2-化学链燃烧之载氧体说课讲解
2 化学链燃烧之载氧体
溶胶
湿凝胶
湿凝胶
湿凝胶
陈 化 、 成 型
载氧体制备方法
载氧体 制备方 法 优点 缺点
机械混 合法
浸渍法 冷冻成 粒法
过程条件易控制， 目标产物产率高； 便于大规模生产
制备简单 组份混合程度好； 载氧体球形度好
组分混合均匀性差；产 品粒度分布不均； 易团聚，成本高
活性组分含量低； 活性组分分布不均匀 过程工艺复杂，成本高 醇盐价格昂贵；溶胶凝 胶制备过程时间长；凝 胶干燥中易出现气孔
1 mol CO2 2 mol H2O 1 mol CH4 还原反应器 530℃ 9.52 mol Air
4 mol NiO
氧化反应器 1200℃
G （a）CH4直接燃烧过程
4 mol Ni （b）化学链燃烧过程
化学链燃烧中载氧体把热量从空气反应器传递 到燃料反应器，与吸热反应有机结合的能量释放 方式，减小了燃料化学能转化为物理能过程的可 用能损失，实现了能量品位的梯级利用，提高能 量利用效率。
气稀释，因此CO2浓度很高 分离时只需要将H2O冷凝去除， 即可分离回收CO2， 不需要额外的CO2分离装置，降 低系统能耗及成本，提高系统效 率
化学链燃烧的优势
优势2—能量梯级循环利用
1 mol CH4 9.52 mol Air 1200℃ 燃烧室 1 mol CO2 2 mol H2O 7.52 mol N2 1200℃
载氧体的分类
分类 Cu基 CuO Cu2O Cu2O Cu Ni基 Mn基 Mn2O3 Mn3O4 MnO Fe基 Fe2O3 Fe3O4 FeO FeO Fe3O4 Fe Co基 Co3O4 CoO CoO Co Ca基
氧化态
NiO
人教版九年级化学上第二单元课题2氧气(1课时)说课稿
板书设计采用中心辐射式布局，以“氧气”为中心，四周辐射出物理性质、化学性质、制法、用途等四个主要知识点。板书风格简洁明了，采用不同颜色粉笔突出重点，增强视觉效果。
板书在教学过程中的作用主要有：
1.提示和引导：通过板书，提示学生关注重点知识，引导学生把握知识结构；
2.总结和梳理：板书将零散的知识点串联起来，帮助学生形成完整的知识体系；
3.引入课题：简要介绍本节课将围绕氧气的性质、制法、用途等方面展开学习，引导学生进入新课。
（二）新知讲授
在新知讲授阶段，我将逐步呈现知识点，引导学生深入理解：
1.氧气的物理性质：通过观察氧气瓶和空气瓶的对比，引导学生总结氧气的物理性质；
2.氧气的化学性质：演示氧气助燃性和氧化性的实验，让学生观察实验现象，分析并总结氧气的化学性质；
（三）教学重难点
根据对学生的了解和教学内容的分析，本节课的教学重点和难点如下：
1.教学重点：
（1）氧气的物理性质、化学性质；
（2）实验室制取氧气的方法；
（3）氧气的用途。
2.教学难点：
（1）氧气化学性质的实验操作；
（2）理解氧气的助燃性和氧化性；
（3）实验室制取氧气反应原理的理解。
二、学情分析导
（一）学生特点
本节课面向的是九年级的学生，这个年龄段的学生正处于青春期，思维活跃，好奇心强，具备一定的探究欲望。他们的认知水平已达到一定程度，能够理解抽象的概念和实验操作，但深度和广度有限。在学习兴趣方面，学生对实验操作和实际应用有较高的热情，而对理论知识可能稍显抵触。此外，学生的学习习惯逐渐形成，但自主学习能力仍有待提高。
3.小组合作法：鼓励学生相互交流、讨论，培养团队协作能力，提高学生的问题分析和解决能力。
化学链燃烧钙基载氧体的竞争反应热力学分析
ＡＧ ＲＴｌＱ ＋ ｎ
当Ａ ＞ ０时 ， Ｇ 以上 反应 不 能 自动进 行 ； Ｇ＜０ 当Ａ 时， 以上 反 应可 以 自动 进行 ； Ａ 当 Ｇ＝０时 ， 反应 达 到 平衡 ．
和 Ｃ Ｓ和 Ｃ ０ 稳 ａＯ ， ａ ａ
ｄ ）～ ｄ （ 一 丁
对 式 （） １ 进行 不定 积 分 ， 得 ： 可
㈩
