【摘要】：通過CO_2捕集儲存來降低大氣中的CO_2濃度是減緩全球溫室效應的有效手段,傳統(tǒng)的燃料燃燒是燃料直接接觸空氣的燃燒,而化學鏈燃燒(CLC)作為碳捕集的新方式,載氧體在兩個反應器中循環(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,進行燃料的無火焰燃燒。由于化學鏈燃燒技術可以降低CO_2回收成本,因此它在解決能源和環(huán)境問題的創(chuàng)新方面具有重要作用,同時化學鏈燃燒技術通過對能量的梯級利用,能量利用率高。本文以載氧體的選擇為研究目的,介紹了載氧體的制備方法以及載氧體的抗壓強度、燒結溫度等,通過對比不同載氧體的熔點、載氧率、最高氧化反應溫度等,選取Fe、Ni、Cu、Mn、Co基載氧體為研究對象;接著對上述載氧體進行詳細的熱力學分析:焓變、熵變、吉布斯自由能及化學平衡常數(shù),得到上述熱力學參數(shù)與溫度的關系,選擇了三種性能好的載氧體:Fe_2O_3/Al_2O_3、NiO/NiAl_2O_4、CuO/CuAl_2O_4。通過對化學鏈燃燒系統(tǒng)中的各個單元分析,運用Aspen Plus模擬軟件,對優(yōu)選出的載氧體進行燃氣化學鏈燃燒中的數(shù)值模擬。詳細介紹了燃料反應器中載氧體的化學反應機理,分析了溫度、壓力、載氧體與CH_4的摩爾比、空氣與甲烷的摩爾比等對燃料反應器和空氣反應器出口煙氣成分的影響。計算滿足燃料燃燒需求的最小空氣量、最小載氧體質量流量,找到可使系統(tǒng)實現(xiàn)最大碳捕集率的最佳運行參數(shù)。通過對比空氣與甲烷直接接觸燃燒方式與化學鏈燃燒方式的不同,直觀得出化學鏈燃燒方式的優(yōu)勢,并進一步比較三種載氧體的優(yōu)缺點,最后得到最佳的載氧體Fe_2O_3/Al_2O_3。另外,本文運用Aspen Plus軟件,以Fe_2O_3/Al_2O_3為載氧體進行燃煤化學鏈燃燒的數(shù)值模擬。研究溫度、壓力、載氧體燃料比等對燃料反應器和空氣反應器出口煙氣成分以及載氧體含量的影響,找出最優(yōu)運行參數(shù)。最后對比了同一種載氧體Fe_2O_3/Al_2O_3下燃氣與燃煤化學鏈燃燒系統(tǒng)反應器的出口煙氣、碳捕集率、最小載氧體質量流量的差異。
【圖文】：

圖 1-1 2017 年全球溫室氣體排放、鋼、冶金焦炭、水泥、石灰、碳酸鹽氨和尿素、石油化工、鋁、純堿、鈦白 CO2排放量的增加。超過一半的能源需以減少[1]。費結構將長期保持，然而大量燃煤會帶學物質，嚴重影響大氣質量和人體健康計年鑒”（2015 年），截至 2014 年，中占 66％，石油占 17.1％，天然氣占 5.7 2050 年，中國煤炭占總能耗的比例仍為消費結構難以改變，而中國大約 76.8％展氣中溫室氣體的濃度可以通過三種方

成氣凈化（包括 CO2分離系統(tǒng)）和燃氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)組由于燃燒前煤的氣化，然后進行合成后氣體的氣化。其中的CO2。合成氣中的 CO2在進入燃氣輪機之前被分離，以便進行圖 1-2 IGCC 技術簡示圖燃煤電廠相比，IGCC 具有發(fā)電效率高，污染物排放低，易獲的主要缺點是投資成本高。中國在 IGCC 領域的技術研發(fā)]。捕集技術燒燃燒技術的火力發(fā)電廠與傳統(tǒng)火力發(fā)電廠之間最直觀的區(qū)用于去除空氣中的 N2。獲得純氧（富氧）代替空氣用于燃燒O，，然后冷凝并分離煙氣以收集 CO2。
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X701

【參考文獻】

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本文編號：2625562