CaSO 4 /CaO載氧體的CO化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)研究
發(fā)布時(shí)間:2022-01-12 10:50
化學(xué)鏈燃燒是一種新型的燃燒技術(shù),其與傳統(tǒng)燃燒方式的區(qū)別在于,化學(xué)鏈燃燒是在載氧體的作用下實(shí)現(xiàn)燃料與空氣的非接觸燃燒。通過這種新型的燃燒方式,可以避免氮氧化物的生成,實(shí)現(xiàn)CO2的富集便于分離,同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用?傊,化學(xué)鏈燃燒在CO2減排領(lǐng)域具有很高的研究價(jià)值以及良好地應(yīng)用前景。載氧體是化學(xué)鏈燃燒過程的關(guān)鍵,非金屬化合物CaSO4以其來源廣泛、價(jià)格低廉、載氧率高而被視為是化學(xué)鏈商業(yè)化和工業(yè)化運(yùn)用的潛在載氧體。在化學(xué)鏈燃燒中由于CaSO4載氧體中的硫會(huì)以氣相硫化物的形式釋放而影響其壽命,因此控制氣相硫化物的釋放是研究CaSO4載氧體的關(guān)鍵。本文通過熱力學(xué)計(jì)算了CaSO4/CaO復(fù)合載氧體化學(xué)鏈燃燒過程中的硫元素的遷移形式以及遷移路線。采用機(jī)械混合法制備了 CaSO4/CaO復(fù)合載氧體,同時(shí)通過化學(xué)改性,制備了一系列的改性CaSO4/CaO復(fù)合載氧體。研究了不同反應(yīng)溫度,不同CaO/CaSO4
【文章來源】:昆明理工大學(xué)云南省
【文章頁數(shù)】:86 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.?1國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)2014年各能源的消耗比??,,
■?Nuclear?emergy??璲?Hydroelectricity??圖1.?1國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)2014年各能源的消耗比??由于我國目前處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段,對能源的需求量仍在持續(xù)增加,煤炭在我??國能源資源總量以及消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占的比例依然很大。煤炭發(fā)電在我國電力生產(chǎn)??中所占比例高達(dá)75%,我國C02排放量僅次于美國,位居世界第二位。國家主席??習(xí)近平2015年11月在巴黎聯(lián)合國氣候變化第21屆會(huì)議上指出要加強(qiáng)《United??Nations?Framework?Convention?on?Climate?Change》(UNFCCC)的實(shí)施,并承諾:??將在2030年或之前實(shí)現(xiàn)屮國C〇2排放量達(dá)到峰值,相比2005年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值??(:02排放下降60%?65%,森林蓄積量增加4.5x109?m3,一次能源消費(fèi)中非化石能??源占20%左右。這無疑表明C02排放己經(jīng)成為我國發(fā)展亟待解決的問題之一,因??此開發(fā)新能源改進(jìn)燃燒技術(shù),研究發(fā)展高效的C〇2分離技術(shù),對于減少溫室氣體??排放實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展意義非常重大。??1.2(:02捕集與封存技術(shù)??1.2.1?C02捕集技術(shù)分類??由于我國的能源構(gòu)成不均
Carrier,0C)中晶格氧的作用將傳統(tǒng)的一步燃燒分解為兩個(gè)氣固反應(yīng),這個(gè)過程是??在兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器(燃料反應(yīng)器又稱還原反應(yīng)器,Fuel?Reactor,?FR和空氣反??應(yīng)器又稱氧化反應(yīng)器,Air?Reactor,AR)中進(jìn)行的還原氧化循環(huán)反應(yīng)t6]。如圖1.3??所示,化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)包括燃料反應(yīng)器(又稱還原反應(yīng)器,Fuel?Reactor,FR),??空氣反應(yīng)器(又稱氧化反應(yīng)器,AirReactor,AR)以及載氧體(通常是一些金屬??氧化物或非金屬氧化物,標(biāo)記為MexOy),載氧體在燃料反應(yīng)器中與燃料發(fā)生還??原反應(yīng)(式1)生成C02和H20完成燃燒反應(yīng),燃料反應(yīng)器中<:02和H2〇?(蒸??汽)的混合氣只需簡單的冷凝就可得到高純度的C02氣體;失去晶格氧的載氧體??(MexO^)隨后進(jìn)入空氣反應(yīng)器與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)(式2)恢復(fù)晶格??氧完成載氧體的再生,如此循環(huán)[7,8]。??n2/未反應(yīng)?〇2?co2/h2o??:?。???:?:?_LL???■??Me,Oy?^??空氣反應(yīng)器]?揭料反應(yīng)器??^?McTOy-l??■??i?i??空氣?燃料??圖1.3化學(xué)鏈燃燒原理示意圖??(2n+m)MexOy+CnH2m=(2n+m)MexOy.,+mH2〇+nC〇2+Qi?(式?1)??2Mex0y_
