基于铁酸钙载氧体的稻壳化学链气化反应特性

铁酸钙载氧体(CaFe2O4/Ca2Fe2O5,简称CF)具有弱氧化性,在化学链气化过程中对CO选择性高,且可以通过碳酸化反应捕集CO2,提高合成气的低位发热量。分别在热重分析仪和固定床反应器上对基于铁酸钙载氧体的稻壳（简称R）化学链气化反应特性进行研究,分析铁酸钙载氧体与CO2的碳酸化反应特性,考察铁酸钙载氧体与稻壳的质量比(mCF/mR)、反应温度和循环反应次数对稻壳化学链气化特性的影响,并采用XRD和SEM等手段对载氧体进行表征。结果表明：当反应温度为370~840 ℃时,铁酸钙载氧体与CO2发生碳酸化反应;当反应温度为800 ℃、mCF/mR =0.73时,反应器出口合成气的CO2产率较低,低位发热量最高;经过10次化学链循环气化反应,CaFe2O4循环再生能力良好,但铁酸钙载氧体的碳酸化反应性能下降。     

CuFe_2O_4载氧体的释氧特性及其对煤化学链气化的影响

采用燃烧合成法制备了CuFe_2O_4载氧体材料,通过TGA和流化床研究了CuFe_2O_4载氧体在不同温度下的释氧特性及其对煤化学链气化的影响,并对载氧体物相组成的变化规律进行了XRD分析.结果表明,低于1 179.7℃时,CuFe_2O_4中最多有16.7%的晶格氧转化为气相氧;在750～950℃内,CuFe_2O_4晶体晶格畸变产生氧缺陷是导致释氧的主要原因,随着温度升高,载氧体的失氧度从0.033增加到0.40;与新鲜的CuFe_2O_4载氧体相比,载氧体失氧度越高越有益于H2的产生,但同时氧传输量下降,导致碳转化率的降低.     

化学链空气反应器数值模拟

空气反应器是化学链装置重要的反应器之一,空气反应器内的气固流动对化学链燃烧效率有重要影响,采用计算流体力学对带有内构件的空气反应器进行数值模拟,并研究了内构件厚度、数量和内构件之间的距离对气固流动的影响,内构件对颗粒浓度径向分布的改善采用标准差和径向非均匀指数评价.径向非均匀指数的变化趋势显示中等厚度的内构件作用范围较大,多个内构件的组合能够有效增大内构件的作用范围,适当增加内构件之间的距离有利于扩大内构件作用范围.     

基于Fe基载氧体的生物质化学链燃烧试验研究

化学链燃烧技术(CLC)是一种含有CO2内分离的新型燃烧技术。以Fe2O3为载氧体,在10 kWth级串行流化床上进行了生物质化学链燃烧的试验研究,探讨了燃料反应器温度、生物质进料量和水蒸气量对2个反应器(燃料反应器+空气反应器)气体产物组成的影响。结果表明较高的反应器温度虽然有助于速控步(即气化反应)的进行,但是受载氧体的载氧率和颗粒循环速率的影响反而不利于CO2捕集。随着生物质进料量的增加,燃料反应器需氧量的上升,不利于燃料反应器CO2的捕集。而水蒸气量的增加有利于燃料反应器CO2的捕集,但是同时也导致H2的出现。     

生物质催化热解气化热重分析研究

采用热重分析与气相色谱分析(TG-GC)相结合的方法,开展了以麦秸为主要研究对象的生物质催化热解气化实验研究,探讨了以NiO和CaO为催化剂,水蒸气气氛下的麦秸挥发分析出特性、半焦的气化特性、气化反应动力学特性以及催化剂对麦秸气化产物的影响.实验结果表明麦秸水蒸气气氛下的反应活性明显提高,气化反应过程中热解阶段视为一级反应,半焦气化视为缩核反应.非催化条件下麦秸的半焦气化在800℃以上才进行,添加NiO与CaO均促进了麦秸与水蒸气的气化反应,提高了气化过程的碳转化率和反应速率,但二者对半焦气化的促进机理以及气体产物的催化选择性有明显差异.添加NiO时H2产率最大,达到34mol/kg麦秸,且使气化反应温度明显降低.添加CaO不仅促进了H2和CO的生成,而且CH4产率也明显提高,表明CaO更有利于大分子碳氢化合物的裂解.     

二氧化碳减排及利用的现状及发展

化石燃料的燃烧是人类排放CO2的主要来源。对近几年新兴的CO2减排及利用技术进行了总结和分析,并重点介绍了一种新型CO2减排技术——基于循环载氧体的化学链燃烧技术。化学连燃烧通过不同品位能的梯级利用,具有比传统燃烧方式更高的能源利用效率,而且在CO2富集、污染物协同控制方面具有优越性。     

石油焦在旋风预燃烧的试验研究

研究工作着眼于利用石油焦作为燃油锅炉的替代燃料.内容包括2个部分:第一部分研究了石油焦的基本性能及其着火燃烧特性,以及为满足用户特殊要求而开发的旋风预燃室建立了热态试验装置,进行了燃烧石油焦粉的一系列试验;第二部分为在同一预燃室内对燃烧水-石油焦浆进行的试验研究,研究了水-焦浆流动特性合理配比以及水-焦浆在燃烧室内的燃烧情况.并对燃烧室特性、试验结果进行了分析.试验显示该预燃室能够在较低的预热空气温度下成功地燃烧石油焦粉,稍作改动后又能成功地燃烧水-石油焦浆.试验结果对利用石油焦作为锅炉替代燃料具有参考价值.图11表5参3     

生物质气化制取合成气的模拟

阐述了利用串行流化床制取生物质合成气的技术,该技术将生物质气化过程与燃烧过程分开,气化反应器和燃烧反应器之间通过床料进行热量传递,并通过生物质补燃实现自供热。利用ASPEN PLUS软件建立了串行流化床制取合成气的模型,通过将模拟数值与实验结果相比较,验证了模拟研究的可行性。重点研究了气化温度、水蒸汽与生物质的质量配比(S/B)对制取生物质合成气的影响。结果表明,为获取较高品质的生物质合成气并得到较高的碳转化率、气化份额和合成气产率,气化温度以650～800℃为宜,S/B应在0.2～1.0之间。     

化学链燃烧钙基载氧体的竞争反应热力学分析

化学链燃烧能在化石燃料燃烧能量释放的同时有效分离CO2.以CaSO4作为载氧体,在CO和H2作为还原剂的条件下,对CaSO4的氧化-还原反应进行了基于吉布斯最小自由能化学反应的理论计算,绘出化学反应的平衡相图,分析出在氧化态和还原态下平衡相图中都有CaSO4,CaS和CaO稳定存在的区域.通过控制温度扣气体反应物的浓度,就可以得到在化学链燃烧中所需要的CaS和CaSO4的稳定区.