＊ 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 规 划 （ ７ ） 目 （０ ６ Ｂ ０ ３ ２ １ ２ ０Ｃ ７ ５ ０ ） 国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目（ ０ １ ０ ６ 和 国家 高 技 术 研 究 ９３项 ２ ０ Ｃ ２ ０ ０ ０ ，０ ６ Ｂ ０ ８６ 、 ９６０１）
金 属 载氧体 在 空气 反应 器 中首先 和 空气接 触进 行 氧
１ 研 究 方 法
对 于化 学 反 应 ａ Ａ＋ｂ Ｂ—ｃ Ｃ＋ｄ 反 应 前 后 的 Ｄ，
吉 布斯 自由能 的变化 Ａ Ｇ为 ：
Ａ 一 （Ｇｃ Ｇ ｃ ＋ ＧＤ 一 （ ＧＡ ｂ ） ） ａ ＋ ＧＢ 一
Ｃ Ｇ￣ ＲＴｌ ａ ） （ ｃ ＋ ｎ ｃ ＋ （ ＋ Ｒ丁ｌ 口 ） Ｇ ｎ Ｄ 一 （ ＋ ＲＴｌ ａ ） ｂ Ｇ ＲＴｌ ａ ） Ｇ ｎ Ａ 一 （ ＋ ｎ Ｂ 一
化 反应 ， 空气 中的氧 置换 出来 ， 将 然后 在燃 料 反应器 中 与气 体燃 料 进 行 还原 反 应 ， 体 燃 料 的反 应 产 物 气
为 Ｃ 。和 Ｈ Ｏ（ ） 冷 凝 后 剔 除 Ｈ。 得 到 纯 净 的 Ｏ 气 ， Ｏ Ｃ ． 国 学 者 已经 研 究 了 很 多 金 属 载 氧 体 的性 ｏ。 各 能＿ ， ａ Ｏ 是 一种新 型 的载氧 体 ， １Ｃ Ｓ Ｊ 它具 有很 强 的载 氧能力 且 没有 重金 属污 染等 优点 ］所 以有广 泛 的 ，
化学链燃烧.ppt
化学链燃烧反应器
表1 化学链燃烧反应器的研究情况
研究者（年份）
研究内容
(瑞典)Lyngfelt(2001)
首次设计了基于串行流化床反应器CLC系统
(瑞典)Johansson, Lyngfelt(2003)
(瑞典)Lyngfelt, Thunman(2004)
(韩国)Ryu (2004)
串行流化床的冷态试验，气体泄漏问题严重，可通过向反应器间 密封回路喷入水蒸气予以解决
• 瑞典Johansson 在流化床上以CH4+H2O/O2+N2 为燃料对比NiO/NiAl2O4 ,NiO/MgAl2O2 种 载氧体，选择更适合的载氧体,对比连续与间歇性试验2种不同的试验方法
• 中国郑瑛等在TGA 上以CH4 为燃料验证了CaSO4 作为载氧体时SO2 排放的存在 • (瑞典)Leion 在流化床上以石油焦炭为燃料研究了温度，水蒸气，SO2 浓度对 载氧体Fe2O3/ MgAl2O4 反应速率的影响 • 西班牙Diego 在10 kW化学链燃烧装置上以CH4/空气为燃料研究了Cuo/Al2O3 作为氧载体时燃料转化率、运行过程中载氧体性能变
化学链燃烧
Chemical Looping Combustion
目录 Contents
基于氧载体的化学链燃烧技术 研究意义及特点 研究现状 载氧体
化学链燃烧反应器 化学链燃烧系统分析 固体燃料化学链燃烧技术
基于氧载体的化学链燃烧技术
循环氧载体
无火焰燃烧
图1 化学链燃烧原理示意图
根除燃料型NOx 生成 控制热力型NOx 产生
低耗能
可以通过低能耗的冷凝水蒸气的方法直接对CO2 进行高浓度富集，不需要常规的分离装置和额外 的能量，实现燃料燃烧和CO2 分离一体化，提高 了系统效率。
人教版九年级上册化学 第二单元 课题2 《氧气》说课稿-文档资料
《氧气》说课稿今天我说课内容是人教版化学九年级上册第二单元，课题为《氧气》。
下面我将从教材分析、学情与学法分析及教法分析等几个方面对本课设计进行说明。
一、教材分析1 教材的地位和作用本节内容是学生认识具体物质及其变化规律的开始和典型代表，是从化学学科特征出发，运用实验方法研究物质的开始，符合由简单到复杂的认识规律。
氧气的学习可以使学生在以后学习探索别的物质时，会遵循一个合理的顺序，使观察和描述全面、准确。
为后面相关物质的性质奠定基础。
