化学链燃烧之载氧体课件.pptx

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1、化学链燃烧及载氧体材料化学链燃烧（CLC）一种燃料与空气不直接接触的无火焰燃烧方式，基本原理是将传统的燃料与空气直接接触反应的燃烧借助于载氧体的作用分解为2个气固反应，燃料与空气无需接触，由载氧体将空气中的氧传递到燃料中化学链燃烧的基本概念什么是化学链燃烧？化学链燃烧系统主要包括燃料反应器空气反应器载氧体燃料反应器：载氧体被燃料还原，燃料被氧化。空气反应器：被还原后的载氧体又被空气氧化，继续送入还原器。载氧体：在还原器和氧化器之间传递氧、传递热量。化学链燃烧系统组成化学链燃烧是如何实现的呢？空气N2,O2MexOyMexOy-1燃料FuelReactor（还原反应）CO

2、2,H2OAirReactor（氧化反应）化学链燃烧反应原理燃料反应器（还原反应）CnH2mOp+(2n+m-p)MexOy→nCO2+mH2O+(2n+m-p)MexOy-1+Hred空气反应器（氧化反应）(2n+m-p)MexOy-1+(n+m/2-p/2)O2→(2n+m-p)MexOy+Hox总反应CnH2mOp+(n+m/2-p/2)O2→nCO2+mH2O+HCHc=Hox+Hred以CuO载氧体为例，新鲜的载氧体紧密结合，其表面呈致密的状态。在1000倍的视野中出现直径为10~20μm的孔。被还原后的氧载体表面呈蓬松状态，氧载体表面呈现多孔结构，孔径均小于

3、5μm。这是由于在反应过程中氧载体因释氧使得晶相组成发生变化，其中的CuO转化为Cu2O，氧分子由氧载体晶体内部释放加强孔结构的形成，这使得氧载体表面形成新的微观多孔结构，使得氧载体与气体的接触面大为增加，更有利于燃料的燃烧。新鲜的铜基氧载体放大1000倍放大10000倍与无烟煤反应之后的氧载体放大1000倍放大10000倍化学链燃烧反应原理化学链燃烧的优势CO2捕集，降低能耗提高能源利用效率控制NOx排放用于重整制氢等其他行业为什么要研究化学链燃烧呢？优势1--CO2捕集燃料燃烧的产物（主要是CO2和H2O）不会被氮气和过量的空气稀释，因此CO2浓度很高分离时只需要将

4、H2O冷凝去除，即可分离回收CO2，不需要额外的CO2分离装置，降低系统能耗及成本，提高系统效率化学链燃烧的优势化学链燃烧的优势优势2—能量梯级循环利用化学链燃烧中载氧体把热量从空气反应器传递到燃料反应器，与吸热反应有机结合的能量释放方式，减小了燃料化学能转化为物理能过程的可用能损失，实现了能量品位的梯级利用，提高能量利用效率。优势3—控制NOx的生成燃烧过程中，燃料与氧气不直接接触，避免了燃料型NOx的生成；当温度低于1500℃时，热力型NOx的生成极少，而空气侧反应温度较低，因而可以有效控制热力型NOx的生成。化学链燃烧的优势化学链燃烧的应用：化学链燃烧可用于发电，

5、比如氧化反应器中产生的高温空气可以推动燃气轮机做功（CLC+GT）化学链燃烧可以用于重整制氢（CLR+CLH）化学链燃烧可以用于煤气化（CLG）化学链燃烧有哪些应用呢？化学链燃烧的应用研究重点载氧体反应器反应系统化学链燃烧的小型固定床或流化床实验阶段化学链燃烧系统中试验证与系统分析阶段载氧体的选择、测试与开发阶段化学链燃烧的研究重点及进展载氧体研究载氧体功能分类制备方法性能发展方向研究内容载氧体的功能空气反应器燃料反应器循环MexOyMexOy-1实现氧和热量的传递氧化反应还原反应载氧体的分类金属：Ni、Fe、Co、Mn、Cu、Cd非金属：CaSO4、BaSO4、SrS

6、O4活性成分其他：复合型（Cu-Ni/Al2O3、Co-Ni/Al2O3）惰性载体：多孔结构增加反应表面积、机械强度、抗磨损能力及固体的粒子电导率Al203、Si02、NiAl2O4、海泡石(sepiolite)、TiO2、Zr02、Y2O3+Zr02(YSZ)钇稳定氧化锆、高岭土、膨润土、六价铝酸盐等分类Cu基Ni基Mn基Fe基Co基Ca基氧化态CuOCu2ONiOMn2O3Mn3O4Fe2O3Fe3O4FeOCo3O4CoOCaSO4还原态Cu2OCuNiMnOFeOFe3O4FeCoOCoCaS载氧体的分类载氧体制备方法机械混合法浸渍法分散法喷雾干燥法冷冻成粒法溶

7、胶-凝胶法载氧体制备方法机械混合法：将一定粒径的金属氧化物、惰性载体(有时加入10%重量百分比的石墨作为添加剂)以设定的比例混合、粉碎，加入适量的水使之成为具有适当粘度的糊状物，然后干燥烧结处理，最后通过筛选以获得一定粒径的氧载体。浸渍法：首先将金属氧化物的硝酸盐(如Cu(NO3)2)溶于溶剂中得到定量浓度的饱和溶液，并向溶液中加入惰性载体，然后除去溶剂并在一定温度下锻烧使硝酸盐分解，以达到活性相负载的目的(通过多次浸渍可增大负载量)，所得颗粒即可作为氧载体。冷冻成粒法：将金属氧化物、惰性载体和少量的分散剂与水混合后，利用球磨机得到浆状物