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化学链燃烧铜基载氧体的制备及反应性能研究

发布时间:2025-07-26 15:12
  煤炭是我国的主要能源。煤炭的大量燃烧造成大气CO2浓度上升,从而导致温室效应,冰川融化海平面上升等环境问题。因此开发高效的CO2捕集技术迫在眉睫。化学链氧解耦技术是一种新型的燃烧技术,能够高效的捕集CO2,且能耗较低,还可有效的减少硫氮污染物的排放。载氧体的开发是化学链氧解耦技术的关键。铜基载氧体具有高反应活性和高载氧量的特点,但Cu O的熔点较低,在燃烧过程中易出现烧结团聚等现象,将导致其反应活性降低乃至完全失活。因此,本文对铜基载氧体的化学链燃烧性能、失活机理及反应动力学特性进行了研究。本文通过溶胶凝胶法制备了四种铜基双金属复合载氧体(80Cu20Mn,40Cu60Fe,60Cu40Co,60Cu40Ni),测试了载氧体的吸氧释氧性能及气体燃料和煤焦的化学链燃烧性能。结果表明,80Cu20Mn,40Cu60Fe和60Cu40Ni的吸氧释氧循环稳定性良好,而60Cu40Co吸氧释氧性能随着循环次数的增加显著降低。对于CO气体燃料的化学链燃烧实验,80Cu20Mn的CO转化率保持稳定,而其他三种载氧体的CO转化率均出现下降...

【文章页数】:74 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

图1.1化学链燃烧原理图[9]

图1.1化学链燃烧原理图[9]

化学链燃烧(CLC)是一种无焰燃烧技术。在燃烧过程中,燃料不与空气直接接触,其燃料在燃料反应器(FR)中与载氧体(Oxygencarrier-OC,MexOy)所提供的氧原子完成燃烧过程,得到的产物主要是CO2与水蒸气,易于分离,捕集[8]。被完全还原的载氧体进入空气反应器(A....


图1.2化学链氧解耦燃烧原理图[9]

图1.2化学链氧解耦燃烧原理图[9]

在传统化学链燃烧技术中,由于煤等固体燃料的气化过程反应速率较低,固体燃料的化学链燃烧反应性能受到限制。因此,2009年瑞典科学家Mattisson等提出了一种有利于固体燃料燃烧的新型化学链燃烧技术—化学链氧解耦燃烧技术(ChemicalLoopingwithoxygenu....


图1.3铜基载氧体中各种载体的临界质量分数与表面能的关系

图1.3铜基载氧体中各种载体的临界质量分数与表面能的关系

Xu[55]等人通过机械混合法制备了4种CuO/水泥载氧体,并在流化床上对这4种载氧体进行了性能评价。结果表明CuO/水泥中CuO含量45wt%时没有烧结现象。并根据齐纳扎钉力理论进一步扩展,并总结了铜基载氧体中各种载体临界质量分数与表面能的关系。见图1.3。1.3.5锰基载....


图1.4燃料反应器和空气反应器中气态硫化物浓度随反应器温度变化图[89]

图1.4燃料反应器和空气反应器中气态硫化物浓度随反应器温度变化图[89]

Shen[89]等人通过研究发现,在燃料反应器中,较高的温度会促进SO2的生成,而SO2的生成也加速了CO与SO2反应产生COS,如图1.4所示。并且不同种类的载氧体对硫化物的生成也有一定的影响。NiO是煤中硫转化为SO2反应性最高的载氧体,其次是CuO和Fe2O3。H2S主要产....



本文编号:4058657

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