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]鈰基與鈷基Co3O4-CeO2氧載體上甲烷化學(xué)鏈轉(zhuǎn)化特性:產(chǎn)物選擇性控制[J]. 曾良鵬,黃樊,祝星,鄭敏,李孔齋. 高等學(xué);瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[2]惰性載體對CaSO4載氧體化學(xué)鏈燃燒性能的影響[J]. 畢文卓,趙瑞東,陳天舉,王志奇,吳晉滬. 燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[3]K2CO3修飾鈣基載氧體的煤化學(xué)鏈氣化反應(yīng)特性[J]. 胡修德,賈偉華,劉永卓,楊明明,郭慶杰. 高;瘜W(xué)工程學(xué)報(bào). 2015(01)
[4]表面形貌控制增強(qiáng)鐵基載氧體與褐煤化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)活性[J]. 覃吳,林常楓,程偉良,肖顯斌. 高等學(xué);瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2015(01)
[5]IPCC第五次評(píng)估報(bào)告第一工作組報(bào)告的亮點(diǎn)結(jié)論[J]. 秦大河,Thomas Stocker. 氣候變化研究進(jìn)展. 2014(01)
[6]CaSO4氧載體與CO反應(yīng)中Boudouard反應(yīng)的熱力學(xué)分析及其抑制研究[J]. 鄭敏,沈來宏. 化工進(jìn)展. 2013(12)
[7]IPCC第一工作組第五次評(píng)估報(bào)告對全球氣候變化認(rèn)知的最新科學(xué)要點(diǎn)[J]. 沈永平,王國亞. 冰川凍土. 2013(05)
[8]鈣基復(fù)合載氧體的制備及反應(yīng)性能[J]. 郗艷榮,劉永卓,郭慶杰,程煜,田紅景. 化工進(jìn)展. 2013(10)
[9]CaS-CaSO4是否共熔的DTA和TG實(shí)驗(yàn)研究[J]. 樊騰飛,趙麗鳳,王波,田文棟,程曉磊,肖云漢. 化工學(xué)報(bào). 2013(08)
[10]應(yīng)用CaSO4載氧體燃燒技術(shù)的CaO再生過程[J]. 樊騰飛,程曉磊,王波,田文棟,肖云漢. 化工學(xué)報(bào). 2012(12)
博士論文
[1]鈣基載氧體化學(xué)鏈燃燒的實(shí)驗(yàn)研究與機(jī)理分析[D]. 丁寧.華中科技大學(xué) 2013
[2]鈣基載氧體在化學(xué)鏈燃燒技術(shù)中的應(yīng)用研究[D]. 田紅景.青島科技大學(xué) 2010
碩士論文
[1]化學(xué)鏈燃燒技術(shù)中氧載體CaSO4的性能研究[D]. 張璐.華中科技大學(xué) 2009
[2]非混合燃燒中CaSO4載氧體的研究[D]. 周樹理.中國科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所) 2007
本文編號(hào):3584641
【文章來源】:昆明理工大學(xué)云南省
【文章頁數(shù)】:86 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.?1國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)2014年各能源的消耗比??,,
■?Nuclear?emergy??璲?Hydroelectricity??圖1.?1國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)2014年各能源的消耗比??由于我國目前處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段,對能源的需求量仍在持續(xù)增加,煤炭在我??國能源資源總量以及消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占的比例依然很大。煤炭發(fā)電在我國電力生產(chǎn)??中所占比例高達(dá)75%,我國C02排放量僅次于美國,位居世界第二位。國家主席??習(xí)近平2015年11月在巴黎聯(lián)合國氣候變化第21屆會(huì)議上指出要加強(qiáng)《United??Nations?Framework?Convention?on?Climate?Change》(UNFCCC)的實(shí)施,并承諾:??將在2030年或之前實(shí)現(xiàn)屮國C〇2排放量達(dá)到峰值,相比2005年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值??(:02排放下降60%?65%,森林蓄積量增加4.5x109?m3,一次能源消費(fèi)中非化石能??源占20%左右。這無疑表明C02排放己經(jīng)成為我國發(fā)展亟待解決的問題之一,因??此開發(fā)新能源改進(jìn)燃燒技術(shù),研究發(fā)展高效的C〇2分離技術(shù),對于減少溫室氣體??排放實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展意義非常重大。??1.2(:02捕集與封存技術(shù)??1.2.1?C02捕集技術(shù)分類??由于我國的能源構(gòu)成不均
