煤化學(xué)鏈燃燒鈣基復(fù)合載氧體的制備及性能研究.pdf

1、煤直接化學(xué)鏈燃燒技術(shù)受到了廣泛關(guān)注，該技術(shù)將載氧體與煤在燃料反應(yīng)器中直接接觸，以水蒸氣為氣化介質(zhì)，通過載氧體釋放的晶格氧來實(shí)現(xiàn)合成氣的還原反應(yīng)。載氧體制備是該技術(shù)工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文針對(duì)CaSO4載氧體在煤直接化學(xué)鏈燃燒應(yīng)用中存在的問題，通過添加助劑及惰性載體，制備了系列鈣基復(fù)合載氧體。在流化床內(nèi)，以水為流化氣化介質(zhì)對(duì)其性能進(jìn)行了探索，主要內(nèi)容如下:
　　(1)以工業(yè)級(jí)CaSO4和膨潤土為原料，采用機(jī)械混合造粒規(guī)?；苽淞?/p>

2、CaSO4/Bentonite復(fù)合載氧體。CaSO4含量為60wt.％的CaSO4/Bentonite載氧體具有高的反應(yīng)活性及抗磨損能力，磨損率為0.089％·h-1。在800～900℃，載氧體與煤反應(yīng)活性隨溫度升高而增強(qiáng)。反應(yīng)溫度為900℃時(shí)，氣體產(chǎn)物中CO2平均濃度為89.52％。七次循環(huán)反應(yīng)后，碳轉(zhuǎn)化效率在70％以上，CO2的平均體積含量保持在80％左右。X射線衍射分析表明，載氧體的還原產(chǎn)物為CaS，未生成CaO副產(chǎn)物。
　

3、　(2)將CaSO4/Bentonite載氧體浸漬在Fe(NO3)3溶液中，制備了Fe2O3為活性助劑的CaSO4-Fe2O3/Bentonite載氧體，考察了載氧體的煤化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)特性。反應(yīng)溫度為900℃時(shí)，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到95％所需的時(shí)間為20.8min，尾氣中CO2濃度為95.99％，載氧體表現(xiàn)出高的反應(yīng)活性。10次氧化/還原反應(yīng)之后，載氧體保持良好的循環(huán)反應(yīng)活性，氣體產(chǎn)物中CO2濃度保持在80％以上。高揮發(fā)分高灰分的煤種更適于煤化

4、學(xué)鏈燃燒技術(shù)，不同的煤種氣體產(chǎn)物中CO2濃度均保持在90％以上。此外，粒度分布曲線表明循環(huán)反應(yīng)中載氧體表現(xiàn)強(qiáng)的抗磨損能力。
　　(3)將CaSO4/Bentonite載氧體浸漬在K2CO3溶液中，制備了K2CO3修飾的CaSO4-K2CO3/Bentonite載氧體，考察了載氧體的煤化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)特性。900℃時(shí)，加入K2CO3后燃燒氣體產(chǎn)物CO2生成速率第4min時(shí)達(dá)到最大值，峰值達(dá)到0.45L·min-1，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到95％所