CaSO 4 /CaO载氧体的CO化学链燃烧反应研究
发布时间：2022-01-12 10:50
化学链燃烧是一种新型的燃烧技术,其与传统燃烧方式的区别在于,化学链燃烧是在载氧体的作用下实现燃料与空气的非接触燃烧。通过这种新型的燃烧方式,可以避免氮氧化物的生成,实现CO2的富集便于分离,同时还能实现能量的梯级利用。总之,化学链燃烧在CO2减排领域具有很高的研究价值以及良好地应用前景。载氧体是化学链燃烧过程的关键,非金属化合物CaSO4以其来源广泛、价格低廉、载氧率高而被视为是化学链商业化和工业化运用的潜在载氧体。在化学链燃烧中由于CaSO4载氧体中的硫会以气相硫化物的形式释放而影响其寿命,因此控制气相硫化物的释放是研究CaSO4载氧体的关键。本文通过热力学计算了CaSO4/CaO复合载氧体化学链燃烧过程中的硫元素的迁移形式以及迁移路线。采用机械混合法制备了 CaSO4/CaO复合载氧体,同时通过化学改性,制备了一系列的改性CaSO4/CaO复合载氧体。研究了不同反应温度,不同CaO/CaSO4
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．?１国家统计局数据２０１４年各能源的消耗比??，，
■?Ｎｕｃｌｅａｒ?ｅｍｅｒｇｙ??璲?Ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ??图１．?１国家统计局数据２０１４年各能源的消耗比??由于我国目前处于经济发展阶段，对能源的需求量仍在持续增加，煤炭在我??国能源资源总量以及消费结构中所占的比例依然很大。煤炭发电在我国电力生产??中所占比例高达７５％，我国Ｃ０２排放量仅次于美国，位居世界第二位。国家主席??习近平２０１５年１１月在巴黎联合国气候变化第２１届会议上指出要加强《Ｕｎｉｔｅｄ??Ｎａｔｉｏｎｓ?Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ?Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ?ｏｎ?Ｃｌｉｍａｔｅ?Ｃｈａｎｇｅ》（ＵＮＦＣＣＣ）的实施，并承诺：??将在２０３０年或之前实现屮国Ｃ〇２排放量达到峰值，相比２００５年单位国内生产总值??（：０２排放下降６０％？６５％，森林蓄积量增加４．５ｘ１０９?ｍ３，一次能源消费中非化石能??源占２０％左右。这无疑表明Ｃ０２排放己经成为我国发展亟待解决的问题之一，因??此开发新能源改进燃烧技术，研究发展高效的Ｃ〇２分离技术，对于减少温室气体??排放实现可持续发展意义非常重大。??１．２（：０２捕集与封存技术??１．２．１?Ｃ０２捕集技术分类??由于我国的能源构成不均
Ｃａｒｒｉｅｒ，０Ｃ）中晶格氧的作用将传统的一步燃烧分解为两个气固反应，这个过程是??在两个独立的反应器（燃料反应器又称还原反应器，Ｆｕｅｌ?Ｒｅａｃｔｏｒ，?ＦＲ和空气反??应器又称氧化反应器，Ａｉｒ?Ｒｅａｃｔｏｒ，ＡＲ）中进行的还原氧化循环反应ｔ６］。如图１．３??所示，化学链燃烧系统包括燃料反应器（又称还原反应器，Ｆｕｅｌ?Ｒｅａｃｔｏｒ，ＦＲ），??空气反应器（又称氧化反应器，ＡｉｒＲｅａｃｔｏｒ，ＡＲ）以及载氧体（通常是一些金属??氧化物或非金属氧化物，标记为ＭｅｘＯｙ），载氧体在燃料反应器中与燃料发生还??原反应（式１）生成Ｃ０２和Ｈ２０完成燃烧反应，燃料反应器中＜：０２和Ｈ２〇?（蒸??汽）的混合气只需简单的冷凝就可得到高纯度的Ｃ０２气体；失去晶格氧的载氧体??（ＭｅｘＯ＾）随后进入空气反应器与空气中的氧气发生氧化反应（式２）恢复晶格??氧完成载氧体的再生，如此循环［７，８］。??ｎ２／未反应?〇２?ｃｏ２／ｈ２ｏ??：?！：???：?：?＿ＬＬ???■??Ｍｅ，Ｏｙ?＾??空气反应器］?揭料反应器??＾?ＭｃＴＯｙ－ｌ??■??ｉ?ｉ??空气?燃料??图１．３化学链燃烧原理示意图??（２ｎ＋ｍ）ＭｅｘＯｙ＋ＣｎＨ２ｍ＝（２ｎ＋ｍ）ＭｅｘＯｙ．，＋ｍＨ２〇＋ｎＣ〇２＋Ｑｉ?（式?１）??２Ｍｅｘ０ｙ＿
