【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(yīng)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(xué)鏈燃燒(CLC)作為碳捕集的新方式,載氧體在兩個反應(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,進行燃料的無火焰燃燒。由于化學(xué)鏈燃燒技術(shù)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(xué)鏈燃燒技術(shù)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(jié)溫度等,通過對比不同載氧體的熔點、載氧率、最高氧化反應(yīng)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(xué)分析:焓變、熵變、吉布斯自由能及化學(xué)平衡常數(shù),得到上述熱力學(xué)參數(shù)與溫度的關(guān)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(xué)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(xué)鏈燃燒中的數(shù)值模擬。詳細介紹了燃料反應(yīng)器中載氧體的化學(xué)反應(yīng)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(yīng)器和空氣反應(yīng)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(zhì)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(xué)鏈燃燒方式的不同,直觀得出化學(xué)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(xué)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(yīng)器和空氣反應(yīng)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(xué)鏈燃燒系統(tǒng)反應(yīng)器的出口煙氣、碳捕集率、最小載氧體質(zhì)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(jié)構(gòu)將長期保持，然而大量燃煤會帶學(xué)物質(zhì)，嚴重影響大氣質(zhì)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(jié)構(gòu)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(shù)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(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)]。捕集技術(shù)燒燃燒技術(shù)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(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X701

【參考文獻】

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本文編號：2625562