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氨气化学链燃烧中不同金属氧化物载氧体反应性能研究
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作者 颜秉欣 李兴 +4 位作者 张建伟 陈新飞 大坂侑吾 黄宏宇 李军 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第13期5194-5203,I0022,共11页
氨(NH_(3))作为一种新型富氢无碳燃料,燃烧过程中存在燃烧不稳定和氮氧化物排放高等问题,化学链燃烧技术成为解决这些问题的一种新方法。但是目前缺乏NH_(3)在载氧体表面转化特性的研究。该研究采用溶胶凝胶法分别制备NiO_(x)、FeO_(x)... 氨(NH_(3))作为一种新型富氢无碳燃料,燃烧过程中存在燃烧不稳定和氮氧化物排放高等问题,化学链燃烧技术成为解决这些问题的一种新方法。但是目前缺乏NH_(3)在载氧体表面转化特性的研究。该研究采用溶胶凝胶法分别制备NiO_(x)、FeO_(x)、CoO_(x)、TiO_(x)、CuO_(x)、CaO_(x)、CeO_(x)、LaO_(x)和SrO_(x)9种不同金属氧化物载氧体,以NH_(3)为燃料,在固定床反应器上研究不同金属氧化物载氧体在NH_(3)化学链燃烧中的反应性能,通过一系列分析手段对载氧体与NH_(3)反应前后的物理化学特性进行表征。结果表明,过渡金属氧化物NiO_(x)、FeO_(x)和CoO_(x)对NH_(3)均有较高的反应活性,但是在800℃反应后均出现了部分结构变化。过渡金属氧化物CuO_(x)在800℃反应时形成致密表面结构,导致其与NH_(3)的反应活性很低。过渡金属氧化物TiO_(x)与NH_(3)具有一定的反应活性,在800℃反应后结构变化较小,主要发生热催化分解作用。碱土金属氧化物CaO_(x)和SrO_(x)以及镧系金属氧化物CeO_(x)和LaO_(x)对NH_(3)反应活性较低,但在800℃反应后没有出现表面结构变化。该研究为NH_(3)化学链燃烧中复合载氧体的设计构筑提供一定参考。 展开更多
关键词 氨气 化学链燃烧 载氧体 金属氧化物
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液压成型法制备钙锰型钙钛矿氧载体及其化学链燃烧性能评价
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作者 臧利豪 刘先宇 +1 位作者 吴鑫 赵海波 《煤炭转化》 北大核心 2025年第2期24-34,共11页
氧载体是化学链燃烧技术的灵魂,而以往研究中氧载体通常存在固有缺陷,无法同时满足实际应用中对氧载体的多个性能指标的要求。同时,氧载体的批量制备存在成本较高、效率低下及效果不佳的问题,限制了化学链燃烧技术的进一步发展。基于液... 氧载体是化学链燃烧技术的灵魂,而以往研究中氧载体通常存在固有缺陷,无法同时满足实际应用中对氧载体的多个性能指标的要求。同时,氧载体的批量制备存在成本较高、效率低下及效果不佳的问题,限制了化学链燃烧技术的进一步发展。基于液压成型法制备了CaMn_(0.5)Ti_(0.25)Fe_(0.125)Mg_(0.125)O_(3−δ)钙钛矿氧载体,并利用球磨法替代普通机械混合来进行前期物料的混合,以期改善物料混合不均的现象,增强氧载体的综合性能。在批次流化床中采用最新提出的甲烷化学链燃烧测试方法探究了球磨时间(1 h,2 h,3 h)、煅烧温度(1050℃,1150℃,1250℃,1350℃)和煅烧时间(4 h,8 h,12 h)这三个核心参数对氧载体性能的影响规律。结果表明:球磨时间影响氧载体的循环稳定性;煅烧温度严重影响氧载体的供氧能力、破碎强度和循环稳定性;煅烧时间影响氧载体的破碎强度和循环稳定性。最佳样品(球磨时间为3 h,煅烧温度为1250℃,煅烧时间为12 h)能实现99%以上的CH_(4)转化率和CO_(2)选择性,反应前后的XRD和SEM-EDS表征表明,氧载体的钙钛矿相形成良好,并具有优异的结构稳定性。 展开更多
关键词 化学链燃烧 钙钛矿 氧载体 液压成型法 天然气
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Fe_(2)O_(3)/MgAl_(2)O_(4)载氧体甲烷化学链制氢性能研究
