化学链燃烧技术中载氧体的最新研究进展
中国化学链燃烧技术研发进展与展望
中国化学链燃烧技术研发进展与展望目录一、内容简述 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究意义 (3)二、中国化学链燃烧技术的发展历程 (5)2.1 技术起源 (6)2.2 技术发展阶段 (7)三、化学链燃烧技术的核心原理 (8)3.1 化学链燃烧技术的定义 (9)3.2 核心原理 (10)四、中国化学链燃烧技术的研发进展 (11)4.1 能量利用效率提升 (12)4.2 系统污染物减排 (13)4.3 新型催化剂的研发与应用 (15)4.4 工程化应用的突破 (16)五、中国化学链燃烧技术的应用现状 (17)5.1 工业领域的应用 (18)5.2 科研领域的应用 (19)5.3 其他领域的探索 (20)六、中国化学链燃烧技术的市场前景 (21)6.1 市场需求分析 (22)6.2 市场竞争格局 (23)6.3 发展趋势与挑战 (24)七、中国化学链燃烧技术研发的挑战与对策 (26)7.1 技术难题及攻克策略 (27)7.2 人才培养与团队建设 (28)7.3 政策支持与产业环境 (29)八、结论与展望 (30)8.1 研究成果总结 (31)8.2 未来发展方向 (33)8.3 对中国化学链燃烧技术的期许 (34)一、内容简述研发背景：介绍化学链燃烧技术的起源、发展及其在能源领域的应用价值，阐述中国在这一领域的研究意义。
研发进展：详细介绍中国在化学链燃烧技术研发方面所取得的成果，包括技术突破、研究成果、应用实例等。
技术原理：阐述化学链燃烧技术的基本原理，包括化学反应过程、关键要素等，以便读者更好地理解该技术。
现状分析：对中国化学链燃烧技术的当前状况进行全面评估，包括技术成熟度、产业应用、市场竞争等方面的分析。
展望未来：结合国内外形势和技术发展趋势，对中国化学链燃烧技术的未来发展方向进行展望，包括技术创新、产业应用、政策支持等方面的预测。
挑战与对策：分析中国在化学链燃烧技术研发及产业化过程中面临的挑战，如技术瓶颈、产业政策支持、资金投入等，并提出相应的对策和建议。
化学链燃烧技术中载氧体的最新研究进展
化学链燃烧技术中载氧体的最新研究进展刘杨先,张 军,盛昌栋,张永春,袁士杰(东南大学能源与环境学院,江苏南京210096)摘要:介绍了化学链燃烧(CLC)技术的基本概念,指出了其具有在燃烧过程中捕获高浓度CO 2,同时消除大气污染物(NO x )等优点。
载氧体的性能对其应用非常关键。
总结了该领域最近几年新开发的单金属氧化物、复合金属氧化物以及非金属氧化物载氧体的最新研究进展。
对具有广泛应用前景的固体燃料化学链燃烧技术及其合适的载氧体做了综述。
最后,对化学链燃烧技术中与载氧体相关的重点问题做了展望。
关键词:化学链燃烧;二氧化碳捕获;载氧体;复合金属氧化物;非金属氧化物;固体燃料中图分类号:TK16文献标识码:A文章编号:0253-4320(2008)09-0027-06Advances in oxygen carriers in chemical looping combustion technologyLIU Yang xian ,Z HANG Jun,SHE NG Chang dong,Z HANG Yong chun,YU AN Shi jie(School of Energy &Environ ment,Southeast Universi ty,Nanjing 210096,China)Abstract :The basic concept of chemical looping combustion (CLC)is introduced,and its advantages which can lead both to capture of high concentraed carbon diox ide and simul taneous removal of atmospheric contaminants (NO x )are pointed ou t.The performance of oxygen carriers is the key to i ts application.The new research advances in oxygen carriers in several recent years,including single metal oxides,multiplex metal oxides,non metal oxides are given.A review of p romising solid fuels chemical looping combustion technology and appropriate oxygen carr iers is done.At last,some i mportant aspects related to oxygen carriers in the chemical looping combustion technology are pu t forward.Key w ords :chemical looping combustion (C LC);CO 2capture;oxygen carriers;multiplex metal oxides;nonmetal ox ides;solid fuels收稿日期:2008-05-29基金项目:国家自然基金国际合作项目(50721140649);华中科技大学煤燃烧国家重点实验室开放基金项目(200502)作者简介:刘杨先(1984-),男,硕士生;张军(1963-),男,教授,博士生导师,研究方向为电厂污染控制,li uyangxi an1984@ 。
化学链燃烧技术中载氧体的研究进展
