【摘要】：我國煤炭資源相對豐富,這就決定了我國的能源消費結構只能是以煤炭為主。在2014年,中國政府承諾2030年左右二氧化碳排放達到峰值且將努力早日達峰。因此,開發(fā)以煤為主的化石燃料燃燒產生的CO2的減排與捕集技術具有重要研究意義�；瘜W鏈燃燒是一種新型的燃燒方式,能簡單而低能耗地實現了CO2的分離和捕集,并且燃耗過程中幾乎沒有NOx生成。載氧體是化學鏈燃燒中一個重要的環(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象進行實驗研究。本文首先采用機械混合法,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)反應性能,并輔以SEM和XRD實驗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,在固定床實驗系統(tǒng)中完成煤化學鏈燃燒實驗研究。然后,采用浸漬法制得CuO/MgO和CuO/NiO兩個系列復合銅基載氧體,在熱重分析儀中完成復合銅基載氧體與煤粉的化學鏈燃燒以及各載氧體20次釋氧-得氧循環(huán),研究其循環(huán)反應性能、載氧量變化、氧化還原反應速率,并輔以SEM和XRD實驗表征復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兩個系列復合銅基載氧體在固定床實驗系統(tǒng)中進行煤化學鏈燃燒實驗研究。最后,采用擠壓造粒法制備復合銅基載氧體顆粒,在自行搭建的小型流化床中分別進行冷態(tài)循環(huán)和熱態(tài)循環(huán)實驗,研究各復合銅基載氧體顆粒耐磨損性能、循環(huán)反應性能和反應活性,并輔以SEM實驗研究載氧體顆粒抗燒結性能。研究結果表明,隨著循環(huán)次數的增加,CuO的燒結現象越來越嚴重,反應性能逐漸降低,并且溫度越高,銅基載氧體的燒結現象越嚴重。惰性載體的存在能一定程度地改善純CuO的抗燒結性和循環(huán)反應性能,TiO2比SiO2更適合做CuO的惰性載體。復合銅基載氧體實驗研究表明,CuO/MgO系列復合銅基載氧體中,Cu6Mg1Ti3綜合性能最好,即是說在SiO2、TiO2和ZrO2三種惰性載體中,TiO2最適合做CuO/MgO系列復合載氧體的惰性載體。CuO/NiO系列復合銅基載氧體中,Cu6Ni1Zr3綜合性能最佳,即是說在SiO2、TiO2和ZrO2三種惰性載體中,ZrO2最適合做CuO/NiO系列復合載氧體的惰性載體。復合銅基載氧體顆粒實驗研究表明,ZrO2含量為30%的Cu6Ni1Zr3-K耐磨損性能比Zr O2含量為10%的Cu6Ni3Zr1-K好。Cu6Mg3Ti1-K在循環(huán)前期質量衰減速率最快,Cu6Mg1Ti3-K中的TiO2含量比Cu6Mg3Ti1-K高,TiO2能在一定程度上改善復合銅基載氧體的耐磨損性能。四種載氧體顆粒中,耐磨損性能強弱關系:Cu6Ni1Zr3-KCu6Mg1Ti3-KCu6Mg3Ti1-KCu6Ni3Zr1-K�？傮w趨勢來看,四種復合載氧體顆粒在5次循環(huán)中都發(fā)生了燒結,載氧量逐漸降低。四種載氧體顆粒中反應活性的高低關系:Cu6Mg3Ti1-KCu6Ni3Zr1-KCu6Ni1Zr3-KCu6Mg1Ti3-K。
【圖文】：