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作者 宋业恒 毛继平 +5 位作者 任东伟 张国良 于琳浩 陈雅琪 向文国 陈时熠 《石油学报(石油加工)》 北大核心 2025年第2期477-488,共12页
载氧体稳定性差是限制化学链制氢技术发展的主要因素之一,针对此问题,通过提高载体-活性组分之间的相互作用,抑制反应过程中的烧结团聚来增强载氧体稳定性。制备了Fe_(2)O_(3)/MgAl_(2)O_(4)载氧体,以甲烷为原料,在小型流化床反应器上... 载氧体稳定性差是限制化学链制氢技术发展的主要因素之一,针对此问题,通过提高载体-活性组分之间的相互作用,抑制反应过程中的烧结团聚来增强载氧体稳定性。制备了Fe_(2)O_(3)/MgAl_(2)O_(4)载氧体,以甲烷为原料,在小型流化床反应器上模拟双床(甲烷还原/水蒸气氧化)化学链制氢过程,探究氧化铁含量和反应条件对载氧体甲烷化学链制氢反应性能的影响。结果表明,Fe_(2)O_(3)/MgAl_(2)O_(4)载氧体中氧化铁最佳质量分数为20%,最佳工艺条件为:CH_(4)体积分数5%,温度900℃,水蒸气体积分数20%。XRD、SEM等表征和实验结果表明,Fe离子融入了MgAl_(2)O_(4)尖晶石的体相内并增强了载氧体稳定性,当氧化铁质量分数高于20%时,载氧体会因烧结团聚迅速失活,高体积分数甲烷会因裂解速率高于载氧体释氧速率而产生大量积炭,升高温度可增强反应活性,但温度过高则会影响载氧体的稳定性。 展开更多
关键词 化学链制氢 载氧体 Fe_(2)O_(3) MgAlO_(4)载体
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贵州六枝煤与CuFeMnO_(4)复合氧载体化学链燃烧时硫演化特性
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作者 李炜光 丁宁 +5 位作者 林德顺 王梦家 屈鑫鑫 姚丹毅 郝帅 王保文 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第6期209-217,共9页
煤中黄铁矿硫含量较高,直接用于煤化学链燃烧,迁移复杂、造成诸多不利影响,需予以重点关注。选取贵州六枝煤(LZ),对其进行酸洗脱灰及定向去除黄铁矿硫后、再添加定量黄铁矿模型化合物作为燃料(LZ-DP+FeS_(2)),自制CuFeMnO_(4)复合氧载体... 煤中黄铁矿硫含量较高,直接用于煤化学链燃烧,迁移复杂、造成诸多不利影响,需予以重点关注。选取贵州六枝煤(LZ),对其进行酸洗脱灰及定向去除黄铁矿硫后、再添加定量黄铁矿模型化合物作为燃料(LZ-DP+FeS_(2)),自制CuFeMnO_(4)复合氧载体,在双温管式炉中,对二者在不同温度下反应时氧的传递、硫的演化及交互作用加以系统研究。结果显示,Mn的掺杂有效增强CuFeMnO_(4)中Fe^(3+)的还原、氧的传递及其反应活性;LZ-DP+FeS_(2)煤单独热解时其中黄铁矿硫演化复杂并产生H_(2)S、SO_(2)、COS和CS_(2)等不同气相硫组分,而加入定量CuFeMnO_(4)时先后分解释放O_(2)并传递其中晶格氧,使各类气相硫在高温下被充分氧化形成更多的SO_(2)。多次循环试验显示,CuFeMnO_(4)在保持良好再生能力的同时,定向固硫能力增强,在煤化学链燃烧中具有极大的应用潜力。 展开更多
关键词 六枝煤 化学链燃烧 CuFeMnO_(4)氧载体 黄铁矿 硫演化
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铁基载氧体化学链燃烧过程中惰性载体Al_(2)O_(3)抗烧结机理研究
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作者 刘志兵 王鹏辉 +4 位作者 冯于川 马素霞 梁五洲 刘众元 高义斌 《燃烧科学与技术》 北大核心 2025年第3期331-338,共8页