【参考文献】：
期刊论文
[1]铈基与钴基Co3O4-CeO2氧载体上甲烷化学链转化特性:产物选择性控制[J]. 曾良鹏,黄樊,祝星,郑敏,李孔斋. 高等学校化学学报. 2017(01)
[2]惰性载体对CaSO4载氧体化学链燃烧性能的影响[J]. 毕文卓,赵瑞东,陈天举,王志奇,吴晋沪. 燃料化学学报. 2015(03)
[3]K2CO3修饰钙基载氧体的煤化学链气化反应特性[J]. 胡修德,贾伟华,刘永卓,杨明明,郭庆杰. 高校化学工程学报. 2015(01)
[4]表面形貌控制增强铁基载氧体与褐煤化学链燃烧反应活性[J]. 覃吴,林常枫,程伟良,肖显斌. 高等学校化学学报. 2015(01)
[5]IPCC第五次评估报告第一工作组报告的亮点结论[J]. 秦大河,Thomas Stocker. 气候变化研究进展. 2014(01)
[6]CaSO4氧载体与CO反应中Boudouard反应的热力学分析及其抑制研究[J]. 郑敏,沈来宏. 化工进展. 2013(12)
[7]IPCC第一工作组第五次评估报告对全球气候变化认知的最新科学要点[J]. 沈永平,王国亚. 冰川冻土. 2013(05)
[8]钙基复合载氧体的制备及反应性能[J]. 郗艳荣,刘永卓,郭庆杰,程煜,田红景. 化工进展. 2013(10)
[9]CaS-CaSO4是否共熔的DTA和TG实验研究[J]. 樊腾飞,赵丽凤,王波,田文栋,程晓磊,肖云汉. 化工学报. 2013(08)
[10]应用CaSO4载氧体燃烧技术的CaO再生过程[J]. 樊腾飞,程晓磊,王波,田文栋,肖云汉. 化工学报. 2012(12)
博士论文
[1]钙基载氧体化学链燃烧的实验研究与机理分析[D]. 丁宁.华中科技大学 2013
[2]钙基载氧体在化学链燃烧技术中的应用研究[D]. 田红景.青岛科技大学 2010
硕士论文
[1]化学链燃烧技术中氧载体CaSO4的性能研究[D]. 张璐.华中科技大学 2009
[2]非混合燃烧中CaSO4载氧体的研究[D]. 周树理.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2007
本文编号：3584641
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．?１国家统计局数据２０１４年各能源的消耗比??，，
■?Ｎｕｃｌｅａｒ?ｅｍｅｒｇｙ??璲?Ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ??图１．?１国家统计局数据２０１４年各能源的消耗比??由于我国目前处于经济发展阶段，对能源的需求量仍在持续增加，煤炭在我??国能源资源总量以及消费结构中所占的比例依然很大。煤炭发电在我国电力生产??中所占比例高达７５％，我国Ｃ０２排放量仅次于美国，位居世界第二位。国家主席??习近平２０１５年１１月在巴黎联合国气候变化第２１届会议上指出要加强《Ｕｎｉｔｅｄ??Ｎａｔｉｏｎｓ?Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ?Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ?ｏｎ?Ｃｌｉｍａｔｅ?Ｃｈａｎｇｅ》（ＵＮＦＣＣＣ）的实施，并承诺：??将在２０３０年或之前实现屮国Ｃ〇２排放量达到峰值，相比２００５年单位国内生产总值??（：０２排放下降６０％？６５％，森林蓄积量增加４．５ｘ１０９?ｍ３，一次能源消费中非化石能??源占２０％左右。这无疑表明Ｃ０２排放己经成为我国发展亟待解决的问题之一，因??此开发新能源改进燃烧技术，研究发展高效的Ｃ〇２分离技术，对于减少温室气体??排放实现可持续发展意义非常重大。??１．２（：０２捕集与封存技术??１．２．１?Ｃ０２捕集技术分类??由于我国的能源构成不均