圖 1.1 化學鏈燃燒原理圖Fig.1.1 Schematic diagram of chemical looping combustio顆粒在燃料反應器中與燃料發(fā)生還原反應，，產物簡單的冷凝過程就能實現 CO2的高濃度富集，eO+CaHb+ΔHred→aCO2+(b/2)H2O+(2a+b/2)Me 態(tài)金屬氧化物)顆粒返回空氣反應器，與空氣中成的金屬氧化物顆粒送入燃料反應器中循環(huán)，化e+(a+b/4)O2→(2a+b/2)MeO+ΔHox(2)相加，即與傳統(tǒng)的火焰燃燒反應式完全相同/4)O2→aCO2+(b/2)H2O+ΔHc統(tǒng)的簡介，國內外對氣體燃料的化學鏈燃燒技術有了很深結構決定了我國的能源消耗主要以煤炭為主，化學鏈燃燒技術對于緩解我國的能源和環(huán)境危

圖 1.2 化學鏈氧解耦燃燒原理圖.2 Schematic diagram of chemical looping with oxygen unco學鏈燃燒技術研究中需要解決的問題包括：固體體轉化率，CO2收集率、載氧體特性以及防止顆粒未燃盡的碳和飛灰中分離，防止氧化過程中出現都是研究的難點[10]。燒技術的研究現狀及進展燒技術的研究主要集中在燃燒反應器的改進和載[7]研究了國內外煤化學鏈燃燒技術的發(fā)展狀況，（用煤氣化產物作為燃料）相比，直接以煤為燃因其系統(tǒng)簡單、運行成本低。但是煤氣化速率較煤的氣化速率、提高煤的轉化率，需要從改進氧數和改進燃料反應器結構等方面進行全面考慮。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK16

【參考文獻】

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1 方彥飛;趙海波;梅道鋒;鄭楚光;;銅礦石吸氧釋氧及化學鏈氧解耦燃燒反應研究[J];工程熱物理學報;2014年09期

2 王坤;于慶波;段文軍;董亮;;銅基載氧體制備參數對釋氧和吸氧性能的影響[J];東北大學學報(自然科學版);2014年06期

3 董振;金晶;高新勇;曾武勇;;流化床上銅基載氧體的反應特性和積碳特性研究[J];熱能動力工程;2014年01期

4 米鵬;吳鐘旺;吳榮鑫;梁芳;;復合載氧體磨損規(guī)律的研究[J];山東化工;2014年01期

5 錢超然;張力;楊仲卿;;石灰石顆粒碰撞磨損特性實驗研究[J];材料導報;2013年16期

6 梅道鋒;趙海波;馬兆軍;方彥飛;鄭楚光;;不同揮發(fā)分含量的煤焦與銅基氧載體化學鏈氧解耦的實驗研究[J];中國電機工程學報;2013年11期

7 梅道鋒;趙海波;馬兆軍;楊偉進;方彥飛;鄭楚光;;Cu/Co/Mn基氧載體釋氧動力學及機理研究[J];燃料化學學報;2013年02期

8 王杰;王文舉;朱曙光;熊榮輝;劉心志;;化學鏈燃燒技術中載氧體的研究進展[J];現代化工;2012年11期

9 文圓圓;李振山;蔡寧生;;銅基載氧體循環(huán)吸氧/釋氧穩(wěn)定性實驗研究[J];工程熱物理學報;2012年10期

10 施文平;肖睿;楊一超;張帥;;廉價鈣基載氧體煤化學鏈燃燒試驗研究[J];南京師范大學學報(工程技術版);2012年01期

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1 程煜;鐵基載氧體/煤化學鏈氣化反應及動力學研究[D];青島科技大學;2013年

2 馬兆軍;化學鏈氧解耦燃燒的銅基氧載體研究[D];華中科技大學;2012年

3 張璐;化學鏈燃燒技術中氧載體CaSO_4的性能研究[D];華中科技大學;2009年

4 徐迪;化學鏈燃燒系統(tǒng)的化學反應性能研究[D];華中科技大學;2008年

5 劉黎明;煤基化學鏈燃燒技術的氧載體研究[D];華中科技大學;2007年

6 蔣林林;化學鏈燃燒鐵基和鎳基氧載體的反應性能研究[D];華中科技大學;2009年

本文編號：2548138