铜修饰铁矿石的化学链制氢特性实验研究

化学链制氢是一种耦合CO_2捕集的高效制氢技术,铁基载氧体常应用于化学链制氢技术。赤铁矿的反应活性低且易发生析碳导致氢气纯度低,本文通过浸渍法添加铜修饰铁矿石,提高反应活性和制氢纯度.实验在小型流化床上进行,考察了850℃下化学链制氢过程中铜修饰对载氧体的反应活性、制氢性能、循环反应性质和析碳现象的影响。结果表明,与铁矿石比较,添加铜修饰可以显著提高载氧体反应活性和氢气产量,并且铜的添加可以有效抑制析碳,获得高纯度的氢气。在循环过程中,铜修饰铁矿石展现出更好的循环稳定性。     

铜矿石吸氧释氧及化学链氧解耦燃烧反应研究

化学链氧解耦燃烧是一种新型燃烧方式。本文在小型流化床实验台上,进行天然铜矿石吸氧/释氧循环反应和与高平煤的化学链氧解耦燃烧反应性能研究,发现氧载体具有良好的吸氧/释氧性能和煤化学链氧解耦燃烧性能,反应前后载体化学组分较为稳定,结构多孔,天然铜矿石适合用于高温制氧和煤CLOU过程。     

金属载氧体可持续循环能力特性研究

在化学链燃烧技术中,可持续循环能力是判断载氧体性质优劣的一个非常重要的指标,决定载氧体的使用寿命和经济性.分别利用热天平、SEM、XRD实验研究了Fe和Cu基载氧体的持续循环能力.实验数据表明,制备后的金属载氧体无论是反应速率还是可持续循环能力都得到了大幅度提升;Fe基载氧体较Cu基载氧体具有更好的可持续循环能力.     

铜基改性载氧体固定床得-释氧特性研究

本文采用机械混合法制备Cu_6Si_4和Cu_6Fi_4载氧体,在固定床中进行20次失氧-得氧循环,然后在热重中进行一次释氧反应研究循环反应性能;还研究了浸渍法制备的复合载氧体CuO-NiO/SiO_2和CuO-NiO/TiO_2的循环反应性能,并辅以XRD、SEM实验表征。实验结果表明:在CuO中只加入惰性载体时,TiO_2比SiO_2更适合做CuO的载体;NiO能改性CuO/SiO_2载氧体,改善其抗烧结性提高循环反应性能;CuO-NiO/TiO_2载氧体循环多次后载氧量很低,循环反应性能低。     

煤基化学链燃烧过程中硫的演变

在双阶段流化床反应器内,基于溶胶凝胶法制备的Fe2O3/Al2O3氧载体研究了褐煤化学链燃烧过程中燃料硫的迁移路径及分布特性,并讨论了温度、过氧系数对燃料硫释放分布的影响.结果表明:所有工况下,氧载体均未出现被硫化的现象;在热解气化学链燃烧阶段,气相含硫物质以SO2和H2S为主,煤焦气化气化学链燃烧阶段绝大部分为SO2气体,部分来源于煤焦中CaSO4的分解。另外,部分燃料硫被碱金属固定于煤灰中。同时,提高温度和过氧系数都能导致SO2/H2S值和SO2释放量增大。     

基于水泥/CaO修饰铁矿石载氧体的煤化学链燃烧试验

煤化学链燃烧是一种基于CO_2零排放的新型燃烧方式。对铁矿石加以水泥/CaO修饰,在串行流化床上进行煤化学链燃烧试验,考察了修饰后的载氧体对煤转化特性及含N气体排放的影响。结果表明:相比于铁矿石载氧体工况,采用修饰铁矿石能够促进煤及煤气化产物在燃料反应器中的转化,从而提高CO_2捕集效率并降低额外耗氧率;采用修饰铁矿石减弱了燃料反应器中的还原性气氛,燃料反应器中的NO析出增加,而空气反应器中的NO析出减少。     

基于Fe_2O_3的煤化学链燃烧分级送风实验

为了缓解载氧体颗粒表面的烧结,本文提出在化学链燃烧过程中,对空气反应器进行分级送风。以Fe_2O_3为载氧体,在10 kW级串行流化床实验装置上进行煤化学链燃烧分级送风实验,探讨了一二次风的配比对两个反应器气体产物组成以及煤中碳的捕集效率的影响,利用SEM和BET对反应前后载氧体的物化性能进了分析。结果表明,分级送风方法能够有效地缓解载氧体的烧结程度,有助于载氧体在长时间使用过程中反应性能的维持。     

基于Fe2O3载氧体的煤化学链燃烧试验

采用流化床反应器并以水蒸气作为汽化一流化介质,研究了800～950°C内以Fe2O3为载氧体的煤化学链燃烧循环反应特性.实验表明,气态产物CO2的体积浓度(干基)随温度单调递增;CO、CH4的浓度在反应时间内呈单峰特性且随温度单调递减,CH4浓度值高于CO;H2被载氧体完全氧化.载氧体与水煤气化产物在温度高于850°C体现了高的反应活性,CO2干基浓度接近95%.反应器温度900°C时,气态产物CO2体积浓度随循环数而逐渐降低,CO、CH4浓度增加.     