化石 燃料 燃 烧而 产 生 的二氧 化碳 对 于全球 气 候变 暖 的影 响 ， 已经 成 为一 个 国际 间广 泛关 注 的话题 。为 了解 决持续 增长 的能源 需求 和环 境 问题 ， 人类 需要 综合 考虑 能源 转 化 ，二 氧化碳 的经 济 性捕 集 ．运 输 以及 安 全 贮存 等 问题 ［ ” 。ｌ ９ ８ ３ 年 德 国 科 学家 Ｒ ｉ ｃ ｈ ｔ ｅ ｒ 等 ｌ 首次 提 出化 学链 燃 烧 的 概 念 ，化 学链 燃 烧（ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ １ ． Ｌ ｏ ｏ ｐ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ， 简称Ｃ Ｌ Ｃ ） 技 术 是 一 种 能 实 现Ｃ Ｏ ２ 内 分 离 的 高 效燃 烧 技术 。其基 本原 理 是将传 统 的燃 料 与空 气直接 接 触 的燃烧 借助 于 载氧 体 的作用 而 分解 为２ 个气 固反 应 ， 燃 料与 空气 无 需接触 ，由载 氧体 将空 气 中 的氧传 递到 燃料 中 。 Ｃ Ｌ Ｃ系 统 包 括 两 个 连 接 的 流 化 床 反 应 器 ： 空 气 反 应 器 （ ａ ｉ ｒ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ） ￣ 燃料 反应 器（ ｆ ｕ ｅ ｌ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ） ， 固体 载 氧体在 空 气反应 器 和燃 料反 应器 之 间循 环 ，燃 料进 入燃 料反 应 器后 被 固体载 氧体 的晶格 氧氧 化 ， 由于没 有 空气 的稀 释 ，产物 纯 度很 高 。 目前载 氧体主 要 包括 金属 载氧 体 和非 金 属载 氧体 两 大类 ，其 中金 属载 氧体 主 要包 括镍 基 、铜 基 、铁 基 、钴基 、锰 基等 载 氧体 ； 非金属 载氧 体 主要 包括 钙基 （ Ｃ ａ Ｓ Ｏ ４ ／ Ｃ ａ Ｓ １ 、 钡 基（ Ｂ ａ Ｓ Ｏ ４ ／ Ｂ ａ Ｓ ） 和 锶基（ Ｓ ｒ Ｓ Ｏ ｄ Ｓ ｒ Ｓ ） 等 载氧 体 ，其 中钙 基载 氧体 是 目前 研 究最 多 的非金 属载 氧体 。评价 氧载 体 的性能 指标 一 般包 括 ：与燃 料 的反应 性 能 、 载氧率、 循 环 能力 、 机械 强 度 、抗 烧 结能 力 、价格 和 环保 性能 等 。
《2024年基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳生成研究》范文
《基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳生成研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和环境保护意识的提高，煤的清洁高效利用已成为当今能源科学领域的重要研究课题。
传统的煤燃烧方式由于排放大量污染物，对环境造成了严重的压力。
因此，开发新型的煤燃烧技术，特别是化学链燃烧技术，成为了科研工作者的关注焦点。
本篇论文旨在研究基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃（PAHs）和积碳的生成情况。
二、铁基载氧体煤化学链燃烧技术概述铁基载氧体煤化学链燃烧技术是一种新型的煤燃烧技术，其核心在于使用铁基载氧体在低氧条件下与煤进行反应。
该技术具有高效、清洁、低污染等优点，是未来煤清洁利用的重要方向。
三、CO2低氧稀释对燃烧过程的影响在铁基载氧体煤化学链燃烧过程中，引入CO2进行低氧稀释对燃烧过程有显著影响。
CO2的加入不仅降低了氧气浓度，从而降低了NOx等污染物的生成，还影响了煤的燃烧速率和煤焦的形成过程。
这些变化对多环芳烃和积碳的生成有直接的影响。
四、多环芳烃（PAHs）的生成研究多环芳烃是煤燃烧过程中的重要产物之一，具有强烈的致癌性。
在铁基载氧体煤化学链燃烧过程中，PAHs的生成受到CO2低氧稀释的影响。
研究表明，低氧条件下PAHs的生成量减少，而CO2的加入进一步抑制了PAHs的生成。
这可能是由于CO2的加入改变了煤的热解过程，从而减少了PAHs的前驱物的生成。
五、积碳的生成研究积碳是煤化学链燃烧过程中的另一个重要问题。
在铁基载氧体煤化学链燃烧过程中，积碳的形成受到多种因素的影响，包括反应温度、氧气浓度、反应时间等。
CO2的加入通过影响这些因素从而影响积碳的生成。
研究发现在低氧和CO2稀释条件下，积碳的生成量有所减少。
这可能是由于CO2的加入改变了煤焦的形成过程，从而减少了积碳的形成。
六、结论本篇论文研究了基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳的生成情况。
《低氧稀释煤直接化学链燃烧过程中CuFeAlO4载氧体抗积碳性能研究》范文
《低氧稀释煤直接化学链燃烧过程中CuFeAlO4载氧体抗积碳性能研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和传统化石能源的日益枯竭，煤作为主要的能源来源之一，其高效、清洁利用成为了研究的热点。
在煤的燃烧过程中，直接化学链燃烧技术因其高效率和低污染特性受到了广泛关注。
然而，在低氧稀释的燃烧环境下，载氧体的积碳问题成为了制约这一技术发展的关键因素之一。
CuFeAlO4作为一种潜在的载氧体材料，在煤的直接化学链燃烧过程中表现出优异的性能，尤其是在抗积碳方面。
本文将就CuFeAlO4载氧体在低氧稀释煤直接化学链燃烧过程中的抗积碳性能展开深入研究。
二、研究方法本文采用实验与模拟相结合的方法，对CuFeAlO4载氧体在低氧稀释煤直接化学链燃烧过程中的抗积碳性能进行研究。
首先，通过制备不同比例的CuFeAlO4载氧体，探究其物理化学性质；其次，在模拟燃烧环境下，对载氧体进行燃烧实验，观察其抗积碳性能；最后，结合理论分析，探讨CuFeAlO4载氧体抗积碳的机理。
三、实验结果与讨论1. 载氧体的制备与性质通过不同比例的元素合成，我们成功制备了CuFeAlO4载氧体。
实验结果表明，该载氧体具有较高的比表面积和良好的孔结构，有利于其在燃烧过程中的反应。
此外，CuFeAlO4载氧体还具有较高的储氧能力和较好的热稳定性。
2. 抗积碳性能研究在低氧稀释的燃烧环境下，我们对CuFeAlO4载氧体进行了燃烧实验。
结果表明，CuFeAlO4载氧体在燃烧过程中表现出良好的抗积碳性能。
通过对比实验，我们发现CuFeAlO4载氧体的积碳量明显低于其他载氧体。
这主要归因于其较高的储氧能力和良好的反应活性，使得燃烧过程中产生的碳能够及时被氧化，从而减少积碳的产生。
3. 抗积碳机理分析通过理论分析，我们认为CuFeAlO4载氧体抗积碳的机理主要在于其较高的储氧能力和良好的反应活性。
在燃烧过程中，CuFeAlO4载氧体能够迅速提供氧气，促进煤的燃烧反应。
《2024年基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳生成研究》范文