基于ReaxFF反应力场的分子动力学(ReaxFF MD)模拟方法研究了Fe_(2)O_(3)颗粒的烧结过程,探究了Al_(2)O_(3)对Fe_(2)O_(3)颗粒烧结过程的影响,分析了烧结过程中原子的迁移扩散特性,深入揭示了铁基载氧体化学链燃烧过程中惰性载体Al_(2)O_... 基于ReaxFF反应力场的分子动力学(ReaxFF MD)模拟方法研究了Fe_(2)O_(3)颗粒的烧结过程,探究了Al_(2)O_(3)对Fe_(2)O_(3)颗粒烧结过程的影响,分析了烧结过程中原子的迁移扩散特性,深入揭示了铁基载氧体化学链燃烧过程中惰性载体Al_(2)O_(3)的抗烧结机理.结果表明:Fe_(2)O_(3)颗粒的烧结过程涉及颗粒间相互靠近、烧结颈形成以及生长,温度升高导致Fe_(2)O_(3)颗粒更加剧烈的烧结,且Fe_(2)O_(3)颗粒粒径越大,抗烧结能力越强;Fe_(2)O_(3)颗粒可以稳定吸附在惰性载体Al_(2)O_(3)表面,限制颗粒的整体移动,阻碍烧结颈的形成及生长过程,Al_(2)O_(3)添加可以明显抑制Fe_(2)O_(3)颗粒的烧结,抑制程度随温度增加而降低;Fe_(2)O_(3)颗粒的所有原子、表层原子和内层原子的扩散活化能分别为29.2 kJ/mol、28.0 kJ/mol和29.5 kJ/mol,Al_(2)O_(3)添加后扩散活化能分别增加至42.4 kJ/mol、43.2 kJ/mol和41.6 kJ/mol,惰性载体Al_(2)O_(3)主要是通过抑制Fe_(2)O_(3)颗粒表层原子的迁移扩散来提升铁基载氧体的抗烧结能力. 展开更多
关键词 化学链燃烧 铁基载氧体 惰性载体 抗烧结机理 分子动力学
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中国化学链燃烧技术研发进展与展望 被引量:3
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作者 李振山 李维成 +5 位作者 刘海洋 段琦玮 王洋 李嘉晔 杨永嘉 蔡宁生 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期7200-7220,I0010,共22页
化学链燃烧通过载氧体将空气中的氧传递给燃料、避免了高耗能的空分制氧,能够在较低能耗下实现CO_(2)的源头捕集,是最具潜力的固体燃料大规模碳减排技术之一。该文对中国化学链燃烧的研发进展进行系统的综述,介绍化学链燃烧技术在中国... 化学链燃烧通过载氧体将空气中的氧传递给燃料、避免了高耗能的空分制氧,能够在较低能耗下实现CO_(2)的源头捕集,是最具潜力的固体燃料大规模碳减排技术之一。该文对中国化学链燃烧的研发进展进行系统的综述,介绍化学链燃烧技术在中国的中试进展、工程示范部署及技术路线图,综述化学链燃烧在中国的基础研究现状,包括载氧体制备、载氧体氧化/还原反应动力学及模型、载氧体测试方法、双流化床等;并简要讨论化学链燃烧技术未来的发展趋势。 展开更多
关键词 碳捕集 化学链燃烧 载氧体 流化床 进展
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准东煤半焦赤铁矿载氧体化学链燃烧及碱(土)金属迁移特性 被引量:2
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作者 刘银河 王儒儒 +3 位作者 关昱 林啸龙 王博 王园园 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1148-1160,共13页
准东煤在常规燃烧利用过程中出现严重的积灰结渣和CO_(2)排放等问题,极大地限制了其低碳清洁高效利用。采用中低温热解低阶煤生产半焦、焦油和热解气是煤炭分质分级利用的龙头技术,准东高碱煤热解半焦气化活性高,采用化学链燃烧方式有... 准东煤在常规燃烧利用过程中出现严重的积灰结渣和CO_(2)排放等问题,极大地限制了其低碳清洁高效利用。采用中低温热解低阶煤生产半焦、焦油和热解气是煤炭分质分级利用的龙头技术,准东高碱煤热解半焦气化活性高,采用化学链燃烧方式有利于实现其低碳清洁高效转化。以CO_(2)为气化介质,赤铁矿石为载氧体,在固定床上开展准东煤半焦原位气化化学链燃烧特性研究,并探究了准东煤半焦中碱(土)金属(AAEMs)的迁移转化规律。研究表明,赤铁矿载氧体能够显著提高固定床反应器出口烟气中CO_(2)体积分数,然而随着载氧体与半焦质量比(mOC/mC)不断增加,CO_(2)体积分数先急剧增加而后趋于不变,最佳的mOC/mC为50:1,而700℃热解制取的准东煤半焦经酸洗脱灰处理后固定床反应器出口相应烟气中CO_(2)的选择性降低了8.95%,这表明准东煤半焦中具有催化活性的AAEMs显著影响其化学链燃烧性能。赤铁矿载氧体对准东煤半焦表面AAEMs的分布也有显著影响,与未加入时相比,Na、K元素在半焦表面呈现较为明显的团簇富集,Ca、Mg元素在空间分布上呈更为明显的依赖关系。采用原位气化化学链燃烧方式后准东煤半焦中的AAEMs向赤铁矿载氧体中发生迁移与转化,并生成霞石(NaAlSiO_(4))、钾长石(KAlSi_(3)O_(8))、钙铝黄长石(Ca_(2)Al_(2)SiO_(7))、镁橄榄石(Mg_(2)SiO_(4))等高熔点矿物质,有效抑制了准东煤半焦中AAEMs向气相的挥发。 展开更多