2 教材内容分析(1) 教学内容本课题包括氧气的性质和化合反应、氧化反应两种基本化学类型两部分。
教材以氧气的性质为核心，通过氧气所能发生的一些具体的化学反应，介绍了化合反应的基本概念。
第一部分从介绍氧气的物理性质入手，通过带火星的木条、硫、木炭、铁几种物质在氧气中反应所发生的现象，总结出氧气的化学性质。
第二部分通过实验和讨论归纳，学习化学反应中的一些常见类型:化合反应、氧化反应。
为了和通常的燃烧对比，教材还介绍了缓慢氧化。
（2）教学目标知识与技能目标：①认识氧气的主要物理性质；通过实验探究归纳氧气的化学性质，掌握实验现象的描述方法以及相关反应的文字表达式；②认识化合反应、氧化反应；过程与方法目标：①学会对实验的观察和描述，从实验中获取化学信息；②学习从具体到抽象，从个别到一般的归纳方法；情感、态度和价值观目标：①培养实事求是、尊重科学、尊重事物发展规律的科学态度；②逐步树立“性质决定用途，用途体现性质”的辩证规律观点；（3）教材的重点和难点重点：氧气的化学性质，化合反应、氧化反应的概念；难点：①培养学生观察、思维、分析能力；②培养学生由浅到深，由简单到复杂逐步认识物质的能力。
（4）教学用具：多媒体课件、氧气、木条、硫磺、木炭、铁丝、细沙、澄清石灰水、燃烧匙、火柴、镊子。
二、学情分析1 学生已具备认知基础：学生在小学自然课及初中生物课就认识了氧气，知道了氧气的存在和氧气能供给呼吸。
化学链燃烧技术中载氧体的研究概述
气 中含量最高 ， 因此二氧化碳 的减排成为控制温室
效应的关键 。在我 国， 煤 炭提供 了约 ７ ０ ％ 的能源 ， 以化石燃料为主要能源的火电厂 占我 国 Ｃ Ｏ ： 排放总 量 的３ ０ ％左右。化石燃料对世界 上几乎所有 国家
的温度远低于传统燃烧温度 ， 可 以有效地控制甚至 消除 Ｎ Ｏ ｘ的生成。化学 链 燃烧 可 以方便 的进行
ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｖ ｅ ｎ ｒ ｅ ｍｏ ｖ ｌ ａ ａ ｔ ｍｏ ｓ ｐ ｈ ｅ ｉｃ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｍｉ ｎ ａ ｎ ｔ ｓ ＮＯｘ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｐ ｔ ｕ ｒ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｄ ｉ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎａ ｌ ｅ ｎｅ ｒ ｇ ｙ ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｉ ｔ ｏ ｎ．Ｔｈ ｅ ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ ｓ ｉ ｓ ｈｅ ｔ ｋ ｅ ｙ ｔ ｏ ｉ ｔ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐｍｅ ｎ ｔ
ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ．Ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ—ｌ ｏ ｏ ｐ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｕ ｃ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｏ ｘ ｙ ｇ ｅ ｎ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｌｓ ａ ， ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｓ ， ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｎｃ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｗｅ ｒ ｅ
