摘要:化学链氧解耦燃烧(Chemical-Looping with Oxygen Uncoupling,CLOU)是一种新型燃烧方式,与传统化学链燃烧(Chemical-Looping Combustion, CLC)的不同点在于,氧载体可在一定温度及氧分压下吸收/释放气态O2,而在燃料反应器中燃料可直接与气态O2 发生燃烧反应。本文在小型流化床实验台上,进行天然铜矿石吸氧/释氧循环反应性能研究,实验结果表明铜矿石氧载体具有良好的吸氧/释氧性能。进而,以天然铜矿石为氧载体,针对三种典型反应器温度(850 ℃, 900 ℃, 950 ℃),研究了典型无烟煤(高平煤)的化学链氧解耦燃烧特征,实验结果表明,燃料反应器出口主要为CO2,而CO 、H2和CH4 等可燃气体浓度极低(均小于0.5%),CO2 气产率接近99%,CO2 捕集效率接近99%;随着反应器温度提高,燃料中碳转化速率增加,燃烧速率加快,而CO2 捕集效率影响不大;在惰性气体(N2)中混入少量水蒸气作为流化气体,由于水蒸气可促进煤气化过程,从而可以适当促进这种无烟煤的碳转化速率,反应器温度越高,促进程度越高,但也可能增加出口其他可燃气体浓度。对反应前后的氧载体进行XRD 及ESEM 分析,发现新鲜氧载体、释氧后重新氧化的氧载体、进行煤化学链氧解耦燃烧后重新氧化的氧载体的化学成分均主要为CuO和CuFe2O4,载体化学组分较为稳定,但重新氧化后载体颗粒的表观状态呈现更多多孔结构,有利于载体非均相反应和循环适用。总之,现有实验结果表明,天然铜矿石氧载体适合用于高温制氧和煤CLOU 过程。