《基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳生成研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，化石燃料的燃烧所产生的环境问题愈发引人关注。
其中，煤的燃烧是造成大气污染和温室效应的重要源头之一。
针对这一问题，煤化学链燃烧技术应运而生，该技术利用载氧体进行煤炭燃烧过程，能够在燃烧的同时降低污染物排放。
本研究将着重探讨在CO2低氧稀释的条件下，铁基载氧体在煤化学链燃烧过程中对多环芳烃（PAHs）和积碳生成的影响。
二、研究背景及意义煤的燃烧过程中，多环芳烃和积碳的产生是两个重要的化学反应过程。
多环芳烃是煤热解和燃烧过程中产生的一类有机污染物，具有致癌性，对环境和人体健康构成严重威胁。
而积碳则是煤炭不完全燃烧的产物，不仅降低了煤炭的燃烧效率，还可能引起设备堵塞和热效率下降等问题。
因此，研究如何降低煤燃烧过程中多环芳烃和积碳的生成，对于提高煤炭清洁利用效率、减少环境污染具有十分重要的意义。
三、研究方法及实验设计本研究采用铁基载氧体在CO2低氧稀释的条件下进行煤化学链燃烧实验。
首先，制备铁基载氧体，并对其性能进行表征。
然后，在实验装置中加入煤样和载氧体，通过控制氧气和CO2的混合比例，模拟低氧燃烧环境。
在实验过程中，收集反应后的气体和固体残余物，分别对多环芳烃和积碳进行定量和定性分析。
四、实验结果与分析1. 多环芳烃生成研究实验结果显示，在CO2低氧稀释的条件下，铁基载氧体对多环芳烃的生成具有显著的抑制作用。
这主要是由于铁基载氧体能够有效地促进煤的热解过程，使煤中的有机物在较低的温度下分解，从而减少了多环芳烃的生成。
此外，铁基载氧体还能够与多环芳烃发生反应，进一步降低其生成量。
2. 积碳生成研究实验结果表明，铁基载氧体在CO2低氧稀释的条件下能够有效地抑制积碳的生成。
这主要是由于铁基载氧体能够促进煤炭的完全燃烧，减少不完全燃烧产物的生成。
此外，铁基载氧体还能够与积碳发生反应，将其转化为气体或更稳定的物质，从而降低积碳的生成量。
《2024年基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳生成研究》范文
《基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳生成研究》篇一一、引言煤作为一种重要的能源资源，在全球范围内广泛应用于发电、化工等行业。
然而，传统的煤燃烧方式存在着环境污染严重、能效低等问题。
因此，研究新型的煤燃烧技术，特别是化学链燃烧技术，对于实现清洁、高效的能源利用具有重要意义。
基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧技术是一种新兴的燃烧方式，它通过铁基载氧体在低氧环境下与煤进行反应，从而实现煤的高效清洁燃烧。
在这一过程中，多环芳烃（PAHs）和积碳的生成是两个重要的研究课题。
本文将针对这一技术过程中的多环芳烃和积碳生成进行研究，为优化煤化学链燃烧技术提供理论支持。
二、铁基载氧体煤化学链燃烧技术概述铁基载氧体煤化学链燃烧技术是一种新型的燃烧方式，其核心在于使用铁基载氧体在低氧环境下与煤进行反应。
在这一过程中，铁基载氧体首先与煤中的有机质发生反应，生成CO2和H2O等气体，同时将热量释放出来。
通过控制氧气浓度和反应条件，可以实现对CO2的有效捕集和分离，从而达到清洁燃烧的目的。
三、多环芳烃生成研究在铁基载氧体煤化学链燃烧过程中，多环芳烃的生成是一个重要的化学反应过程。
多环芳烃是由多个苯环组成的有机化合物，具有较高的毒性和致癌性。
因此，研究多环芳烃的生成机理和影响因素，对于控制其生成量、降低环境污染具有重要意义。
本研究通过实验和模拟相结合的方法，对多环芳烃的生成进行了深入研究。
实验结果表明，在铁基载氧体煤化学链燃烧过程中，多环芳烃的生成与反应温度、氧气浓度等因素密切相关。
在低氧环境下，适当提高反应温度可以促进多环芳烃的生成；而在高氧环境下，则可以有效抑制多环芳烃的生成。
此外，我们还发现，通过优化反应条件和控制载氧体的种类和用量，可以进一步降低多环芳烃的生成量。
四、积碳生成研究积碳是煤化学链燃烧过程中的另一个重要问题。
积碳的产生不仅会降低设备的热效率，还会对设备造成严重的损害。
因此，研究积碳的生成机理和影响因素，对于优化煤化学链燃烧技术具有重要意义。
化学循环燃烧工艺中载氧体的研究进展
方法制备的各种载氧 体的性 能进 行 了对比分 析，指 出纯 Ｆ２ ３ ｅＯ／ Ｏ 、ＮＯ ＮＡ２４是 目前 的优 势载氧 体 ，并对 ｅ０ 、ｒ２ ３ ３ ｉ／ ｉ１ ０
载 氧 体 今 后 的发 展 方 向 作 了展 望 。
关
键
词 ：化学循 环燃烧 ；ｃ ；载氧体 ；机械混合法 ；浸渍法 ；冷冻颗粒化法 ３ ｏ０６ Ｏ
四 川 环
境
Ｖ０ ． ５． ｏ ５ １２ Ｎ ．
ＳＣＨＵ ＶＩ ０ＮＭＥ Ｉ ＡＮ ＥＮ Ｒ ＮＴ
Ｏｃｏ ｅ ２ ６ ｔｂ ｒ ∞
・
综 述 ・
化 学循 环 燃 烧 工 艺 中载 氧体 的研 究进 展
ｅ ｌ ｅ ｒ ｌｏ ｐｅ ｉｔｄ． ＆＇ ｒａｅ ａ ｒｄ ｃｅ ｒ ｉ ｓ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ： Ｃ ｅ ｃ — ｐｎ ｏ ｕｔ ｎ；ｅ ｒｏ ｉｘｄ ； ｏｙ ｅ ａｒ ｒ ｈｍ ａ ｌ ｉｇｃｍ ｓｉ ｉ ｌ ｏ ｂ ｏ ａ１ ｎ ｄｏ ｅ ｘｇ ｎｃｒｉ ；ｍｅｈ ｎｃ ｉ ｎ ； ｉ ｒｇ ａ ｏ ） ｉ ｅ ｃａ ｉａ ｍｘ ｇ ｍｐ ｎｔ ｎ；ｆｅｚ ｒｎ ｌｔ ｎ ｌ ｉ ｅ ｉ ｒ ｉ ｇａｕａｉ ｇ ｎ ｏ
Ｕｇｒ ｕ ｎｍ ｕ ｅｉ ｙｕ Ａｔ ｏ ｏｓ ｇ ｎ ｏ Ｒ ｏ
８４０ ，Ｃ ｉ ；２ Ｃｌｇ ｎｉｎ ｅ ｃ ｎｅ Ｅｇｎｅｎ ４ Ｏ６ ｈ ａ ． ｌ ｅｆＥ ｖｏｍ Ｔ Ｓｉ ｃ ＆ ｎｉ ｒ ｇ，Ｈ ｎ ｎＵｉ ｒｔ ｎ ｏｅ ｏ ｒ ￣ｌ ｅ ｅｉ ｕａ ｎ ｅ ｉ ｖ ｓｙ，Ｃ ａ ｓａ４０８ ，Ｃ ｉ ） ｈｎ ｈ １０２ ｈｎ ｇ ａ