基于赤铁矿载氧体的污泥化学链燃烧研究

基于污泥处置技术的减容化、无害化、稳定化和资源化的目的,本文首次采用化学链燃烧技术来处置污泥,实验基于赤铁矿载氧体在1 kW_(th)串行流化床上开展。研究了燃料反应器温度对污泥燃烧特性的影响,并对比了淮北无烟煤和污泥化学链燃烧特性的差异,以及考察了赤铁矿长期运行的物化性能。实验结果表明,在本实验的工况下,没有焦炭随载氧体进入到空气反应;随着燃料反应器温度的增加,污泥和煤的碳转化率均增加,但污泥的碳转化率要高于煤;同时,水蒸气的加入可提高污泥的碳转化率,但水蒸气的量对其影响较小;赤铁矿在长时间运行中,体现了良好的反应以及抗烧结性能。     

溶胶凝胶Fe2O3/Al2O3氧载体与甲烷的循环反应性研究

高性能的氧载体是化学链燃烧技术实施的关键.本文采用溶胶凝胶法制备的Fe2O3/A12Oa氧载体,在固定床反应器中研究了它与CH4/空气在900℃下的循环反应性,并利用XRD、ESEM和BET对反应前后的氧载体进行了物化表征.试验结果表明,溶胶凝胶法制备的Fe2O3/A12O3氧载体具有良好的循环反应能力.随着循环次数的...     

中温太阳能驱动天然气钙钛矿化学链燃烧实验研究

提出一种天然气基钙钛矿型氧化物化学链燃烧中温太阳能燃料转化方法,利用近400℃太阳热驱动天然气基的LaCu_(0.1)Ni_(0.9)O_3化学链燃烧,将太阳能转化为高品位燃料化学能。新方法不仅能利用低焦比的槽式聚光吸收反应器,而且降低了太阳能天然气热化学互补反应热品位。采用热重实验,开展天然气基LaCu_(0.1)Ni_(0.9)O_3反应与再生性能研究。研究结果表明:天然气-LaCu_(0.1)Ni_(0.9)O_3化学链燃烧的还原温度为350℃,氧载体最大释氧量为22%,多次循环反应之后氧载体的晶格结构和表面形貌均没有发生明显的变化。本文为开展中温太阳能与天然气热化学互补利用提供了新途径。     

基于废铁渣载氧体煤加压化学链燃烧试验研究

针对废铁渣载氧体,在小型固定床反应器上进行了燃煤加压化学链燃烧试验以及载氧体持续循环能力的研究,结果表明,压力增加抑制了煤的初始热解过程,提高了煤焦的气化过程以及气化产物与载氧体之间的反应.随着压力增加,CO2浓度和燃料的转化率增加,CO和CH4的浓度降低,载氧体的转化率也随压力的增加而增加.由于载氧体载氧能力一定,随...     

LaFe_(1-x)Ni_xO_3钙钛矿型氧化物用于甲烷化学链水蒸气重整

采用燃烧法制备了钙钛矿型氧化物LaFe_(1-x)Ni_xO_3(x=0.1、0.15、0.2、0.3)用于甲烷化学链水蒸气重整过程,通过两步分别获得合成气(H_2+CO)和H_2。在固定床反应装置上考察甲烷与载氧体的部分氧化过程以及还原态的载氧体与水蒸气的氧化反应过程。结果表明,CH4与LaFe_(1-x)Ni_xO_3载氧体恒温反应的最佳温度为800~850℃,反应的前10min甲烷与载氧体以部分氧化为主,主要生成合成气H_2和CO。10 min之后反应以CH4裂解为主。水蒸气氧化阶段,Ni的掺杂量为x=0.1和x=0.3时的H_2浓度最高,分别为7.2%和8.3%。     

载氧体燃烧联合循环部分负荷性能分析

本文对载氧体燃烧联合循环的部分负荷性能进行了研究,并与四种调节方式下的常规联合循环的部分负荷性能进行了比较.分析表明,载氧体燃烧联合循环的部分负荷性能优于压气机进口导叶(IGV)不可调的常规联合循环,但在IGV可调范围相同的条件下,常规联合循环的部分负荷性能优于载氧体燃烧联合循环.     