关键词 准东煤半焦 赤铁矿载氧体 碱(土)金属 化学链燃烧 分质分级利用
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准东煤分步和直接化学链燃烧特性
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作者 亚力昆江·吐尔逊 高志伟 +5 位作者 代正华 钟梅 靳立军 李建 刘洋 魏博 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期16-26,共11页
化学链燃烧作为高效的低碳排放燃烧技术,在提高燃料利用率和减少CO_(2)排放方面显示出其独特优势。采用Fe_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)载氧体,利用两段式固定床反应器开展了准东煤直接和分步化学链燃烧试验,探究了载氧体反应前后理化特性。发... 化学链燃烧作为高效的低碳排放燃烧技术,在提高燃料利用率和减少CO_(2)排放方面显示出其独特优势。采用Fe_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)载氧体,利用两段式固定床反应器开展了准东煤直接和分步化学链燃烧试验,探究了载氧体反应前后理化特性。发现准东煤热解挥发分化学链燃烧碳转化率和CO_(2)选择性随温度和载氧体与煤质量比(OC/C)增加而升高。OC/C和温度升高提高半焦化学链燃烧碳转化率,但降低CO_(2)选择性。相比煤直接化学链燃烧,在相同条件,分步化学链燃烧CO_(2)选择性大幅提高、碳转化率有所降低。反应温度800℃,分步化学链燃烧CO_(2)选择性达89.51%,相比直接化学链燃烧提升了29.18%。反应温度950℃,分步化学链燃烧碳转化率在60.40%,比直接化学链燃烧降低6.78%。与半焦反应后载氧体还原程度高于与煤热解挥发分反应后载氧体,半焦与载氧体的反应是煤化学链燃烧的限制因素之一。本研究为实现准东煤低碳清洁燃烧提供重要理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 化学链燃烧 载氧体 煤热解挥发分 半焦 CO_(2)选择性
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CeO_(2)载氧体对煤化学链燃烧中汞迁移影响机制 被引量:1
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作者 王旭栋 刘敦禹 +3 位作者 许开龙 刘秋祺 范昀培 金晶 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2191-2200,共10页
汞污染因其对人类和生态系统的严重危害而日益受到人们的关注,本研究旨在分析CeO_(2)载氧体在煤化学链燃烧过程中对汞迁移的影响。通过实验比较了“CeO_(2)+煤”“SiO_(2)+煤”“煤”在流化床反应器中的燃烧状况,在气化氛围中,载氧体与... 汞污染因其对人类和生态系统的严重危害而日益受到人们的关注,本研究旨在分析CeO_(2)载氧体在煤化学链燃烧过程中对汞迁移的影响。通过实验比较了“CeO_(2)+煤”“SiO_(2)+煤”“煤”在流化床反应器中的燃烧状况,在气化氛围中,载氧体与煤反应主要转化为CO_(2)和少量CO、CH_(4)、H_(2)等成分,“CeO_(2)+煤”体系消耗了最多的O_(2),产生了最多的CO_(2),表明CeO_(2)载氧体促使煤燃烧更加充分。汞在气化氛围下主要以Hg^(0)的形式释放,“CeO_(2)+煤”的Hg^(0)释放量占总汞量的49.75%,明显低于无载氧体组。汞在空气氛围下主要以Hg^(2+)的形式再次微量释放,“CeO_(2)+煤”的Hg^(0)和Hg^(2+)释放量均低于纯煤组。通过改变CeO_(2)载氧体和煤之间的不同位置,表明在气化氛围下CeO_(2)载氧体对Hg^(0)的吸附作用很弱,其催化性和释氧作用是脱除Hg^(0)的关键因素,且催化性占据主要地位。在气化氛围下,CO_(2)可以补充CeO_(2)中消耗掉的晶格氧使其具有更好的催化和再生性能。通过对还原/氧化后CeO_(2)载氧体进行XPS(X射线光电子能谱分析仪)分析,发现Ce 3d中的Ce^(3+)峰值消失全部转化为Ce^(4+),表明CeO_(2)载氧体具有良好的再生性能。 展开更多