ｃ ａａ ｔｒ ｔ ｓ ｏ Ｉ ａｅ ｂ ｅ ｙ ｒｖｅ ｅ ｉ ｐ ｐ ｒ Ｔ ｅｐ ｒ ｒ ｎ ｅｏ ｏ ｙ ｅ ａｒ ｒ ， ｗ ｃ ｒ ｒｐ ｒ ｄ ｂ ｃ ａ ｉａ ｍ ｘｎ ， ｈ ｒ ｃｅ ｓ ｃ ｆＣ ＿ ｒ ｒ ｆ ｅ ｉｗ ｄ ｉ ｔ ｓ ａ ｅ ． ｈ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｆ ｘ ｇ ｎ ｃ ｒ ｅ ｓ ｉｉ Ｅ ｉｌ ｎｈ ｆ ｉ ｉ ｈ ｈ ａｅｐ ｅ ａｅ ｙｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｉ ｉ ｇ
《2024年煤化学链燃烧中铁基载氧体积碳的生成和抑制研究》范文
《煤化学链燃烧中铁基载氧体积碳的生成和抑制研究》篇一一、引言随着人类对能源需求的日益增长，煤作为一种重要的化石能源，其燃烧技术的研究与改进显得尤为重要。
煤化学链燃烧作为一种新型的燃烧技术，具有高效、清洁、低碳等优点，备受关注。
在煤化学链燃烧过程中，铁基载氧体作为一种重要的催化剂，其与煤的反应机制及产物的生成与抑制问题，成为研究的热点。
本文旨在探讨煤化学链燃烧中铁基载氧体积碳的生成机理及抑制策略，以期为煤的清洁高效利用提供理论支持。
二、铁基载氧体在煤化学链燃烧中的作用在煤化学链燃烧过程中，铁基载氧体起着关键的作用。
它通过与煤中的有机质发生氧化还原反应，将煤中的碳元素转化为二氧化碳，同时释放出热量。
此外，铁基载氧体还能促进煤中其他元素的转化过程，提高燃烧效率。
然而，在反应过程中，铁基载氧体会产生积碳现象，影响其催化性能和寿命。
三、铁基载氧体积碳的生成机理铁基载氧体积碳的生成主要受以下因素影响：一是反应温度。
当反应温度过高时，铁基载氧体表面容易形成积碳；二是煤质特性。
煤中含有的硫、氮等元素会在燃烧过程中与铁基载氧体发生反应，导致积碳；三是催化剂性能。
铁基载氧体的比表面积、孔结构、表面化学性质等都会影响其抗积碳性能。
积碳的产生主要是由于部分未完全反应的碳元素在铁基载氧体表面沉积，形成一层致密的碳层，阻碍了催化剂与煤中有机质的进一步反应。
四、铁基载氧体积碳的抑制策略针对铁基载氧体积碳的生成问题，学者们提出了以下抑制策略：1. 优化反应条件。
通过控制反应温度、气氛和压力等条件，减少积碳的产生。
例如，降低反应温度可减少表面碳化物的生成；控制气氛中的氧气含量可促进碳元素的完全燃烧。
2. 改进催化剂性能。
通过改变催化剂的组成、制备方法和表面处理方法等手段，提高其抗积碳性能。
例如，增加催化剂的比表面积和孔容，使其具有更好的吸附和分散能力；对催化剂表面进行改性处理，提高其抗积碳性能和催化活性。
3. 添加助剂。
在催化剂中添加适量的助剂（如金属氧化物、碱土金属等），可提高催化剂的催化性能和抗积碳性能。
《2024年低氧稀释煤直接化学链燃烧过程中CuFeAlO4载氧体抗积碳性能研究》范文
《低氧稀释煤直接化学链燃烧过程中CuFeAlO4载氧体抗积碳性能研究》篇一一、引言随着能源需求的不断增长和环境保护意识的日益增强，低氧稀释煤直接化学链燃烧技术受到了广泛关注。
这种技术具有高效、清洁和灵活的优点，是未来煤炭清洁利用的重要方向。
然而，在燃烧过程中，积碳问题成为了制约其进一步发展的关键因素。
因此，研究载氧体抗积碳性能对于提高燃烧效率和延长设备寿命具有重要意义。
本文以CuFeAlO4载氧体为研究对象，探讨其在低氧稀释煤直接化学链燃烧过程中的抗积碳性能。
二、研究背景及意义煤作为一种重要的化石能源，在全球能源供应中占据重要地位。
然而，传统的煤燃烧方式存在效率低、污染严重等问题。
低氧稀释煤直接化学链燃烧技术通过引入氧气载体（载氧体），在较低的氧气浓度下实现煤的燃烧，具有较高的热效率和较低的污染物排放。
CuFeAlO4作为一种具有良好氧化还原性能的载氧体，在燃烧过程中能够有效地促进煤的燃烧反应。
然而，在长期运行过程中，载氧体表面容易发生积碳现象，导致其活性降低，影响燃烧效率。
因此，研究CuFeAlO4载氧体的抗积碳性能对于提高燃烧系统的稳定性和效率具有重要意义。
三、实验方法与材料本研究采用低氧稀释煤直接化学链燃烧系统，以CuFeAlO4为载氧体，研究其在燃烧过程中的抗积碳性能。
实验中使用的煤样为某典型煤种，经过粉碎、筛分等处理后得到合适粒径的煤粉。
载氧体CuFeAlO4通过共沉淀法合成，并进行相应的表征。
实验过程中，通过改变氧气浓度、煤粉质量、反应温度等参数，探究不同条件下CuFeAlO4载氧体的抗积碳性能。
四、实验结果与分析1. 载氧体表面形貌分析通过扫描电子显微镜（SEM）观察CuFeAlO4载氧体在燃烧前后的表面形貌变化。
结果显示，燃烧后载氧体表面出现了一定程度的积碳现象，但CuFeAlO4载氧体表面仍然保持了一定的多孔结构，有利于反应气体的传输和扩散。
2. 积碳量分析通过热重分析仪测定CuFeAlO4载氧体在燃烧过程中的积碳量。
化学链燃烧方式中氧载体的研究进展
维普资讯
煤
炭
转
化
２０ ０ ６年
利 用 ， 有更 高 的能 量利 用 效 率． 重 要 的是 ，该 ］具 更
燃 烧 方 式 中燃 料 与 空 气 不 直 接接 触 ，燃 烧 产 物 （ 主 要 是 Ｃ 和水 蒸 气 ） 会 被 空 气 中的 Ｎ Ｏ 不 稀 释 而 浓
批注本地保存成功开通会员云端永久保存去开通
维普资讯
第 ２ 卷 ９
第 ３ 期
煤 炭 转 化
Ｃ０Ａ Ｌ Ｃ０Ｎ Ｖ ＥＲＳ１ Ｎ ０
Ｖ ｏ ．２ Ｎ ｏ． １ ９ ３
２０ ０ ６年 ７月
Ｊ１２ ０ ｕ． ０ ６
化学链燃 烧方式中氧载体的研究进展
刘 黎 明Ｄ 赵 海 波 郑 楚 光。
摘 要 化 学链 燃烧 是 一种新 型 的燃烧技 术 ， 载体 的性 能对 它 的发展 非 常重要 。 氧 系统总 结 了
以不 同的金 属氧 化 物和惰 性 载体作 为 原料 ， 通过 二者 不 同的 混合 比例 ， 同的制备 工艺制备 的 氧载 不
（ ａ ｂ ２ Ｍ ｅ （ ＋ ｂ ４ Ｏ２ ２＋ ／ ） ＋ ａ ／） 一 （ａ ｂ ２Ｍｅ ２ ＋ ／ ） Ｏ＋ Ａ 。 Ｈ （） ２
大 量能量 ， 这意 味着 系统 整体 效率将 大 幅度下 降 ． 因
而， 找到 一 种 以牺 牲较 小 的系 统效 率 为 代 价就 可 将
Ｃ 的烟 气 中分 离 出来 的技术 是 极 为 关键 的． 学 Ｏ 化 链燃 烧 技 术 正是 满 足 上述 要 求 的一 个 很 好选 择 ， 是 实 现燃 料 高 效洁 净 利 用 的重 要 组成 部 分 ， 有 广 阔 具
钙基载氧体在化学链燃烧技术中的应用研究
钙基载氧体在化学链燃烧技术中的应用研究近年来，环境污染和气候变化已经成为全球热点话题。
因此，对绿色环保技术的研究变得更加重要。
化学链燃烧作为一种循环经济环保技术，其特性和无毒性收到了越来越多的关注。
