基于离子液体的烟气余热回收存储系统研究

王军御，刘汉涛，梁骁聪

(中北大学能源动力工程学院，山西 太原 030051)

作者简介：王军御（1996 —），男，硕士研究生，主要研究方向为基于离子液体储热研究，w19834533997@163.com.

通讯作者：刘汉涛，男，教授，lht@nuc.edu.cn.

摘要：离子液体作为储热物质的研究绝大部分在于提高其储热密度，少有文献结合工程实例进行实验探究。以燃煤电厂的烟气热损失为背景，设计并搭建了一套储热系统，选用［Omim］［NTf2］、［Omim］［BF4］、［Omim］［PF6］作为导热和储热流体。此系统实现了离子液体对于烟气的热量吸收和存储。当模拟烟气混合气体温度为130.0 ℃时，3种离子液体的换热率达到最高，分别为41.9%、33.4%和24.1%。用热重分析（TG）和红外光谱（FTIR）对样品进行了表征，结果印证了离子液体具有较好的热稳定性（热分解温度均大于350.0 ℃）和化学稳定性，为离子液体煤电厂在烟气余热利用方面提供了实验依据。

关键词：烟气余热回收；储热系统；离子液体

中图分类号：TK11.+5   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2021)04-0097-04

节能减排是当今社会的趋势，在这个过程中面临着一个重大挑战便是寻求新的方式去储存和生产能源。离子液体是一种很有潜力的材料，它可以作为导热或储热的流体。一般由有机阳离子和有机或无机阴离子构成的在室温或室温附近（-30.0~50.0 ℃）温度下呈液态的离子化合物称为离子液体^［1］。与传统的导热或储热流体相比，离子液体的主要优点在于液态范围较宽、热稳定性和化学稳定性较好、具有不可燃性、极其低的蒸汽压、极强的可调节性^［2］。离子液体被广泛应用于电化学、催化、有机合成等领域^［3］。诸多研究都通过改变离子液体的阴阳离子结构^［4］或比例^［5］，来提高其自身的储热密度，少有文献结合工程实例来探究离子液体的储热效果。

在我国，燃煤锅炉在发电过程中的锅炉热效率比较差，造成的能源浪费不容小觑。燃煤锅炉的热损失主要包括锅炉自身热传导损失、煤炭不完全燃烧热损失、灰渣物理热损失、散热热损失和排烟热损失，其中排烟热损失所占的比重最大^［6］，约80%。锅炉的排烟温度是影响排烟热损失的主要因素，研究表明,排烟温度每降低10 ℃，发电煤耗减少2 g/(kW·h)左右，排烟热损失减少0.6%~1.0%^［7］。目前绝大部分锅炉排烟温度在115.0~130.0 ℃，普遍存在排烟温度高的问题，如果将这部分热量加以存储利用，可有效减少资源浪费^［8］。

为了探究离子液体对于烟气余热的吸收和存储能力，在实验室条件下设计、搭建了一套基于离子液体的烟气热量回收储存系统，通过对比3种咪唑基离子液体的温度参数及表征结果，评估离子液体作为传热流体的实际应用能力。