钢渣基钙/铁复合载氧体化学链燃烧机理及性能调控
发布时间：2021-02-04 08:01
随着温室效应加剧,CO2减排技术而受到国际社会广泛关注。化学链燃烧作为新一代碳捕集技术,具有高燃烧效率和CO2内分离特性,在降低碳捕集能耗及成本方面优势凸显,其中载氧体的开发和优化是化学链燃烧的核心和关键所在。本论文围绕钙/铁基复合载氧体,从合成材料氧传递机制、钢渣基材料调控替代合成材料、钢渣基载氧体反应特性及其性能强化等方面开展了系列研究。主要内容及结论如下:（1）将量子化学计算方法与热重分析仪、程序升温还原、电镜-能谱仪和原位X射线衍射仪等表征手段相结合,探索了优级纯CaSO4及CaSO4/Fe2O3载氧体的还原反应路径。进而基于密度泛函理论从电子、原子层面揭示CaSO4/Fe2O3复合载氧体的氧传递机制,阐明了Fe2O3对CaSO4载氧体反应性及稳定性的提升机理,其中CaSO4的反应路径为CaSO<...
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
燃烧前捕集技术-IGCCFig.1.1Simplifiedprocessschemeforthepre-combustioncapture(IGCCbasecase)
钢渣基钙/铁复合载氧体化学链燃烧机理及性能调控2是利用和封存的前提，发展低成本、低能耗的CO2捕集技术对于CCUS技术的发展应用至关重要。传统CO2捕集技术主要包括燃烧前捕集、燃烧后捕集和燃烧中捕集三类[5]。其中燃烧前捕集技术是指燃料燃烧前将其中含碳组分分离，主要用于整体煤气化联合循环(IntegratedGasificationCombinedCycle，简称IGCC)电厂。具体过程为如图1.1所示，在IGCC电站中引入水煤气变换单元，使煤气中CO与水蒸气重整生成H2和CO2，然后将其中的CO2分离，H2实现高效清洁燃烧[6,7]。燃烧前捕集可以避免常规燃煤电厂燃烧后捕集烟气流量大、CO2浓度低的缺点，在系统效率及污染物控制方面与传统燃煤发电技术相比具有一定优势[8]，但是该技术系统复杂且对传统电厂的设备兼容性差，现阶段投资成本较高，技术可靠性仍需进一步验证或完善。图1.1燃烧前捕集技术-IGCCFig.1.1Simplifiedprocessschemeforthepre-combustioncapture(IGCCbasecase)燃烧后捕集技术是指利用吸收剂从燃煤烟气中分离CO2气体的技术[9]，如图1.2所示。该技术方法原理简单、发展相对成熟，且对于现役机组具有良好的兼容性，已实现商业化应用。但是，由于锅炉尾部烟气排放量大、压力小且CO2浓度很低，因此该方法分离能耗较高，导致运行成本居高不下[11,12]。图1.2燃烧后捕集技术Fig.1.2Simplifiedprocessschemeforthepost-combustioncapture燃烧中捕集技术主要指富氧燃烧，其技术原理是利用空气分离装置将空气中的O2与N2分离，之后将燃料在纯氧环境下燃烧得到高纯度的CO2[13]，如图1.3所示。该技术可以避免CO2被N2稀释，因此CO2捕集效率理论上可以达到100％[14]。富氧
第一章绪论3燃烧技术可通过对传统电厂的改造予以实现，具有易于推广应用的潜在优势，但其面临的最大难题是空分装置的投资和能耗过高[15]，目前尚未找到一种廉价低能耗的能动技术。图1.3富氧燃烧技术Fig.1.3Simplifiedprocessschemefortheoxy-fuelcombustion据Tabbi等[16,17]估算，燃烧前、燃烧中和燃烧后捕集技术每吨CO2的捕集成本分别约为18-37
本文编号：3018002
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
燃烧前捕集技术-IGCCFig.1.1Simplifiedprocessschemeforthepre-combustioncapture(IGCCbasecase)
钢渣基钙/铁复合载氧体化学链燃烧机理及性能调控2是利用和封存的前提，发展低成本、低能耗的CO2捕集技术对于CCUS技术的发展应用至关重要。传统CO2捕集技术主要包括燃烧前捕集、燃烧后捕集和燃烧中捕集三类[5]。其中燃烧前捕集技术是指燃料燃烧前将其中含碳组分分离，主要用于整体煤气化联合循环(IntegratedGasificationCombinedCycle，简称IGCC)电厂。具体过程为如图1.1所示，在IGCC电站中引入水煤气变换单元，使煤气中CO与水蒸气重整生成H2和CO2，然后将其中的CO2分离，H2实现高效清洁燃烧[6,7]。燃烧前捕集可以避免常规燃煤电厂燃烧后捕集烟气流量大、CO2浓度低的缺点，在系统效率及污染物控制方面与传统燃煤发电技术相比具有一定优势[8]，但是该技术系统复杂且对传统电厂的设备兼容性差，现阶段投资成本较高，技术可靠性仍需进一步验证或完善。图1.1燃烧前捕集技术-IGCCFig.1.1Simplifiedprocessschemeforthepre-combustioncapture(IGCCbasecase)燃烧后捕集技术是指利用吸收剂从燃煤烟气中分离CO2气体的技术[9]，如图1.2所示。该技术方法原理简单、发展相对成熟，且对于现役机组具有良好的兼容性，已实现商业化应用。但是，由于锅炉尾部烟气排放量大、压力小且CO2浓度很低，因此该方法分离能耗较高，导致运行成本居高不下[11,12]。图1.2燃烧后捕集技术Fig.1.2Simplifiedprocessschemeforthepost-combustioncapture燃烧中捕集技术主要指富氧燃烧，其技术原理是利用空气分离装置将空气中的O2与N2分离，之后将燃料在纯氧环境下燃烧得到高纯度的CO2[13]，如图1.3所示。该技术可以避免CO2被N2稀释，因此CO2捕集效率理论上可以达到100％[14]。富氧
第一章绪论3燃烧技术可通过对传统电厂的改造予以实现，具有易于推广应用的潜在优势，但其面临的最大难题是空分装置的投资和能耗过高[15]，目前尚未找到一种廉价低能耗的能动技术。图1.3富氧燃烧技术Fig.1.3Simplifiedprocessschemefortheoxy-fuelcombustion据Tabbi等[16,17]估算，燃烧前、燃烧中和燃烧后捕集技术每吨CO2的捕集成本分别约为18-37
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