化学链燃烧技术中载氧体的最新研究进展
第２８卷第９期２００８年９月现代化工ＭｔｘｔｅｒｎＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＳｅｐ．２００８·２７·化学链燃烧技术中载氧体的最新研究进展刘杨先，张军，盛昌栋，张永春，袁士杰（东南大学能源与环境学院，江苏南京２１００９６）摘要：介绍了化学链燃烧（ｃＩＪｃ）技术的基本概念，指出了其具有在燃烧过程中捕获高浓度ｃ０２，同时消除大气污染物（ＮｏＩ）等优点。
载氧体的性能对其应用非常关键。
总结了该领域最近几年新开发的单金属氧化物、复合金属氧化物以及非金属氧化物载氧体的最新研究进展。
对具有广泛应用前景的固体燃料化学链燃烧技术及其合适的载氧体做了综述。
最后，对化学链燃烧技术中与载氧体相关的重点问题做了展望。
关键词：化学链燃烧；二氧化碳捕获；载氧体；复合金属氧化物；非金属氧化物；固体燃料中图分类号：ＴＫｌ６文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—４３２０（２００８）０９—００２７—０６Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｏｘｙｇｅｎｃａｒｒｉｅｒｓｉｎｃｈｅｍｉｃａｌ—ｌｏｏｐｉｎｇｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵＵＹａｎｇ－ｘｉａｎ，ＺＨＡＮＧＪｕｔ，ｓＨＥＮＧｃ｝ｔＱ鹘一（１饼增，ＺＨＡＮＧＹｏｎｇ－ｃｈｕｎ，ＹＵＡＮＳｈｉ－ｆｉｅ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥ删冒＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓ嘣：Ｔｈｅｂａｓｉｃｃｏｎｃｅｐｔｏｆｃｈｅｍｉｃａｌ—ｌｏｏｐｉｎｇｅ硼ｔｂｕｓｆｉｏｎ（ＣＬＣ）ｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｉｔｓａｄｋｌＩ吐ａ静ｗｈｉｃｈ咖ｌｅａｄｂｏｔｈｔｏＣａ］：】ｈ／ｒｅ０ｆｈｉｇ｝ｌｅｏｎｅｅｎｔｒａｅｄｃａｒｂｏｎ＆ｏ对ｄｅａＩｌｄｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｒｅｍｏｖａｌｏｆ曲１１０ｓ—硎ｃ咖枷蛐（ＮＯｘ）ａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ０ｆｏｘｙｇｅｎｅａｌ－ｉ＇ｉｅｒｓｉｓｔｈｅｋｅｙｔｏｉｔｓａｐｐ嘶ｏｎ．ＴｈｅｎｅｗｒｅｓｅａｒｃｈａｄｖａｎｃｅｓｉｎｏｘｙｇｅｎＣａ／Ｔｉｅｒｓｉｎｓｅｖｅｒａｌｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｉｎｄｅｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓ，ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓ，璀珊删ｏｘｉｄｅｓａｍ百咖．Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｐｒｏｍｉｓｉｎｇｓｏｌｉｄｆｕｅｌｓｃｈｅｍｉｃａｌ－ｌｏｏｐｉｎｇｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｏｘｙｇｅｎｃａｌＴｉｄｔ￥ｉｓｄｏｎｅ．