化學(xué)鏈氧解耦燃燒中錳基載氧體特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、化學(xué)鏈燃燒是一種新穎的CO2捕集與收集技術(shù),與傳統(tǒng)燃燒技術(shù)相比,不但效率高,而且能耗低?；瘜W(xué)鏈燃燒系統(tǒng)包括空氣反應(yīng)器和燃料反應(yīng)器,載氧體在空氣反應(yīng)器與燃料反應(yīng)器之間循環(huán)傳遞氧,燃料反應(yīng)器中的燃燒產(chǎn)物經(jīng)冷凝處理后得到高濃度的CO2,而化學(xué)鏈氧解耦燃燒是適用于固體燃料的化學(xué)鏈燃燒。要實(shí)現(xiàn)化學(xué)鏈燃燒性能良好的載氧體是關(guān)鍵,由于錳基載氧體熔點(diǎn)較高且價格較便宜,因此本文選擇錳基載氧體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
　　本文首先在熱重分析儀上考察Mn2O3在

2、不同條件下的釋氧特性,然后考察其釋氧后產(chǎn)物Mn3O4的吸氧特性、循環(huán)穩(wěn)定性及爐渣和飛灰對其循環(huán)穩(wěn)定性的影響,并得到了錳基載氧體的動力學(xué)參數(shù)。在此基礎(chǔ)上考察了惰性載體對錳基載氧體特性的影響,還考察了浸漬法和石墨成孔法對載氧體的影響,之后選取性能較好的Mn75Al25與Mn2O3和煤在固定床上進(jìn)行化學(xué)鏈氧解耦燃燒循環(huán)穩(wěn)定性測試,并借助XRD和SEM對相關(guān)載氧體進(jìn)行物相分析和微觀形貌分析。最后以硝酸鹽浸漬方式制備錳銅復(fù)合載氧體,以同樣的方法對

3、其載氧體釋氧特性及循環(huán)穩(wěn)定性展開實(shí)驗(yàn)研究。
　　研究結(jié)果表明,Mn2O3隨著氧氣濃度的增加,初始釋氧溫度逐漸增加,活化能大幅度增加;隨反應(yīng)溫度的升高,其釋氧時間減少;隨升溫速率的提高,釋氧活化能小幅度增加。Mn3O4隨著反應(yīng)溫度的升高,氧化時間增加;隨氧氣濃度的降低,吸氧所需的勢差越來越小,Mn3O4不易氧化;Mn3O4在20次吸氧釋氧過程中表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性。爐渣對載氧體的循環(huán)穩(wěn)定性具有一定的影響;而飛灰對Mn3O4的循環(huán)穩(wěn)定性

4、沒有什么影響。
　　惰性載體改性錳基載氧體的研究結(jié)果表明,在相同反應(yīng)溫度下,Al2O3處理的Mn75Al25釋氧時間比Mn2O3少;TiO2對錳基載氧體的熱力學(xué)氧平衡分壓改變最為突出;Mn75Al25的循環(huán)穩(wěn)定性最好,Mn75Zr25不適合作為化學(xué)鏈氧解耦燃燒的載氧體。浸漬法制備的Mn75Al25載氧體略微優(yōu)于石墨成孔法制備的Mn75(Al9C1)25載氧體;Mn75Al25和Mn2O3不宜作為煤化學(xué)鏈氧解耦燃燒的載氧體。

5、　　錳銅復(fù)合載氧體的實(shí)驗(yàn)研究表明,在相同的反應(yīng)溫度下,(Mn75Cu25)3Al1的釋氧時間比 Mn75Cu25少;兩種載氧體在無氧時的釋氧量比有氧氣氛下多;當(dāng)反應(yīng)溫度一定時,粒徑大小對載氧體的釋氧特性沒有什么影響;Mn75Cu25和(Mn75Cu25)3Al1的循環(huán)穩(wěn)定性均較好,但(Mn75Cu25)3Al1的釋氧量隨著循環(huán)次數(shù)的增加相對較穩(wěn)定;與煤化學(xué)鏈燃燒循環(huán)過程中,隨著循環(huán)次數(shù)的增加,Mn75Cu25顆粒逐漸增大,而(Mn75C