銅基載氧體氧解耦性能與燃燒特性分析.pdf

1、近年來，由于全球溫室效應(yīng)的災(zāi)害性影響，各國都在研究能夠控制并且回收CO2的新型燃燒技術(shù)。其中，化學(xué)鏈氧解耦燃燒技術(shù)(CLOU)便是能夠有效控制CO2排放并且適合于固體燃料燃燒的新型燃燒工藝，通過特殊的載氧體在燃料反應(yīng)器和空氣反應(yīng)器中循環(huán)釋氧吸氧，采用梯級反應(yīng)方式實現(xiàn)了常規(guī)固體燃料直接觸氧的燃燒反應(yīng)，這種燃燒工藝不僅可以提高燃燒反應(yīng)效率，控制含氮污染物的排放，同時能夠大量且低能耗地回收CO2。
　　本文首先在Aspen Plus平臺

2、上搭建化學(xué)鏈氧解耦燃燒系統(tǒng)以及常規(guī)觸氧反應(yīng)燃燒系統(tǒng)，通過相同邊界參數(shù)的設(shè)定，比較了兩種系統(tǒng)在煙氣成分方面上的差異，同時進(jìn)行了系統(tǒng)能量分析與(火用)分析，進(jìn)一步確定了系統(tǒng)在(火用)損失以及(火用)效率方面的異同，結(jié)果顯示化學(xué)鏈氧解耦燃燒系統(tǒng)在煙氣成分上可以實現(xiàn)高濃度CO2氣體的生成，同時在燃燒熱效率以及(火用)效率等方面較常規(guī)燃燒系統(tǒng)也有提高。
　　本文采用溶膠凝膠法以及石墨成粒浸漬法制備了以ZrO2和Y2O3為惰性載體的銅基載氧體

3、，并利用TGA、XRD以及SEM等實驗設(shè)備進(jìn)行了載氧體的物相結(jié)構(gòu)以及釋氧反應(yīng)性能特性分析，同時考察了載氧體的循環(huán)穩(wěn)定性。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用兩種方法制備的載氧體在物性成分方面只有CuO以及相應(yīng)的惰性載體，無其它雜質(zhì)存在，純凈度符合實驗要求。在釋氧反應(yīng)性能方面，采用溶膠凝膠法制備的CuO/ZrO2載氧體釋氧性能較好，在相同的高溫反應(yīng)條件下釋氧反應(yīng)率最快，同時對CuO氧平衡分壓改進(jìn)效果較好，在相同氧氣分壓下釋氧溫度較低，易于氧氣的釋放。在循環(huán)穩(wěn)

4、定性方面，采用石墨成粒浸漬法制備的CuO/ZrO2循環(huán)穩(wěn)定性更佳，在多次的釋氧吸氧反應(yīng)后仍能保持較高的釋氧量。利用SEM對載氧體微觀結(jié)構(gòu)的觀測表明，其循環(huán)反應(yīng)后釋氧性能的降低主要是因為載氧體顆粒之間形成了燒結(jié)，影響了氧氣的有效釋放。
　　在搭建的固定床燃燒實驗臺上，對四種銅基載氧體與煤進(jìn)行了固定床燃燒實驗，利用氣相色譜儀測定了燃燒過程中出口煙氣的成分和濃度，研究載氧體與煤反應(yīng)時的釋氧反應(yīng)程度，發(fā)現(xiàn)采用溶膠凝膠法制備的CuO/ZrO