化學(xué)鏈燃燒技術(shù)中載氧劑的篩選與優(yōu)化研究.pdf

1、化學(xué)鏈燃燒是潔凈、高效的新一代燃燒技術(shù)。它通過燃料與空氣不直接接觸的無火焰化學(xué)反應(yīng)來釋放能量,根除了NOX的產(chǎn)生,直接通過冷凝的方式捕集回收CO2,不需要消耗額外的能量。化學(xué)鏈燃燒技術(shù)中,載氧劑在兩個(gè)反應(yīng)器中循環(huán)使用,不但要分離空氣中的氧,還要將分離的氧傳遞給燃料,進(jìn)行燃料的無火焰燃燒,因此它是化學(xué)鏈燃燒技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵因素。對(duì)載氧劑的篩選以及反應(yīng)條件的優(yōu)化進(jìn)行研究,針對(duì)不同燃料開發(fā)出適合的載氧劑,能夠使化學(xué)鏈燃燒技術(shù)具有更高的燃燒效率。

2、
　　本文首先從反應(yīng)熱、吉布斯自由能、化學(xué)平衡等方面對(duì)金屬和非金屬載氧劑與甲烷的還原反應(yīng)進(jìn)行分析,優(yōu)選出熱力學(xué)性能優(yōu)良的載氧劑,接著運(yùn)用Aspen Plus軟件對(duì)優(yōu)選出的載氧劑進(jìn)行了數(shù)值模擬,通過計(jì)算反應(yīng)器內(nèi)的化學(xué)平衡,分析了反應(yīng)物摩爾比、溫度以及壓力對(duì)還原反應(yīng)器出口產(chǎn)物摩爾分?jǐn)?shù)的影響,最后對(duì)載氧劑的反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化。
　　研究得出:金屬基載氧劑中熱力學(xué)性能較高的為Ni基和Fe基載氧劑,非金屬載氧劑中CaSO4最佳。在Ni

3、O-CH4化學(xué)鏈燃燒還原反應(yīng)器內(nèi),燃燒過程隨反應(yīng)物摩爾比變化分為三個(gè)階段:X≤1時(shí),燃料的燃燒以甲烷重整反應(yīng)為主;當(dāng)14時(shí),反應(yīng)器中產(chǎn)物全為CO2和H2O,研究得到最佳反應(yīng)物摩爾比為X=4。通過分析溫度以及壓力對(duì)出口產(chǎn)物摩爾分?jǐn)?shù)的影響得出反應(yīng)溫度為1000K-1100K,操作壓力不大于8MPa是最佳反應(yīng)條件。在Fe2O3-CH4化學(xué)鏈燃燒還原反應(yīng)器內(nèi),反應(yīng)過程同樣呈現(xiàn)三個(gè)階段變化,通過