工业固废高温颗粒储热材料的特性研究与循环利用策略

本文系统研究了钢渣、高炉渣(BFS)、锅炉底渣(BBS)和煤矸石(CG)作为高温固体颗粒储热材料(SPTES)的可行性，通过热稳定性测试（1000°C/8h）和热循环测试（50次25-1000°C循环），证实预处理后的BFS、BBS和煤矸石灰(CGA)具有优异的热稳定性（2931 MJ·m?3储能密度）和FBHE（流化床换热器）兼容性，为固废资源化与低成本长时储能技术开发提供新思路。

　　

Highlight

作为新一代低成本长时储能技术，固体颗粒储热(SPTES)具有高效率、地理独立性等优势。本研究创新性地聚焦可流化颗粒尺寸(<1 mm)，通过热稳定性测试和50次热循环测试，评估了四种工业固废颗粒作为高温SPTES材料的适用性。

材料特性

如表1所示，优质SPTES材料需满足热稳定性、储能特性和流化行为等核心指标。实验样本包括钢渣、高炉渣(BFS)、锅炉底渣(BBS)和煤矸石(CG)，重点关注其化学组成、晶体相变和微观形貌演变。

颗粒团聚现象

如表2所示，钢渣在热测试后出现严重团聚，导致流化床换热器(FBHE)内局部过热而被淘汰。而预处理后的BFS、BBS和煤矸石灰(CGA)表现出卓越的抗团聚性能，平均体积储能密度分别达2931 MJ·m^?3、2670 MJ·m^?3和2797 MJ·m^?3（25-1000°C）。

结论

研究表明，预处理后的BFS、BBS和CGA兼具热稳定性、耐久性和突出热物性，其"变废为宝"策略既符合循环经济发展目标，又为FBHE系统提供了高性能储热材料解决方案。