而钙基载氧体作为化学链燃烧的重要组成部分，其在技术的使用上也有着坚实的基础。
本文主要结合研究现状，重点阐述钙基载氧体在化学链燃烧技术中的应用，以期给开发利用化学链燃烧提供理论支持。
首先，化学链燃烧是一种重要的环境友好型燃烧技术，具有不产生污染和低耗能的特点。
钙基载氧体是由钙和可与氧聚合的有机物组成的杂化物，可在一定条件下发生化学链反应，产生大量的热量，从而达到燃烧的目的。
钙基载氧体与金属系列钙具有很高的结合能力，因此它们可以与钙、铝、锗和其他金属结合，从而形成钙基载氧体杂原料，特别是金属系列钙碳氧化物的结合。
继而，钙基载氧体在化学链燃烧技术中的应用主要有三个方面。
首先，钙基载氧体可以用于发生化学链反应时，作为反应中的催化剂，从而促进反应的进行。
其次，钙基载氧体可以起到助燃作用，当钙基载氧体与有机物或气体混合后，其可以使燃料更容易着火，这有利于发生化学链反应。
此外，钙基载氧体还可以作为一种燃烧调节剂，配合其他燃料可以减少燃烧过程中的烟尘、碳的排放量。
此外，钙基载氧体的研究主要集中在化学链燃烧中的发动机设计、燃烧性能和活性成分分析等方面。
首先，研究者们尝试设计出能够发动化学链反应的发动机，并研究发动机的性能。
其次，研究者们进一步研究了钙基载氧体在不同燃烧温度下燃烧过程产生的热量和烟尘含量，以调节污染物的排放量。
最后，研究者们对钙基载氧体的活性成分进行了分析，以确定其结构及燃烧特性的影响因素。
综上所述，钙基载氧体在化学链燃烧技术中发挥了重要作用，不仅可以作为催化剂使反应加速，还可以用作助燃剂使燃料更容易着火，以及调节燃烧过程中烟尘和碳的排放成分，提高燃烧热效率。
此外，还可以利用钙基载氧体反应性成分的研究，确定其结构及燃烧特性的影响因素，以进一步改善其发动机性能。
化学链燃烧技术中新型氧载体CaSO4的特性研究（一）
化学链燃烧技术中新型氧载体CaSO4的特性研究(一)摘要本文提出了一种新的用于化学链燃烧的氧载体：代写论文CaSO4，对CaSO4作为氧载体时与CH4组成系统的热力学性能进行了研究，结果表明，在适当的温度范围内，CaSO4还原的直接产物是CaS，而不是CaO和SO2；CaS氧化的直接产物为CaSO4，也不是CaO和SO2。
因此，CaSO4可以作为化学链燃烧的氧载体，而且不会有大量的SO2生成。
同时，使用热重一红外分析仪研究了CaSO4和CH4系统的动力学特性，利用Coats-Redfern积分式得到CH4还原CaSO4的反应活化能E= kJ／tool关键词化学链燃烧；氧载体；热力学；动力学；热重-红外分析1前言化学链燃烧(CLC)是一种新的无火焰燃烧技术[ 1~6]。
该技术具有非常高的能源利用效率[2]，没有NO 释放[3]，特别是在使用含碳气体燃料(CO、CH4等)时，燃烧产物仅包含CO2和H20，只需经过简单的冷凝就能得到高纯度的CO2，从而以较低的能源消耗实现CO2的减排。
因此，化学链燃烧技术具有广阔的发展前景。
2化学链燃烧中使用的氧载体材料化学链燃烧包括两个串联的反应器：燃料反应器和空气反应器。
金属氧化物作为氧载体，在两个反应器中循环，实现氧的转移。
因此，氧载体的性能对化学链燃烧技术的应用非常关键。
该技术要求氧载体具有如下性能：(1)在循环使用中始终具有良好的反应性；(2)具有较高的氧交换效率，即循环过程中利用的氧质量与总的固体质量之比较大，从而减小反应器尺寸，降低反应器阻力；(3)具有较高的机械强度，在循环使用过程中不易破碎；(4)价格低廉，并且不会产生二次污染。
代写毕业论文围绕氧载体在循环使用过程中反应性以及机械性能的变化，许多研究人员使用H2、CO、CH4为燃料，利用不同的实验设备，在不同的实验条件下开展了研究工作[2~6]。
所研究的氧载体包括Fe、co、Ni、Cu、Cd、Mn等金属的氧化物以及这些金属氧化物与不同比例的团聚剂混合制成的大颗粒。
化学链燃烧技术中载氧体的研究概述
气 中含量最高 ， 因此二氧化碳 的减排成为控制温室
效应的关键 。在我 国， 煤 炭提供 了约 ７ ０ ％ 的能源 ， 以化石燃料为主要能源的火电厂 占我 国 Ｃ Ｏ ： 排放总 量 的３ ０ ％左右。化石燃料对世界 上几乎所有 国家
的温度远低于传统燃烧温度 ， 可 以有效地控制甚至 消除 Ｎ Ｏ ｘ的生成。化学 链 燃烧 可 以方便 的进行
ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｖ ｅ ｎ ｒ ｅ ｍｏ ｖ ｌ ａ ａ ｔ ｍｏ ｓ ｐ ｈ ｅ ｉｃ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｍｉ ｎ ａ ｎ ｔ ｓ ＮＯｘ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｐ ｔ ｕ ｒ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｄ ｉ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｅ ｎｅ ｒ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｉ ｔ ｏ ｎ．Ｔｈ ｅ ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ ｓ ｉ ｓ ｈｅ ｔ ｋ ｅ ｙ ｔ ｏ ｉ ｔ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐｍｅ ｎ ｔ
ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ—ｌ ｏ ｏ ｐ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｕ ｃ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｌｓ ａ ， ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｓ ， ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｎｃ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｗｅ ｒ ｅ
化学链燃烧中载氧体磨损及抗磨损方法研究进展
化学链燃烧中载氧体磨损及抗磨损方法研究进展
朱丹;刘方;宋晨;杨丽
