钙铜、铁铜双组分复合载氧体的化学链燃烧性能研究

摘要

在世界各国对CO2减排高度重视的情况下，CO2捕集技术，尤其是化学链燃烧技术日益受到各国的关注。对于煤炭资源丰富的中国，固体燃料化学链燃烧技术的研究显得尤为重要。该技术中载氧体与固体燃料直接混合，通过载氧体的氧化还原来实现燃料的完全燃烧。载氧体的选择和改性是该技术研究的重要内容之一。本文针对单组分CaSO4载氧体和Fe2O3载氧体在固体燃料直接化学链燃烧应用中低反应活性等问题，通过添加惰性载体及CuO进行改性。制备了两种含铜双组分复合载氧体，并在流化床中对载氧体性能进行考察，主要内容有以下两部分：
　　（1）钙铜复合载氧体
　　本文以工业级CaSO4以及活性组分CuO前驱体硝酸铜为原料，膨润土为惰性载体，利用机械混合法制备了钙铜复合载氧体。钙铜复合载氧体在氧化还原反应后活性组分没有转化成惰性物质，活性组分稳定。添加CuO后，反应的碳转化率、尾气中CO2浓度和煤的燃烧效率均增加，载氧体反应活性提高。CaSO4:CuO质量比为10:1.5时复合载氧体的反应活性更高。CaCu1.5载氧体在相对低的反应温度850℃下，能够保持较高的反应活性，碳转化率达到91.27％，CO2平均浓度达到89.34%。CaCu1.5载氧体与神木煤进行十次循环反应，未发现有烧结现象，且碳转化率均保持在93%以上，CO2平均浓度保持在85%以上，燃烧效率保持在86%以上，表现出较高的循环反应活性。
　　（2）铁铜复合载氧体
　　本文以活性组分Fe2O3和CuO的前驱体硝酸铁和硝酸铜为原料，凹凸棒为惰性载体，利用溶胶-凝胶法制备了铁铜复合载氧体。铁铜复合载氧体在煅烧后以及还原反应后活性组分没有转变成其他惰性物质。CuFe2O4/ATP与曲靖褐煤反应，热解反应阶段与化学链燃烧反应阶段碳转化速率峰值较Fe2O3/ATP载氧体均增加，具有更高的反应活性。在反应温度为850℃时，CuFe2O4/ATP与曲靖褐煤进行十次循环反应，碳转化率均在94%以上，CO2平均浓度在93%以上，表现出较高的氧化还原活性和优良的循环性能。循环反应前后，载氧体粒径更加均一，且中值粒径减小较少，载氧体抗磨损性较好。铁铜复合载氧体燃料适用性广，更适用于褐煤、咖啡渣等高挥发分的燃料。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

符号说明

1文献综述

1.1课题背景

1.2二氧化碳分离技术简介

1.3化学链燃烧技术的研究进展

1.4本章总结及展望

1.5本文的研究内容和创新点

2钙铜复合载氧体化学链燃烧反应特性的研究

2.1引言

2.2载氧体样品的制备

2.3 实验部分

2.4结果与讨论

2.5本章小结

3铁铜复合载氧体化学链燃烧反应特性的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录

声明