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作者：陆勇;李林;孙镇坤;段伦博;
单位：东南大学能源与环境学院东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室;
摘要：流化床反应器（FBR）作为碳捕集与封存（CCS）及工业脱碳的核心技术，凭借其高效传热传质、操作灵活及规模化潜力，已成为降低工业CO_2排放的关键路径。系统梳理了FBR在燃烧前、中、后三阶段的碳捕集技术进展：燃烧前阶段通过气化工艺将固体燃料转化为高纯度合成气，结合钙基吸附剂强化CO_2分离效率；燃烧中碳捕集技术聚焦富氧燃烧与化学链燃烧（CLC），利用流态化特性优化燃烧条件，实现烟气中CO_2体积分数提升至80%以上；燃烧后技术则依托钙循环（CaL）与碱基吸附剂循环，通过FBR的连续操作实现高效吸附-再生循环。此外，太阳能与电加热技术的创新融合进一步拓展了FBR的低碳应用场景——太阳能驱动的高温煅烧与钙循环耦合可减少化石燃料供热产生的CO_2排放并降低30%的能耗，而电加热流化床通过精准温控与快速响应特性，为生物质气化、吸附剂再生及水泥煅烧等过程提供零碳解决方案。然而，FBR的规模化推广仍面临多重瓶颈：吸附剂循环稳定性不足（如烧结导致的孔隙结构坍塌与表面钝化使得钙基材料经10次循环后活性下降40%）、设备磨损与高温腐蚀（SiC涂层可降低70%磨损率但仍需优化）、高能耗（煅烧需900～950℃）及工艺集成复杂性（如CLC需同步控制燃料反应器、空气反应器与载氧体循环倍率）。面向碳中和目标，未来研究需多维度突破：(1)开发高稳定性吸附材料（如纳米改性钙基吸附剂、金属有机框架（MOF）材料）；(2)设计多级集成反应器（如鼓泡-输运耦合系统）以优化传质与热管理；(3)结合CFD多尺度建模与AI实时控制，提升系统动态响应能力；(4)推动跨领域协同创新，政策层面需完善碳定价机制、加大试点项目资助，并通过国际合作加速技术标准化进程。通过融合可再生能源、智能控制与材料创新，FBR技术有望在电力、水泥、钢铁等高碳行业实现深度脱碳，为全球能源结构转型提供兼具经济性与可持续性的技术支撑。
关键词：流化床反应器;;碳捕集与封存;;脱碳技术;;太阳能;;电加热
基金资助：国家自然科学基金资助项目（U22A20435）;; 东南大学科研启动基金资助项目（RF1028623358）