【期刊名称】《低碳化学与化工》
【年(卷),期】2024(49)5
【摘要】大规模使用化石燃料导致CO_(2)大量排放,由此引发的全球气候问题受到广泛关注。
化学链燃烧采用循环载氧体为燃料提供活性氧,改进了传统燃烧方式,避免了N2对烟气的稀释,降低了CO_(2)的捕集成本,具有CO_(2)内分离的优点,在CO_(2)捕集领域具有较大发展潜力。
载氧体是化学链燃烧技术的核心,具有传递热量和释放晶格氧的双重作用,但面临磨损率大和寿命较短的问题,严重影响化学链燃烧技术的经济性。
综述了载氧体磨损的表观现象和内在机理,发现化学磨损是载氧体磨损的主要因素;总结了评估和预测载氧体磨损的方法,以及提高载氧体耐磨性的方法,并对未来载氧体的研究方向进行了展望。
【总页数】12页(P50-61)
【作者】朱丹;刘方;宋晨;杨丽
【作者单位】中国矿业大学低碳能源与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ031.7;TK09
【相关文献】
1.化学链燃烧技术中载氧体的研究进展
2.化学链燃烧中载氧体的研究进展
3.化学链燃烧工艺中载氧体的研究进展
4.化学链燃烧技术中载氧体的最新研究进展
5.化学链燃烧技术中载氧体的研究进展
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《2024年煤化学链燃烧中铁基载氧体积碳的生成和抑制研究》范文
《煤化学链燃烧中铁基载氧体积碳的生成和抑制研究》篇一煤化学链燃烧中铁基载氧体积碳的生成与抑制研究一、引言煤作为一种重要的化石能源，其燃烧过程中产生的积碳问题一直是能源与环境科学领域研究的热点。
在煤化学链燃烧过程中，铁基载氧体作为关键的介质，其与煤的相互作用及对积碳生成的影响成为了研究的重点。
本文旨在探讨煤化学链燃烧中铁基载氧体积碳的生成机制及其抑制方法，以期为减少积碳产生、提高能源利用效率提供理论支持。
二、煤化学链燃烧概述煤化学链燃烧是一种新型的燃烧技术，其核心在于使用金属氧化物作为载氧体，通过与煤的氧化还原反应实现煤的燃烧。
在这一过程中，铁基载氧体因其高反应活性、低成本及环境友好性等特点被广泛关注。
然而，在煤化学链燃烧过程中，铁基载氧体与煤的反应会导致积碳的产生，这在一定程度上影响了燃烧效率及设备的运行。
三、铁基载氧体积碳的生成机制在煤化学链燃烧过程中，铁基载氧体与煤中的有机质发生反应，生成碳氧化物和铁的氧化物。
然而，当反应条件不当或煤中某些成分过多时，部分碳元素会以积碳的形式沉积在铁基载氧体表面或附近。
积碳的产生不仅降低了燃烧效率，还可能对设备造成损害。
四、积碳生成的影响因素积碳的生成受多种因素影响，包括反应温度、气氛、煤的种类及成分等。
在高温和还原性气氛下，积碳的生成量会增加。
此外，煤中某些成分如硫、氮等也会影响积碳的生成。
这些因素共同作用，使得积碳的生成机制变得复杂。
五、积碳的抑制方法针对积碳问题，研究者们提出了多种抑制方法。
首先，优化反应条件，如降低反应温度、调整气氛等，可以有效减少积碳的生成。
其次，通过改进铁基载氧体的制备方法，提高其抗积碳性能也是一个有效的途径。
此外，添加催化剂或使用复合载氧体也可以在一定程度上抑制积碳的产生。
这些方法各有优缺点，需要根据实际情况选择合适的方法或结合使用多种方法以达到最佳效果。
六、研究展望尽管对于煤化学链燃烧中铁基载氧体积碳的生成和抑制已取得了许多研究成果，但仍有许多问题亟待解决。
铁基复合载氧体在化学链燃烧中的反应机理和动力学研究
铁基复合载氧体在化学链燃烧中的反应机理和动力学
研究
铁基复合载氧体是一种新型的化学链燃烧材料,具有热稳定性高、反应时间短、能量密度高等优点。
其在化学链燃烧中的反应机理和动力学需要深入研究。
化学链燃烧是指一种通过反应链传递热能的燃烧方式。
铁基复合载氧体在化学链燃烧中的反应过程通常包括三个步骤：氧化反应、释放氧反应和自反应。
其中，氧化反应是指材料中的金属被氧气氧化，释放出热能。
释放氧反应是指复合载氧体中的氧化物和还原物被氧气还原为O2分子，并释放出热能。
自反应是指释放氧反应中剩余的还原物和氧化物之间的反应，产生热能。
铁基复合载氧体的反应动力学研究主要是通过热重分析法（TGA）和差示扫描量热法（DSC）进行。
TGA实验可以确定复合载氧体中氧化物和还原物的含量，并监测反应的动态过程。
DSC实验可以测定反应的放热量和反应速率，从而确定反应动力学参数。
研究结果表明，铁基复合载氧体的反应速率主要受到反应温度、气体流量和反应物质量等因素的影响。
在适当的反应条件下，复合载氧体也可以实现自燃反应。
此外，复合载氧体中的氧化铁和铝、钴等金属之间的相互作用也会影响反应过程和产物性质。
总之，铁基复合载氧体在化学链燃烧中的反应机理和动力学研究对于掌握其燃烧
特性和优化其应用具有重要意义。
未来还需要进一步深入探究其反应机理和动力学，并与实际应用相结合，以推动其在能源和环保领域的应用。
《2024年基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳生成研究》范文
《基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳生成研究》篇一一、引言随着人类对能源需求的不断增长，煤炭作为主要的能源之一，其燃烧产生的环境问题也日益凸显。
在煤炭的燃烧过程中，多环芳烃（PAHs）和积碳的生成是两个重要的环境问题。
近年来，化学链燃烧技术因其高效、低污染的特性，在煤炭清洁利用领域得到了广泛的研究。
特别是基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧技术，其通过引入CO2低氧环境，有效控制了燃烧过程中的氧气浓度，从而减少了多环芳烃和积碳的生成。
本文旨在研究此过程中多环芳烃和积碳的生成机制及其影响因素。
二、铁基载氧体煤化学链燃烧技术铁基载氧体煤化学链燃烧技术是一种新型的煤炭燃烧技术，其核心在于使用铁基载氧体在低氧环境下进行煤炭的燃烧。
此技术能够有效地降低煤炭燃烧过程中的氮氧化物和硫氧化物的排放，同时也能减少多环芳烃和积碳的生成。
三、CO2低氧稀释对多环芳烃和积碳生成的影响在CO2低氧稀释的环境下，煤炭的燃烧过程发生了显著的变化。
一方面，低氧环境抑制了煤炭中挥发分的快速释放和燃烧，从而减少了多环芳烃的生成；另一方面，CO2的加入也影响了煤炭的燃烧过程，使得积碳的生成量有所减少。
四、多环芳烃和积碳的生成机制多环芳烃的生成主要源于煤炭中的有机物质在高温下的裂解和二次反应。
