在固定床管式爐中以氬氣為介質(zhì),在添加水蒸氣的條件下,對(duì)稻稈常規(guī)氣化和化學(xué)鏈氣化過(guò)程進(jìn)行了研究,并對(duì)比了分析純Fe2O3與赤鐵礦的循環(huán)特性。研究結(jié)果表明:常規(guī)氣化或者無(wú)水蒸氣條件下的化學(xué)鏈氣化效率均不高,水蒸氣和氧載體的聯(lián)合對(duì)氣化過(guò)程存在顯著的促進(jìn)作用,二者的共同作用可以顯著提高H2的產(chǎn)氣率,碳轉(zhuǎn)化率和氣化效率均能達(dá)到80%左右;在溫度為850℃,水蒸氣泵轉(zhuǎn)速為1. 2 r/min以及Fe2O3/C的摩爾比為0. 25時(shí),產(chǎn)氣率、氣化效率和碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到較佳平衡;溫度的提高可以促進(jìn)氣化反應(yīng),但容易導(dǎo)致氧載體失活; Fe2O3氧載體在氣化過(guò)程中主要轉(zhuǎn)化為Fe3O4,在多次循環(huán)反應(yīng)后,氧載體的反應(yīng)性能下降;與純Fe2O3相比,赤鐵礦在循環(huán)氣化過(guò)程中表現(xiàn)為較好的穩(wěn)定性。 

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,48(02)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

循環(huán)反應(yīng)次數(shù)對(duì)合成氣的影響

氣化實(shí)驗(yàn)在管式爐上進(jìn)行，圖1是實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)示意圖，包括供氣系統(tǒng)、加熱和反應(yīng)裝置、冷卻系統(tǒng)和收集氣體系統(tǒng)。通過(guò)排水法確定氣體產(chǎn)量，用氣袋收集到的氣體通過(guò)氣相色譜儀檢測(cè)成分及產(chǎn)氣率。氣相色譜儀采用標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定，對(duì)CO、H2、CO2、CH4和C2Hm濃度進(jìn)行定量分析。蠕動(dòng)泵可提供去離子水，去離子水注入石英管后被加熱形成水蒸氣，泵轉(zhuǎn)速1 r/min送入水蒸氣量為0.048 g/min;實(shí)驗(yàn)保護(hù)氣為氬氣，流量控制為100 m L/min;實(shí)驗(yàn)溫度分別設(shè)定為700、750、800、850、900℃。將物料裝在用銅網(wǎng)折疊的掛籃里，掛籃懸掛在U型石英管管口，并將U型管放入爐中，用石英棉蓋住頂部以保持爐內(nèi)溫度。引入水蒸氣并用保護(hù)氣進(jìn)行吹掃，物料懸掛于管口，等待整個(gè)U型管內(nèi)溫度穩(wěn)定并在管內(nèi)形成穩(wěn)定的水蒸氣氣氛，保持10 min后將掛籃迅速降落到石英管底部，為保證物料充分反應(yīng)，保護(hù)氣和水蒸氣持續(xù)整個(gè)反應(yīng)過(guò)程，反應(yīng)物在反應(yīng)爐中停留10 min。在850℃下進(jìn)行氧載體循環(huán)實(shí)驗(yàn)，還原反應(yīng)完成后關(guān)閉氬氣，換為空氣，空氣流量為200m L/min，保持溫度不變，此時(shí)氧載體被氧化，時(shí)間為30 min，從而實(shí)現(xiàn)氧載體的循環(huán)使用。為保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，所有工況均進(jìn)行3次重復(fù)性實(shí)驗(yàn)。1.3 數(shù)據(jù)分析方法

隨著水蒸氣的加入，發(fā)生焦油水蒸氣重整反應(yīng)，焦炭的水蒸氣氣化反應(yīng)(式(4)、(5))以及水煤氣反應(yīng)(式(6))使得H2和CO2的含量逐漸提高，CO含量降低，由于氣-氣反應(yīng)速率高于氣-固反應(yīng)，水煤氣反應(yīng)(6)的增強(qiáng)使CO被消耗轉(zhuǎn)換成CO2，且隨著水蒸氣的繼續(xù)增加，水蒸氣反應(yīng)吸熱加強(qiáng)，使反應(yīng)器內(nèi)部溫度下降，導(dǎo)致氣化反應(yīng)速率降低，氣化效率和碳轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)下降。從圖2中可見(jiàn)，在本實(shí)驗(yàn)溫度下，水蒸氣添加量在ω=1.5 r/min時(shí)達(dá)到最優(yōu)值，氣化效率達(dá)到77.0%，碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到74.2%，且H2產(chǎn)率也為最大值0.523 m3/kg。2.2 水蒸氣對(duì)化學(xué)鏈氣化產(chǎn)物的影響

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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