Carrier,0C)中晶格氧的作用將傳統(tǒng)的一步燃燒分解為兩個(gè)氣固反應(yīng),這個(gè)過程是??在兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器(燃料反應(yīng)器又稱還原反應(yīng)器,Fuel?Reactor,?FR和空氣反??應(yīng)器又稱氧化反應(yīng)器,Air?Reactor,AR)中進(jìn)行的還原氧化循環(huán)反應(yīng)t6]。如圖1.3??所示,化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)包括燃料反應(yīng)器(又稱還原反應(yīng)器,Fuel?Reactor,FR),??空氣反應(yīng)器(又稱氧化反應(yīng)器,AirReactor,AR)以及載氧體(通常是一些金屬??氧化物或非金屬氧化物,標(biāo)記為MexOy),載氧體在燃料反應(yīng)器中與燃料發(fā)生還??原反應(yīng)(式1)生成C02和H20完成燃燒反應(yīng),燃料反應(yīng)器中<:02和H2〇?(蒸??汽)的混合氣只需簡單的冷凝就可得到高純度的C02氣體;失去晶格氧的載氧體??(MexO^)隨后進(jìn)入空氣反應(yīng)器與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)(式2)恢復(fù)晶格??氧完成載氧體的再生,如此循環(huán)[7,8]。??n2/未反應(yīng)?〇2?co2/h2o??:?。???:?:?_LL???■??Me,Oy?^??空氣反應(yīng)器]?揭料反應(yīng)器??^?McTOy-l??■??i?i??空氣?燃料??圖1.3化學(xué)鏈燃燒原理示意圖??(2n+m)MexOy+CnH2m=(2n+m)MexOy.,+mH2〇+nC〇2+Qi?(式?1)??2Mex0y_
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]鈰基與鈷基Co3O4-CeO2氧載體上甲烷化學(xué)鏈轉(zhuǎn)化特性:產(chǎn)物選擇性控制[J]. 曾良鵬,黃樊,祝星,鄭敏,李孔齋. 高等學(xué);瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[2]惰性載體對CaSO4載氧體化學(xué)鏈燃燒性能的影響[J]. 畢文卓,趙瑞東,陳天舉,王志奇,吳晉滬. 燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2015(03)
[3]K2CO3修飾鈣基載氧體的煤化學(xué)鏈氣化反應(yīng)特性[J]. 胡修德,賈偉華,劉永卓,楊明明,郭慶杰. 高;瘜W(xué)工程學(xué)報(bào). 2015(01)
[4]表面形貌控制增強(qiáng)鐵基載氧體與褐煤化學(xué)鏈燃燒反應(yīng)活性[J]. 覃吳,林常楓,程偉良,肖顯斌. 高等學(xué);瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2015(01)
[5]IPCC第五次評(píng)估報(bào)告第一工作組報(bào)告的亮點(diǎn)結(jié)論[J]. 秦大河,Thomas Stocker. 氣候變化研究進(jìn)展. 2014(01)
[6]CaSO4氧載體與CO反應(yīng)中Boudouard反應(yīng)的熱力學(xué)分析及其抑制研究[J]. 鄭敏,沈來宏. 化工進(jìn)展. 2013(12)
[7]IPCC第一工作組第五次評(píng)估報(bào)告對全球氣候變化認(rèn)知的最新科學(xué)要點(diǎn)[J]. 沈永平,王國亞. 冰川凍土. 2013(05)
[8]鈣基復(fù)合載氧體的制備及反應(yīng)性能[J]. 郗艷榮,劉永卓,郭慶杰,程煜,田紅景. 化工進(jìn)展. 2013(10)
[9]CaS-CaSO4是否共熔的DTA和TG實(shí)驗(yàn)研究[J]. 樊騰飛,趙麗鳳,王波,田文棟,程曉磊,肖云漢. 化工學(xué)報(bào). 2013(08)
[10]應(yīng)用CaSO4載氧體燃燒技術(shù)的CaO再生過程[J]. 樊騰飛,程曉磊,王波,田文棟,肖云漢. 化工學(xué)報(bào). 2012(12)
博士論文
[1]鈣基載氧體化學(xué)鏈燃燒的實(shí)驗(yàn)研究與機(jī)理分析[D]. 丁寧.華中科技大學(xué) 2013
[2]鈣基載氧體在化學(xué)鏈燃燒技術(shù)中的應(yīng)用研究[D]. 田紅景.青島科技大學(xué) 2010
碩士論文
[1]化學(xué)鏈燃燒技術(shù)中氧載體CaSO4的性能研究[D]. 張璐.華中科技大學(xué) 2009
[2]非混合燃燒中CaSO4載氧體的研究[D]. 周樹理.中國科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所) 2007
本文編號(hào):3584641
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