在CO2低氧稀释的环境下，由于氧气浓度的降低，煤炭的裂解速度减慢，从而减少了多环芳烃的生成。
而积碳的生成则与煤炭中的固定碳在高温下的反应有关，CO2的加入可能通过影响固定碳的反应过程，从而减少了积碳的生成。
五、影响因素及控制措施影响多环芳烃和积碳生成的因素主要包括煤炭种类、反应温度、氧气浓度等。
针对这些因素，我们可以采取相应的控制措施。
例如，选择低硫、低灰分的优质煤炭，控制反应温度在合适范围内，以及通过调整氧气浓度来控制燃烧过程。
此外，我们还可以通过添加催化剂、改变燃烧方式等手段来进一步减少多环芳烃和积碳的生成。
载氧体在甲烷化学链重整反应中的研究进展
载氧体在甲烷化学链重整反应中的研究进展
王嘉锐;刘大伟;邓耀;徐瑾;马晓迅;徐龙
【期刊名称】《化工进展》
【年(卷),期】2024(43)5
【摘要】甲烷化学链重整(CLRM)反应利用固体载氧体材料作为中间体,将传统甲烷重整反应分成还原和氧化两个反应,载氧体在这个过程中不断地被氧化还原,形成链式循环反应,实现了合成气或氢气的连续生产。
相比传统重整反应而言,CLRM反应无须高成本的空分装置即可得到高纯度的产物。
CLRM反应研究的关键在于载氧体的设计与选择,本文总结了近年来金属基载氧体(Ni、Fe、Cu、Co、Mn、Ce 基)、复合型载氧体(包括钙钛矿和六铝酸盐)的最新研究进展,重点讨论了这些载氧体的组成、结构对反应性能的影响以及材料的设计与优化策略。
进一步地,对载氧体的合成方法也做了总结和论述。
此外,在甲烷化学链重整的工业化方面,探讨了反应器工艺流程设计的相关内容并提出了潜在问题。
最后,对CLRM反应载氧体的研究现状提出了一些存在的挑战和未来的展望。
【总页数】19页(P2235-2253)
【作者】王嘉锐;刘大伟;邓耀;徐瑾;马晓迅;徐龙
【作者单位】西北大学化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ426;TQ13
【相关文献】
1.直接球磨法制备铈基载氧体用于甲烷化学链重整制合成气性能研究
2.基于FeWOx/SiO2载氧体的甲烷化学链部分氧化反应
3.基于载氧体两级氧化的自热化学链甲烷干重整过程模拟
4.甲烷化学链重整制备合成气技术中的钙钛矿型载氧体制备及动力学特性
5.化学链重整过程中LaFeO_(3)载氧体的CH_(4)部分氧化反应机理研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
化学链燃烧技术中载氧体的最新研究进展刘杨先,张 军,盛昌栋,张永春,袁士杰(东南大学能源与环境学院,江苏南京210096)摘要:介绍了化学链燃烧(CLC )技术的基本概念,指出了其具有在燃烧过程中捕获高浓度CO 2,同时消除大气污染物(NO x )等优点。
载氧体的性能对其应用非常关键。
总结了该领域最近几年新开发的单金属氧化物、复合金属氧化物以及非金属氧化物载氧体的最新研究进展。
对具有广泛应用前景的固体燃料化学链燃烧技术及其合适的载氧体做了综述。
最后,对化学链燃烧技术中与载氧体相关的重点问题做了展望。
关键词:化学链燃烧;二氧化碳捕获;载氧体;复合金属氧化物;非金属氧化物;固体燃料中图分类号:TK16 文献标识码:A 文章编号:0253-4320(2008)09-0027-06Advancesinoxygencarriersinchemical 2loopingcombustiontechnologyLIU Yang 2xian ,ZHANG Jun ,SHENG Chang 2dong ,ZHANG Yong 2chun ,YUAN Shi 2jie(SchoolofEnergy&Environment,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract :Thebasicconceptofchemical 2loopingcombustion (CLC)isintroduced,anditsadvantageswhichcanleadboth tocaptureofhighconcentraedcarbondioxideandsimultaneousremovalofatmosphericcontaminants(NO x )arepointedout.Theperformanceofoxygencarriersisthekeytoitsapplication.Thenewresearchadvancesinoxygencarriersinseveralrecent years,includingsinglemetaloxides,multiplexmetaloxides,nonmetaloxidesaregiven.Areviewofpromisingsolidfuels chemical 2loopingcombustiontechnologyandappropriateoxygencarriersisdone.Atlast,someimportantaspectsrelatedto oxygencarriersinthechemical 2loopingcombustiontechnologyareputforward.Keywords :chemical 2loopingcombustion (CLC );CO 2capture;oxygencarriers;multiplexmetaloxides;nonmetaloxides;solidfuels 收稿日期:2008-05-29 基金项目:国家自然基金国际合作项目(50721140649);华中科技大学煤燃烧国家重点实验室开放基金项目(200502) 作者简介:刘杨先(1984-),男,硕士生;张军(1963-),男,教授,博士生导师,研究方向为电厂污染控制,liuyangxian1984@ 。
化学链燃烧(CLC )是一种新的无火焰燃烧技术,该技术具有非常高的能源利用效率,没有NO x 等污染物释放。
特别是在使用含碳气体燃料时,燃烧产物仅包含CO 2和H 2O,只需经过简单的冷凝就能得到高纯度的CO 2,从而以较低的能源消耗实现CO 2的减排[1]。
因此,化学链燃烧技术具有广阔的发展前景。
化学链燃烧包括2个串联的反应器:燃料反应器和空气反应器。
金属氧化物作为氧载体,在2个反应器中循环,实现氧的转移。
因此,氧载体的性能对化学链燃烧技术的应用非常关键。
此外,近年针对CLC 的研究主要集中在气体燃料方面,而对于固体燃料的CLC 的研究才刚起步。