关键词 化学链燃烧 二氧化铈 载氧体
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化学链燃烧中载氧体结构设计对抗磨性的影响研究 被引量:1
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作者 赵一凡 刘敦禹 金晶 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期509-519,共11页
在化学链反应过程中,载氧体作为氧和热量的载体起着至关重要的作用,载氧体设计一直是化学链技术研究的重点和难点。化学链燃烧通常发生在流化床反应器中,由于化学反应带来的化学应力对载氧体磨损贡献率最大,导致载氧体寿命大大缩短,有... 在化学链反应过程中,载氧体作为氧和热量的载体起着至关重要的作用,载氧体设计一直是化学链技术研究的重点和难点。化学链燃烧通常发生在流化床反应器中,由于化学反应带来的化学应力对载氧体磨损贡献率最大,导致载氧体寿命大大缩短,有效成分流失。从载氧体结构设计角度出发,定性评价了不同复合载氧体的抗磨损机理:核壳结构抑制了活性组分的相分离现象,避免了由于活性组分表面磨损带来的载氧体失活;添加Al_(2)O_(3)纤维和“铆钉”抑制了裂纹扩展,减缓了材料的磨损;添加燃料灰改善了复合载氧体的骨架强度,提高了载氧体抗磨性和抗结渣团聚性;利用复合载氧体的协同增效提高了反应活性,减缓了烧结团聚现象。从磨损动力学和使用寿命角度出发,定量比较了不同载氧体的磨损情况:通过对数拟合Gwyn磨损动力学方程,求出不同载氧体拟合参数K和n,可以反映磨损机制和磨损变化规律。 展开更多
关键词 化学链燃烧 结构设计 载氧体 磨损
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化学链燃烧中载氧体磨损及抗磨损方法研究进展 被引量:1
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作者 朱丹 刘方 +1 位作者 宋晨 杨丽 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第5期50-61,共12页
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... 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。 展开更多
关键词 化学链燃烧 CO_(2)捕集 载氧体 磨损
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CuFe_(2)O_(4)氧载体与小麦秆-煤化学链共气化研究 被引量:1
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作者 林德顺 丁宁 +1 位作者 李炜光 王保文 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期188-195,共8页
以小麦秆与印尼褐煤为原料,制备具有尖晶石结构的CuFe_(2)O_(4)复合氧载体,在自制多功能反应器上,系统研究了CuFe_(2)O_(4)氧载体反应活性及小麦秆和印尼褐煤化学链共气化特性,重点关注小麦秆和煤不同掺混比、气化温度、氧载体过量系数... 以小麦秆与印尼褐煤为原料,制备具有尖晶石结构的CuFe_(2)O_(4)复合氧载体,在自制多功能反应器上,系统研究了CuFe_(2)O_(4)氧载体反应活性及小麦秆和印尼褐煤化学链共气化特性,重点关注小麦秆和煤不同掺混比、气化温度、氧载体过量系数和水蒸气输入量这4个关键运行参数的影响。结果表明:CuFe_(2)O_(4)复合氧载体中Cu-Fe的协同作用有助于晶格氧的有效传递和反应活性的提升,而小麦秆和印尼褐煤化学链共气化时碳转化率及冷煤气效率比单一燃料的大,促进了高品质合成气的形成;小麦秆和褐煤在与CuFe_(2)O_(4)化学链气化过程中的最优运行参数为共气化温度950℃、氧载体过量系数0.2、水蒸气通入体积流量0.125 mL/min、小麦秆-印尼褐煤掺混质量比1∶1,在此最优条件下,合成气产量高达1.262 m^(3)/kg,H_(2)与CO体积比为1.69,碳转化率为89.7%,合成气选择性为63.2%。 展开更多