Ｃａｒｒｉｅｒ，０Ｃ）中晶格氧的作用将传统的一步燃烧分解为两个气固反应，这个过程是??在两个独立的反应器（燃料反应器又称还原反应器，Ｆｕｅｌ?Ｒｅａｃｔｏｒ，?ＦＲ和空气反??应器又称氧化反应器，Ａｉｒ?Ｒｅａｃｔｏｒ，ＡＲ）中进行的还原氧化循环反应ｔ６］。如图１．３??所示，化学链燃烧系统包括燃料反应器（又称还原反应器，Ｆｕｅｌ?Ｒｅａｃｔｏｒ，ＦＲ），??空气反应器（又称氧化反应器，ＡｉｒＲｅａｃｔｏｒ，ＡＲ）以及载氧体（通常是一些金属??氧化物或非金属氧化物，标记为ＭｅｘＯｙ），载氧体在燃料反应器中与燃料发生还??原反应（式１）生成Ｃ０２和Ｈ２０完成燃烧反应，燃料反应器中＜：０２和Ｈ２〇?（蒸??汽）的混合气只需简单的冷凝就可得到高纯度的Ｃ０２气体；失去晶格氧的载氧体??（ＭｅｘＯ＾）随后进入空气反应器与空气中的氧气发生氧化反应（式２）恢复晶格??氧完成载氧体的再生，如此循环［７，８］。??ｎ２／未反应?〇２?ｃｏ２／ｈ２ｏ??：?！：???：?：?＿ＬＬ???■??Ｍｅ，Ｏｙ?＾??空气反应器］?揭料反应器??＾?ＭｃＴＯｙ－ｌ??■??ｉ?ｉ??空气?燃料??图１．３化学链燃烧原理示意图??（２ｎ＋ｍ）ＭｅｘＯｙ＋ＣｎＨ２ｍ＝（２ｎ＋ｍ）ＭｅｘＯｙ．，＋ｍＨ２〇＋ｎＣ〇２＋Ｑｉ?（式?１）??２Ｍｅｘ０ｙ＿
【参考文献】：
期刊论文
[1]铈基与钴基Co3O4-CeO2氧载体上甲烷化学链转化特性:产物选择性控制[J]. 曾良鹏,黄樊,祝星,郑敏,李孔斋. 高等学校化学学报. 2017(01)
[2]惰性载体对CaSO4载氧体化学链燃烧性能的影响[J]. 毕文卓,赵瑞东,陈天举,王志奇,吴晋沪. 燃料化学学报. 2015(03)
[3]K2CO3修饰钙基载氧体的煤化学链气化反应特性[J]. 胡修德,贾伟华,刘永卓,杨明明,郭庆杰. 高校化学工程学报. 2015(01)
[4]表面形貌控制增强铁基载氧体与褐煤化学链燃烧反应活性[J]. 覃吴,林常枫,程伟良,肖显斌. 高等学校化学学报. 2015(01)
[5]IPCC第五次评估报告第一工作组报告的亮点结论[J]. 秦大河,Thomas Stocker. 气候变化研究进展. 2014(01)
[6]CaSO4氧载体与CO反应中Boudouard反应的热力学分析及其抑制研究[J]. 郑敏,沈来宏. 化工进展. 2013(12)
[7]IPCC第一工作组第五次评估报告对全球气候变化认知的最新科学要点[J]. 沈永平,王国亚. 冰川冻土. 2013(05)
[8]钙基复合载氧体的制备及反应性能[J]. 郗艳荣,刘永卓,郭庆杰,程煜,田红景. 化工进展. 2013(10)
[9]CaS-CaSO4是否共熔的DTA和TG实验研究[J]. 樊腾飞,赵丽凤,王波,田文栋,程晓磊,肖云汉. 化工学报. 2013(08)
[10]应用CaSO4载氧体燃烧技术的CaO再生过程[J]. 樊腾飞,程晓磊,王波,田文栋,肖云汉. 化工学报. 2012(12)
博士论文
[1]钙基载氧体化学链燃烧的实验研究与机理分析[D]. 丁宁.华中科技大学 2013
[2]钙基载氧体在化学链燃烧技术中的应用研究[D]. 田红景.青岛科技大学 2010
硕士论文
[1]化学链燃烧技术中氧载体CaSO4的性能研究[D]. 张璐.华中科技大学 2009
[2]非混合燃烧中CaSO4载氧体的研究[D]. 周树理.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2007
本文编号：3584641
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