对于以固体燃料为主的国家,研究固体CLC 技术具有重要意义。
本文主要对近几年来新开发的载氧体进行了综述,同时还对适用于固体CLC 的载氧体的最新成果进行了介绍。
当前研究较多的载氧体是金属氧化物,主要包括Ni 、Fe 、Co 、Mn 、Cu 、Cd 等及其构成的复合金属氧化物。
此外,对于Ca 、Ba 、Sr 基非金属氧化物载氧体也有所研究。
负载于惰性载体有助于增加载氧体的比表面积、机械强度和热稳定性。
目前文献中报道较多的惰性载体主要有SiO 2、Al 2O 3、TiO 2、ZrO 2、MgO 、钇稳定氧化锆(YSZ )、海泡石、高岭土、膨润土和铝、镁酸盐等[2]。
1 镍基载氧体镍基载氧体具有很高的活性、较强的抗高温能力、较低的高温挥发性和较大的载氧量,因而较早地受到人们的关注。
但其具有价格昂贵和对环境有害等不足,反应产物中一般有CO 和H 2产生,碳沉积严重也是困扰其发展的一个重要因素。
Son 等[3]将NiO 和Fe 2O 3分别负载于膨润土、TiO 2和Al 2O 3上,并对其还原性和燃烧效率进行了对比研究。
结果表明,以O 2和CH 4为氧化还原剂,在923～1223K 下,NiO 的反应性要高于Fe 2O 3,而NiO/膨润土和NiO/Fe 2O 3的反应性要高于NiO/TiO 2・72・第28卷第9期现代化工Sep.20082008年9月ModernChemicalIndustry的反应性。
且随着温度的升高和NiO负载量的增加,载氧体的反应性升高。
Gay n等[4]对负载于γ-Al2O3上的Ni基载氧体进行了研究。
实验在以CH4为燃料的循环床内进行,用热重分析法对载氧体的反应性、选择性和磨损率进行了测试。
结果表明, NiO转化为NiAl2O4导致了NiO/γ-Al2O3具有较低的反应性和选择性。
他们认为,通过对载体进行热化学处理或者加入Mg、Ca可使载体产生钝化作用,能够很好地抑制这种转化反应的进行。
文献还对NiO/α-Al2O3、NiO/MgAl2O4和NiO/CaAl2O4进行了对比研究。
结果显示,3种载氧体均具有较低的磨损率,同时显示出较高的反应性和CH4燃烧生成CO2和H2O的选择性,这主要是由于NiO和3种载体之间的反应被弱化的缘故。
NiO/α-Al2O3对CH4的转化率维持在95%以上,而后两者也基本稳定在80%左右。
Mattisson等[5]则对NiO作为载氧体的可行性进行了全面研究。
研究表明,以NiO作为载氧体,在700～1200℃范围内,CH4转化为CO2和蒸汽的产率达9717%～9918%,且随温度升高,转化率下降。
燃料气中H2S会部分转化为SO2气体,随着温度升高,转化率增加,随着压力的增加则会下降。
他们还对在以CH4为燃料的小型硫化床中对3种具有不同烧结温度的载氧体NiO/NiAl2O4、NiO/MgAl2O4和NiO/ ZrO2进行了研究。
结果表明,以上三者在950℃时均具有很高的反应性,气体燃料几乎能够完全转化,而且循环过程中未发现载氧体有烧结或破碎情况发生,因而是一类很有应用前景的载氧体。
而Linder2 holm等[6]则制备了(60%,质量分数,下同)NiO/ (40%)NiAl2O4载氧体,并且在10kW的反应中连续运行了106h。
结果CH4转化为CO2和水蒸气的比率高达99%,并且在运行期间没有下降。
2 铜基载氧体在几种载氧体中,铜基载氧体具有较高的活性、较大的载氧能力,而且不易与载体发生反应,碳沉积现象也较少。
但铜金属氧化物较低的熔点使得其在高温下易发生分解,降低了在高温下运行的活性。
Chuang等[7]对铜基载氧体的性能做了测试。
他们分别用机械混合法、湿式注入法和共沉淀法制备了3种不同的CuO/Al2O3载氧体,并且通过在流化床中检测其对CO的氧化能力来评价它们的反应性。
经过多次氧化还原循环反应后表明,将CuO负载于Al2O3后能明显提高载氧体的机械性能和抗磨损能力。
研究显示,用机械混合法和湿式注入法制备的CuO/Al2O3的反应性较差,这主要是CuO没能在Al2O3表面得到良好的分散,而是在颗粒上形成了复合烧结层,阻碍了反应的进行。
共沉淀法制备的载氧体则没有发生烧结现象,在经过18次循环后仍具备很高的载氧能力。
Ad nez等[8]以CH4为燃料,在10kW的双连通鼓炮流化床内考察了载氧体和燃料比Φ、燃料气流度和床层反应温度对CuO/ Al2O3载氧剂性能的影响。
研究表明,在7～10m/s 内,速度越高,CH4转化率越低。
在700～800℃内,燃料的转化率随着温度的上升而增加。
当Φ<1时,CH4的氧化率较低,且有CO和H2等副产物形成;当Φ=1时,CH4的氧化率达90%,此时无CO和H2产生;在800℃下,当Φ>114时,CH4完全转化为CO2和H2O。
Corbella等[9]用饱和硝酸铜溶液作为活性前驱物,用连续湿式注入法在多孔TiO2载体上注入氧化铜,得到高分散性的CuO/TiO2载氧体。
他们在以CH4为燃料的常压固定床中考察了载氧体反应性。
研究发现,在第一次循环后,CuO在TiO2表面的重新分配使得载氧体的中心容积下降,这主要是接近氧化铜熔点的运行温度使得氧化铜的相态发生了变化,但载氧体的活性没有受到影响,整个过程中也未发现碳沉积现象。
在循环第20次、最大负载量、温度为900℃下,CH4的氧化率接近100%,对CO2产物的选择性也维持在95%以上。
Corbella等[10]还用注入法在多孔SiO2载体上负载CuO活性成分,然后以CH4为燃料、在800℃的常压固定床上对CuO/SiO2载氧体进行了研究。
结果表明,在反应过程中,载氧体的载氧量有所下降,这是由于部分CuO转化成Cu2O,减少了活性成分负载量。
在800℃下循环20次时,CH4的氧化率为100%,且CO2是检测到的唯一气体产物。
他们认为TiO2载体多孔的大比表面使得CuO具有大的负载量和良好的分散性,进而增加了载氧体的反应性。
此外,反应过程中未发现有碳沉积和明显的机械磨损现象发生。
3 锰基载氧体锰是一种高活性元素,其氧化物常被用来制备载氧体。
相比镍、铜、铁基等载氧体各自的优缺点,它相对折中的性价比可使得其成为一种良好的载氧体。
Abad等[11]在双连通流化床内,对于Mn3O4/・82・现代化工第28卷第9期Mg-ZrO2载氧体的性能进行了测试,分别选择天然气和合成气作为燃料进行对照研究。
在整个70h 的运行过程中没有发现明显的烧结现象,载氧体的平均耗损率为每小时01038%,而且主要是发生在第1h内。