关键词 化学链 共气化 小麦秆 褐煤 CuFe_(2)O_(4)氧载体
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红砖掺杂改性白云鄂博铁精矿载氧体性能
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作者 张鹏飞 陈伟鹏 +3 位作者 肖卓楠 吕青岗 张顺风 张子峰 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期2226-2234,共9页
采用机械混合法,添加建筑固废红砖粉末制备改性白云鄂博铁精矿载氧体,通过热重分析仪和管式炉实验,分析红砖粉末添加量对CO化学链燃烧性能优化效果,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射、比表面积分析以及动力学分析等表征手段分析其机制... 采用机械混合法,添加建筑固废红砖粉末制备改性白云鄂博铁精矿载氧体,通过热重分析仪和管式炉实验,分析红砖粉末添加量对CO化学链燃烧性能优化效果,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射、比表面积分析以及动力学分析等表征手段分析其机制。结果表明,通过DTG曲线可以看出白云鄂博铁精矿载氧体与CO的反应温度基本都高于800℃,红砖粉末改性载氧体可以提升化学链燃烧反应速率,加快反应进程,特别是2.5%红砖改性样品,在950℃下反应效果是最优的,CO_(2)产率达到了87%;通过对程序升温实验数据进行动力学分析,发现红砖粉末可以缩短其与CO的反应时间,加快反应进程,并且基于循环反应实验,改性载氧体表现出了更稳定的碳转化率。其反应能力的提升和循环稳定性的加强主要是由于红砖粉末使载氧体具有更高的比表面积和孔隙结构所致。 展开更多
关键词 铁精矿 化学链燃烧 载氧体 建筑固废 动力学分析
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钾修饰铁锆氧载体制备及煤化学链燃烧中钾元素赋存形态探究
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作者 魏国兴 刘涛 +1 位作者 宋方林 焦发存 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2338-2344,共7页
考察了制备条件对载氧体性能的影响,并通过HSC Chemistry考察了温度与还原度(R_(ox))对钾元素赋存形态的影响。结果表明,最佳制备条件为:ZrO_(2)的添加量为30%,K_(2)CO_(3)的添加量为5%,载氧体的煅烧温度为800℃。煤过量或较高时钾元素... 考察了制备条件对载氧体性能的影响,并通过HSC Chemistry考察了温度与还原度(R_(ox))对钾元素赋存形态的影响。结果表明,最佳制备条件为:ZrO_(2)的添加量为30%,K_(2)CO_(3)的添加量为5%,载氧体的煅烧温度为800℃。煤过量或较高时钾元素的赋存形态主要为气态钾单质K(g)。而在系统中载氧体含量足量或过量时,在高温时钾元素的主要赋存形态转变为了KFeO_(2)。并且只有在反应温度较低且载氧体还原程度较深时,钾元素才能保持以K_(2)CO_(3)的原形式存在。 展开更多
关键词 载氧体 化学链燃烧 HSC Chemistry模拟 钾赋存形态
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火焰合成Pt修饰CuO氧载体低温化学链燃烧特性
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作者 龙周禾 徐祖伟 +3 位作者 邹祥波 叶骥 匡草 赵海波 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期61-68,共8页