移动床内合成气化学链燃烧反应的实验研究

近年来,全球变暖带来的一系列问题,减少温室气体CO_2排放已成为全世界关注的焦点。化学链燃烧技术作为一项有前途的CO_2分离技术,已成为各国研究的热点。本文搭建了移动床反应器实验台,对以烧结矿为载氧体的合成气化学链燃烧反应过程进行了研究,获得了稳态工况下气体浓度随床高的变化趋势,并分析了反应温度、烧结矿颗粒粒径、气固流量比对反应的影响。结果表明:自移动床底部到顶部,还原气体浓度逐渐下降;随着温度的升高,合成气转化率有明显的提高;烧结矿载氧体颗粒粒径减小,合成气转化率增加;气固流量比的减小可提高合成气转化率。     

钙基载氧体煤化学链燃烧脱硫试验研究

在钙基载氧体燃煤化学链燃烧技术过程中由于煤气化产物与载氧体之间的副反应导致反应过程中产生大量的SO₂气体。本文选择MAC铁矿石,CaO和石灰石作为脱硫剂,在小型加压固定床上研究不同温度、压力、Ca/S比条件下SO₂气体的脱除问题。结果表明,单独采用CaSO₄载氧体时,随温度升高SO₂气体浓度逐渐增加。添加铁矿石后,SO₂排放浓度降低,主要与Fe₂O₃能够催化抑制CaSO₄分解有关。添加CaO和石灰石脱硫剂后,随温度、压力以及Ca/S比增加,两种脱硫剂的脱硫效率均增加,且在相同的实验条件下得到的CaO的脱硫效果更佳。     

污泥和准东煤的化学链燃烧实验研究

化学链燃烧是一种具有CO_2内分离的新型燃烧技术。基于天然铁矿石载氧体在1 kWth的串行流化床上进行了污泥和准东煤化学链混合燃烧实验。探究燃料反应器温度对碳转化率和反应器口体积分数的影响。在批次流化床上进行了固体燃料气化和热解实验。实验结果表明反应器温度由800到930℃,反应器出口的CO_2体积分数上升,CO和CH4降低,碳转化率升高。在整个温度范围内,相比于污泥,混合燃料对应的CO_2体积分数,但碳转化率低。在930℃时,混合燃料的碳转化率可以达到90%左右。准东煤中钠含量较高,但在连续运行过程中无烧结和团聚等问题出现,这主要归结于燃料混合导致的钠含量的降低以及高熔点钠化合物的生成。     

基于钾基修饰的赤铁矿煤化学链燃烧

采用流化床反应器以水蒸气作为气化介质,以K₂CO₃修饰后的铁矿石作载氧体,进行煤化学链燃烧还原试验。结果表明,钾基铁矿石对水煤气反应及CO变换反应有明显的催化效果,大大提高反应速率,缩短反应平衡时间,有利于提高CO₂体积份额。随着载氧体中K₂CO₃负载量由0%增加到20%,碳转化平衡时间逐步缩短,煤在58 min内的碳转化率呈逐渐增加趋势,CO2体积份额呈先增大后减小趋势,在6%K₂CO₃负载量时达到最大值。SEM结果显示钾基铁矿石表面呈一定烧结状态,铁矿石中K₂CO₃负载量不宜过高。     

钙基复合载氧体的化学链燃烧循环实验研究

在固定床实验台架上,研究了用浸渍制备的CaSO4复合载氧体与一氧化碳的反应特性。循环实验结果表明添加助剂可大幅度提高CaSO4的反应活性;随着温度的升高,SO2急剧增加,而COS无明显变化;在850℃时含Ni—Fe的载氧体在等生成CO2能力下的硫损失率最小。通过一系列的表征手段,分析了反应前后载氧体组分,表面结构的变化...     

煤基化学链燃烧技术的Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体研究

直接以煤为燃料的化学链燃烧是解决中国燃煤CO_2排放的一种潜在技术,关键问题之一是难以气化和氧化的煤焦与氧载体之间的固固还原反应。本文基于溶胶-凝胶法,利用Al(OC_3H_7)_3和Fe(NO_3)_3·9H_2O制备了12种不同的氧载体,并用XRD、SEM、BET等对其物化性质进行了表征,发现烧结温度以低于1200℃为宜。选择6种不同参数(活性Fe_2O_3质量含量、烧结温度和烧结时间)的Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体,在热重中研究了它们与煤焦的反应性能,结果表明,在880℃左右时,氧载体与煤焦快速反应,首先快速还原成Fe_3O_4,然后有一部分FeO出现。综合各方面因素,选用F6A1116氧载体(60%Fe_2O_3含量,1100℃烧结6 h)进行与煤焦/空气的多次循环实验。结果表明,氧载体没有杂质物相生成,表现了良好的循环反应性。反应后氧载体表面发生了一定程度的烧结现象,但仍维持孔隙结构。这些实验结果初步证明,基于Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体、燃用固体燃料煤焦的化学链燃烧技术是可行的。