化学链燃烧过程中铁矿石氧载体性能实验研究

论文摘要

由于CO2大量排放造成了全球变暖，开发经济高效的CO2减排技术已经刻不容缓。化学链燃烧技术具有CO2内分离特性，收到各国学者的广泛研究。本文对澳洲天然赤铁矿、烧结矿、球团矿三种铁矿石与合成气燃料、神府烟煤、生物质燃料的反应特性进行研究。首先，通过实验研究了H2、CO、CH4在相互竞争机制下与澳洲赤铁矿、球团矿以及烧结矿三种铁矿石的反应性。结果表明，澳洲赤铁矿、球团矿、，烧结矿分别对H2、CH4、CO具有较高转化率。另外，烧结矿和球团矿的CO2捕捉率高于澳洲赤铁矿。扫描电子显微镜分析表明，经过多次循环后，球团矿烧结矿表面均有不同程度烧结，而澳洲赤铁矿表面没有发生烧结现象。XRD分析结果证明铁矿石表面没有共融性物质的生成。在合成气实验的基础上，在实验室小型流化床系统上研究了三种铁矿石对于神府烟煤的反应性的影响。研究发现，澳洲赤铁矿条件下，固体燃料的转化率最高，可以达到0.85左右。三种铁矿石的CO2捕捉率在合成气为燃料条件下，H2转化率大小顺序相一致。通过XRD-EDAX分析，发现澳洲赤铁矿表面没有烧结的迹象，表面没有检测到煤灰成分，烧结矿和球团矿表面均有烧结发生。多次循环后三种铁矿石比表面积均有一定减少，球团矿和烧结矿表面有严重的烧结现象，经XRD分析铁矿石表面均没有发现共融性物质。以澳洲赤铁矿、球团矿为铁氧载体，开展神府烟煤与生物质混合燃料的实验工作。考察铁矿石氧载体的燃料适应性，并对各种燃料条件下CO2捕捉率进行了研究。高挥发份燃料条件下，球团矿具有较高的CO2捕捉率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 碳捕捉和储存技术（CCS）
• 1.3 化学链燃烧
• 1.4 化学链燃烧氧载体研究进展
• 1.5 固体燃料化学链燃烧
• 1.6 铁基氧载体固体燃料化学链燃烧反应机理介绍
• 1.7 课题研究内容
• 2 合成气为燃料的铁基化学链燃烧实验研究
• 2.1 铁矿石氧载体简介
• 2.2 实验系统及实验步骤
• 2.3 铁矿石氧载体与合成气反应性评价及结果讨论
• 2.4 本章小结
• 3 神府烟煤为燃料的铁基化学链燃烧实验研究
• 3.1 实验样品
• 3.2 实验装置与实验方法
• 3.3 煤基化学链铁矿石氧载体性能评价与讨论
• 3.4 本章小结
• 4 生物质为燃料的铁基化学链燃烧实验研究
• 4.1 实验样品
• 4.2 实验系统及实验步骤
• 4.3 铁矿石氧载体燃料适应性实验结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 5 全文总结及展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文