采用火焰喷雾热解方法(FSP)合成了Pt修饰CuO纳米氧载体材料(FSP-Pt/CuO),首先通过XRD、SEM等表征手段分析了Pt/CuO的结构和组成;通过热重分析仪、化学吸附仪对比研究了FSP合成的CuO、Pt/CuO以及商用CuO纳米颗粒的化学链燃烧反应性能.结... 采用火焰喷雾热解方法(FSP)合成了Pt修饰CuO纳米氧载体材料(FSP-Pt/CuO),首先通过XRD、SEM等表征手段分析了Pt/CuO的结构和组成;通过热重分析仪、化学吸附仪对比研究了FSP合成的CuO、Pt/CuO以及商用CuO纳米颗粒的化学链燃烧反应性能.结果表明,FSP-Pt/CuO氧载体材料与H_(2)、CO、CH_(4)的还原反应温度能够分别降低到200℃、105℃、290℃以下.进一步考察了H_(2)、O_(2)不同浓度对Pt/CuO氧载体还原、氧化特性的影响,并测试了Pt/CuO氧载体的低温化学链燃烧循环稳定性.最后通过Pt/CuO氧载体颗粒表面的氢溢流原理对低温化学链燃烧过程进行了模型机理解释. 展开更多
关键词 火焰喷雾热解 氧化铜 氧载体 低温化学链燃烧
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化学链燃烧中煤灰原位改性对钙基载氧体炭沉积的影响
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作者 梁国威 金晶 +1 位作者 董波 侯封校 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期4253-4261,共9页
在流化床中利用准东煤灰负载在钙基载氧体上,对钙基载氧体进行原位改性,从而制备改性的CaSO_(4)-Ash复合载氧体。借助TG-MS实验中的CO_(2)离子流量强度曲线,考察准东煤灰负载量对载氧体还原反应过程中炭沉积特性的影响规律,并通过固固... 在流化床中利用准东煤灰负载在钙基载氧体上,对钙基载氧体进行原位改性,从而制备改性的CaSO_(4)-Ash复合载氧体。借助TG-MS实验中的CO_(2)离子流量强度曲线,考察准东煤灰负载量对载氧体还原反应过程中炭沉积特性的影响规律,并通过固固反应与气固反应定量耦合实验,探究炭沉积的来源。结果表明:炭沉积量随原位改性制备过程中煤灰比例升高先减少后增加,添加质量分数为10%的准东煤灰制备的CaSO_(4)-10Ash复合载氧体能够最大程度降低炭沉积问题,减少了79.5%的炭沉积。固固反应中随煤灰负载比例升高,煤焦炭残留量减少,气固反应中煤灰负载比例大于5%时,复合载氧体性能开始呈下降趋势,积炭量开始增多;当煤灰负载比例大于10%时,随负载比例继续升高而增多的炭沉积的量主要来自于CO分解产生的积炭。 展开更多
关键词 化学链燃烧 准东煤 煤灰改性 CaSO_(4)载氧体
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基于赤铁矿载氧体的串行流化床煤化学链燃烧试验 被引量:22
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作者 顾海明 吴家桦 +2 位作者 郝建刚 沈来宏 肖军 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第17期51-56,共6页
建立1kW级串行流化床反应器系统,以赤铁矿为载氧体进行了煤化学链燃烧试验。验证载氧体的持续循环能力,讨论燃料反应器温度对气体产物组成及CO2捕集效率的影响。在连续10h的试验中,载氧体展现出良好的稳定性和反应活性;随着温度由900℃... 建立1kW级串行流化床反应器系统,以赤铁矿为载氧体进行了煤化学链燃烧试验。验证载氧体的持续循环能力,讨论燃料反应器温度对气体产物组成及CO2捕集效率的影响。在连续10h的试验中,载氧体展现出良好的稳定性和反应活性;随着温度由900℃升到985℃,燃料反应器中CO和CO2浓度迅速增加,空气反应器中CO2浓度则呈线性下降;较高的温度有利于提高CO2捕集效率。用BET比表面积、扫描电子显微镜和X-射线衍射对使用前后的载氧体进行表征,结果表明:表面轻微的烧结导致使用过的载氧体比表面积和空隙容积都有所下降;载氧体仍保持多孔结构,这有利于其与气体之间的反应。由于喷动床高速射流的存在,载氧体颗粒之间没有团聚现象。该种赤铁矿是实现煤化学链燃烧比较理想的载氧体。 展开更多
关键词 化学链燃烧 串行流化床 载氧体 赤铁矿
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煤化学链燃烧Fe_2O_3载氧体的反应性研究 被引量:21
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作者 高正平 沈来宏 +2 位作者 肖军 郑敏 吴家桦 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期513-520,共8页
