是一种流化气体，蒸汽是一种反应物。结果表明，反应速率通过降低颗粒层的初始温度和入口气体温度并增加水蒸气压力来增加。 5。通过将干燥的前体制备方法和氧化热处理结合，我们已经达到了基于Zn-SN的MEPCM的发展，其热量存储密度为500 kJ/L，熔点约为190°C，几乎零过冷的水平。