用于化學(xué)鏈氧解耦燃燒的復(fù)合銅基載氧體特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、我國(guó)煤炭資源相對(duì)豐富，這就決定了我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)只能是以煤炭為主。在2014年，中國(guó)政府承諾2030年左右二氧化碳排放達(dá)到峰值且將努力早日達(dá)峰。因此，開(kāi)發(fā)以煤為主的化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2的減排與捕集技術(shù)具有重要研究意義?；瘜W(xué)鏈燃燒是一種新型的燃燒方式，能簡(jiǎn)單而低能耗地實(shí)現(xiàn)了CO2的分離和捕集，并且燃耗過(guò)程中幾乎沒(méi)有NOx生成。載氧體是化學(xué)鏈燃燒中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，而銅基載氧體活性好且載氧量高，因此本文以銅基載氧體為研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究

2、。
　　本文首先采用機(jī)械混合法，選用Al2O3，SiO2，TiO2作為惰性載體制備Cu6Al4、Cu6Si4、Cu6Ti4三種銅基載氧體，研究各自的循環(huán)反應(yīng)性能，并輔以SEM和XRD實(shí)驗(yàn)表征載氧體微觀形貌和物相組成變化。并且選用性能較好的Cu6Si4、Cu6Ti4兩種載氧體，在固定床實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中完成煤化學(xué)鏈燃燒實(shí)驗(yàn)研究。然后，采用浸漬法制得CuO/MgO和CuO/NiO兩個(gè)系列復(fù)合銅基載氧體，在熱重分析儀中完成復(fù)合銅基載氧體與煤粉的

3、化學(xué)鏈燃燒以及各載氧體20次釋氧-得氧循環(huán)，研究其循環(huán)反應(yīng)性能、載氧量變化、氧化還原反應(yīng)速率，并輔以SEM和XRD實(shí)驗(yàn)表征復(fù)合銅基載氧體微觀形貌和物相組成變化。并且將CuO/MgO和CuO/NiO兩個(gè)系列復(fù)合銅基載氧體在固定床實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行煤化學(xué)鏈燃燒實(shí)驗(yàn)研究。最后，采用擠壓造粒法制備復(fù)合銅基載氧體顆粒，在自行搭建的小型流化床中分別進(jìn)行冷態(tài)循環(huán)和熱態(tài)循環(huán)實(shí)驗(yàn)，研究各復(fù)合銅基載氧體顆粒耐磨損性能、循環(huán)反應(yīng)性能和反應(yīng)活性，并輔以SEM實(shí)驗(yàn)研

4、究載氧體顆?？篃Y(jié)性能。
　　研究結(jié)果表明，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，CuO的燒結(jié)現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，反應(yīng)性能逐漸降低，并且溫度越高，銅基載氧體的燒結(jié)現(xiàn)象越嚴(yán)重。惰性載體的存在能一定程度地改善純CuO的抗燒結(jié)性和循環(huán)反應(yīng)性能，TiO2比SiO2更適合做CuO的惰性載體。
　　復(fù)合銅基載氧體實(shí)驗(yàn)研究表明，CuO/MgO系列復(fù)合銅基載氧體中，Cu6Mg1Ti3綜合性能最好，即是說(shuō)在SiO2、TiO2和ZrO2三種惰性載體中，TiO2最適合

5、做CuO/MgO系列復(fù)合載氧體的惰性載體。CuO/NiO系列復(fù)合銅基載氧體中，Cu6Ni1Zr3綜合性能最佳，即是說(shuō)在SiO2、TiO2和ZrO2三種惰性載體中，ZrO2最適合做CuO/NiO系列復(fù)合載氧體的惰性載體。
　　復(fù)合銅基載氧體顆粒實(shí)驗(yàn)研究表明，ZrO2含量為30％的Cu6Ni1Zr3-K耐磨損性能比ZrO2含量為10%的Cu6Ni3Zr1-K好。Cu6Mg3Ti1-K在循環(huán)前期質(zhì)量衰減速率最快，Cu6Mg1Ti3-K中