利用流化床反应器并以水蒸气作为气化-流化介质,研究了温度、反应时间、循环数对Fe2O3载氧体反应性的影响。实验表明,载氧体与煤气化产物的反应性随温度升高而增强,且温度越高,反应受化学反应控制时间越短。当温度高于900℃时,煤中碳转... 利用流化床反应器并以水蒸气作为气化-流化介质,研究了温度、反应时间、循环数对Fe2O3载氧体反应性的影响。实验表明,载氧体与煤气化产物的反应性随温度升高而增强,且温度越高,反应受化学反应控制时间越短。当温度高于900℃时,煤中碳转化为CO2的比率大于90%,载氧体体现了很好的反应性,但反应温度低于850℃时,比率小于75%。反应温度900℃时,CO2干基浓度随循环数而逐渐降低,CO、CH4浓度增加,且CH4浓度值大于CO。利用XRD、SEM分析了固体反应产物成分与微观形态结构。分析表明,Fe2O3的还原产物为Fe3O4,载氧体颗粒随循环数增加而逐渐烧结。 展开更多
关键词 化学链燃烧 Fe2O3载氧体 反应性 表面烧结 CO2分离
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以煤为燃料的化学链燃烧研究进展 被引量:14
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作者 李振山 鲍金花 +2 位作者 孙宏明 徐雷 蔡宁生 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第29期5131-5139,共9页
从3个方面介绍以煤为燃料的化学链燃烧的研究进展。在载氧体方面,研究载氧体的气固反应特性,采用表面光滑的Fe多晶片作为反应物,借助扫描电镜观测固体产物,剥离了孔隙结构的影响,解决固体产物微观形貌难以直接观察的问题;建立了基于分... 从3个方面介绍以煤为燃料的化学链燃烧的研究进展。在载氧体方面,研究载氧体的气固反应特性,采用表面光滑的Fe多晶片作为反应物,借助扫描电镜观测固体产物,剥离了孔隙结构的影响,解决固体产物微观形貌难以直接观察的问题;建立了基于分子尺度固体产物成核与生长的速率方程,从微观分子尺度来描述宏观的动力学行为;建立活性成分与惰性载体间相互作用力模型;提出通过引入外来离子提高天然钛铁矿载氧体反应活性的方法。在煤与载氧体相互作用方面,考虑了挥发分、煤灰对载氧体的影响;采用催化气化使气化速率与还原速率相匹配;煤的破碎、磨耗及分层会导致燃料反应器内气体的不完全转化。在反应器方面,建立了双循环回路的三流化床实验台,实现了140h稳定热态运行;并提出采用下行床、低温化学链燃烧和直接化学链燃烧的概念来转化未反应气体。 展开更多
关键词 化学链燃烧 气固反应 载氧体 反应器
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基于赤铁矿载氧体的煤化学链燃烧试验 被引量:18
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作者 顾海明 沈来宏 +2 位作者 吴家桦 肖军 张思文 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期179-185,共7页
化学链燃烧是一种具有CO2内分离特性的燃烧方式。以赤铁矿为载氧体,在1kWth级串行流化床上进行了煤化学链燃烧试验。讨论了燃料反应器温度对气体产物组分的影响;比较了各反应参数对煤气化效率、煤气化产物的转化效率及碳捕集效率的影响... 化学链燃烧是一种具有CO2内分离特性的燃烧方式。以赤铁矿为载氧体,在1kWth级串行流化床上进行了煤化学链燃烧试验。讨论了燃料反应器温度对气体产物组分的影响;比较了各反应参数对煤气化效率、煤气化产物的转化效率及碳捕集效率的影响情况,分析了煤中硫的排放问题。试验结果表明:温度由900℃升高到985℃,燃料反应器中CO体积份额逐渐增加,CO2体积份额逐渐减小,空气反应器中CO2浓度呈线性下降。燃料反应器温度的升高促进煤气化效率及碳捕集效率大大提高。载氧体量和系统负荷是煤气化产物转化效率的主要影响因素,载氧体量的增加和负荷的增加分别会使煤气化产物转化效率提高和下降。燃料反应器中的硫主要以SO2形式存在于燃料反应器,随温度的升高,SO2浓度由515×10-6逐渐增加到562×10-6。 展开更多
关键词 串行流化床 化学链燃烧 载氧体 铁矿石
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