化學(xué)鏈燃燒技術(shù)是一種清潔高效的能源轉(zhuǎn)換方式,利用氧載體提供晶格氧,從而避免了燃料與空氣的直接接觸,在捕集CO₂的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)燃料化學(xué)能的梯級(jí)利用�；瘜W(xué)鏈氣化技術(shù)通過(guò)控制燃料與氧載體間的氧碳摩爾比以實(shí)現(xiàn)燃料不完全氧化,從而制取可燃合成氣。隨著植物修復(fù)技術(shù)在治理土壤重金屬污染上的大規(guī)模應(yīng)用,如何安全地處理修復(fù)植物成為亟待解決的問(wèn)題。貧鐵礦石含鐵量低,受技術(shù)水平及冶煉成本制約,其利用率低下。因此本文以貧鐵礦石為氧載體,將化學(xué)鏈技術(shù)應(yīng)用于修復(fù)植物的處理,以期實(shí)現(xiàn)兩種物質(zhì)的資源化利用。首先利用熱重分析儀進(jìn)行黑麥草失重特性實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,黑麥草與貧鐵礦石共存時(shí),其氣化過(guò)程存在3個(gè)失重峰,高溫下的失重峰是由于燃料半焦發(fā)生氣化反應(yīng)所致,由此證明了貧鐵礦石作為氧載體的可行性。隨后開(kāi)展以貧鐵礦石為氧載體的化學(xué)鏈氣化實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,與石英砂為床料的黑麥草氣化相比,貧鐵礦石可以顯著改善氣化效果,提高氣化過(guò)程中的碳轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)氣率和燃?xì)鉄嶂�。通過(guò)改變反應(yīng)溫度、水蒸氣質(zhì)量流量及氧碳摩爾比等操作參數(shù),探究不同工況下化學(xué)鏈氣化特性,并獲得了其較優(yōu)操作條件為:反應(yīng)溫度為850℃、水蒸氣質(zhì)量... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

新鮮貧鐵礦石EDS能譜圖

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文46（b）反應(yīng)后貧鐵礦石圖4-11反應(yīng)前后貧鐵礦石氧載體EDS能譜圖4-11展示了反應(yīng)前后貧鐵礦石載氧體的EDS能譜圖。反應(yīng)前后貧鐵礦石的EDS能譜中K元素峰值的出現(xiàn)證明了改性貧鐵礦石中堿金屬K的存在。此外，反應(yīng)后貧鐵礦石載氧體EDS能譜中出現(xiàn)鋅元素的峰值，證明揮發(fā)至煙氣中的重金屬鋅有一部分被貧鐵礦石氧載體吸附于表面，而EDS能譜上未出現(xiàn)銅元素峰值，可能是由于銅元素在黑麥草中的含量較低且揮發(fā)性弱，造成揮發(fā)至煙氣中的銅含量極低。4.4本章小節(jié)相對(duì)于赤鐵礦等含鐵量較高的富鐵礦石，天然貧鐵礦石載氧率較低，在進(jìn)行修復(fù)植物的化學(xué)鏈燃燒時(shí)，容易出現(xiàn)反應(yīng)器出口還原性氣體濃度較高的現(xiàn)象，因而采用鉀鹽對(duì)天然貧鐵礦石進(jìn)行改性處理，并以改性貧鐵礦石為載氧體進(jìn)行修復(fù)植物的化學(xué)鏈燃燒試驗(yàn)，考察反應(yīng)溫度、水蒸氣流量等對(duì)化學(xué)鏈燃燒特性的影響，并結(jié)合XRD等表征手段對(duì)K+與天然貧鐵礦石之間的作用機(jī)理進(jìn)行探究。取得成果如下：（1）相對(duì)于未改性貧鐵礦石為氧載體時(shí)的化學(xué)鏈燃燒，以改性貧鐵礦石作為氧載體進(jìn)行化學(xué)鏈燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，CO2氣體達(dá)到峰值的時(shí)間更短，且峰值濃度更高；850℃反應(yīng)溫度、0.33g/min水蒸氣流量下，改性貧鐵礦石為載氧體時(shí)化學(xué)鏈燃燒對(duì)應(yīng)的碳轉(zhuǎn)化率及CO2濃度分別由64.59%和82.73%升高到75.27%和85.25%。K+對(duì)于化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)性能的促進(jìn)體現(xiàn)在提升貧鐵礦石反應(yīng)活性以及促進(jìn)燃料熱解兩個(gè)方面。在連續(xù)多次的循環(huán)過(guò)程中，改性貧鐵礦石始終保持著良好的反應(yīng)活性，CO2濃度始終保持在85%以上，改性貧鐵礦石具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性。（2）隨著反應(yīng)溫度的升高，燃料碳轉(zhuǎn)化率及CO2濃度隨之升高，且在相同反應(yīng)條件下，其碳轉(zhuǎn)化率均高于未改性貧鐵礦石作為載氧體時(shí)的燃料碳轉(zhuǎn)化率。水蒸氣流量的增加會(huì)提升?

1.3.1 化學(xué)鏈燃燒技術(shù)化學(xué)鏈燃燒(chemical-looping combustion,CLC)是一種清潔、高效的無(wú)焰燃燒技術(shù),最早由美國(guó)學(xué)者Lewis和Gillian[21]提出。在全球氣候變暖現(xiàn)象日益嚴(yán)峻的背景下,化學(xué)鏈燃燒技術(shù)由于具有CO2內(nèi)分離的性質(zhì)而受到越來(lái)越多的關(guān)注�；瘜W(xué)鏈燃燒利用氧載體來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃燒所需的氣態(tài)氧,從而將傳統(tǒng)的一步燃燒反應(yīng)分解為兩步氣固反應(yīng)�；瘜W(xué)鏈燃燒原理示意圖如圖1-1所示,氧載體通過(guò)不停地在燃料反應(yīng)器與空氣反應(yīng)器之間循環(huán)實(shí)現(xiàn)晶格氧的傳遞。在燃料反應(yīng)器內(nèi),燃料與氧載體(MexOy)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),利用氧載體所提供的晶格氧將燃料轉(zhuǎn)化為CO2與H2O,并將氧載體還原為低價(jià)態(tài)的MexOy-1。由于燃料并未與空氣或高純氧發(fā)生直接接觸,燃料反應(yīng)器出口僅為CO2與H2O,只需通過(guò)簡(jiǎn)單的冷凝處理即可獲得高濃度CO2。氧載體被燃料還原后則進(jìn)入空氣反應(yīng)器當(dāng)中與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng),之后,氧化后的氧載體再次進(jìn)入燃料反應(yīng)器中與燃料繼續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),如此不斷地循環(huán)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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