Ａｔｌａｓｔ．ｓｏ啪ｉｍｐｏｒｔａｎｔａ￥１３ｄ３ｔ￥ｒｅｌａｔｅｄｔｏｏｘｙｇｅｎｃ耐ｅ玛ｉｎｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌ－ｌｏｏｐｉｎｇｃｏｌｌｌｂｕｓｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ眦ｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｋ眄聊ｏｒｄｓ：ｃｈｅｍｉｃａｌ－ｌｏｏｐｉｎｇｃｏｍ蜥ｏｎ（ＣＬＣ）；ｃ０２ｃａｐｔｕｒｅ；ｏｘｙｇｅｎｃａｒｒｉｅｒｓ；ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓ；ｎｏｌｌ／ｎＬ材ｏｘｉｄｅｓ；ｓｏｌｉｄｆｕｅｌｓ化学链燃烧（ＣＬＣ）是一种新的无火焰燃烧技术，该技术具有非常高的能源利用效率，没有ＮＯ。
最新2-化学链燃烧之载氧体教学讲义PPT课件
惰性载体：多孔结构增加反应表面积、机械强度、抗磨损能
力及固体的粒子电导率 Al203、Si02、NiAl2O4、海泡石(sepiolite)、TiO2、Zr02、 Y2O3+Zr02(YSZ) 钇稳定氧化锆、高岭土、膨润土、六价铝酸盐等
载氧体的分类
分类 Cu基 Ni基 Mn基 Fe基 Co基 Ca基
得到浆状物，通过喷嘴使浆状物雾化进入液氮而得到冻结的球状粒子，粒子中的 水利用冷冻干燥法除去，利用热解法除去粒子中的有机物，然后在一定温度下干 燥、烧结处理并筛分得到一定粒径的氧载体。
载氧体制备方法
溶胶凝胶法：是由金属无机或有机化合物经过水解缩聚、逐渐凝胶化并进行干燥、
锻烧等后处理过程而获得氧化物或其他化合物的工艺技术。尽管溶胶凝胶法具有诸多 优点，比如操作简单、无需昂贵设备，可在低温下制备成分分布均匀、纯度高、粒径 分布均匀，易于获得化学活性高的单、多组分混合物，同时还易与其他材料制备技术 结合;但是由于醇盐价格昂贵、毒性大，从而使得目标产物的制备成本大大增加，因而 在此金属上又发展了很多非醇盐为原料的新型溶胶凝胶法。
化学链燃烧系统主要包括 燃料反应器
化学链燃烧是如 何实现的呢？
空气反应器
载氧体 燃料反应器：载氧体被燃 料还原，燃料被氧化。
N2 ,O2
MexOy
CO2 ,H2O
空气反应器：被还原后的 Air Reactor
Fuel Reactor
载氧体又被空气氧化，继 续送入还原器。
（氧化反应）
（还原反应）
530℃
1200℃
4 mol Ni （b）化学链燃烧过程
化学链燃烧中载氧体把热量从空气反应器传递 到燃料反应器，与吸热反应有机结合的能量释放 方式，减小了燃料化学能转化为物理能过程的可 用能损失，实现了能量品位的梯级利用，提高能 量利用效率。
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化学链燃烧系统主要包括 燃料反应器
化学链被燃 料还原，燃料被氧化。
N2 ,O2
MexOy
CO2 ,H2O
空气反应器：被还原后的 Air Reactor
Fuel Reactor
载氧体又被空气氧化，继 续送入还原器。
（氧化反应）
（还原反应）
载氧体制备方法
溶胶凝胶法：是由金属无机或有机化合物经过水解缩聚、逐渐凝胶化并进行干燥、
锻烧等后处理过程而获得氧化物或其他化合物的工艺技术。尽管溶胶凝胶法具有诸多 优点，比如操作简单、无需昂贵设备，可在低温下制备成分分布均匀、纯度高、粒径 分布均匀，易于获得化学活性高的单、多组分混合物，同时还易与其他材料制备技术 结合;但是由于醇盐价格昂贵、毒性大，从而使得目标产物的制备成本大大增加，因而 在此金属上又发展了很多非醇盐为原料的新型溶胶凝胶法。
化学链燃烧的优势
优势1--CO2捕集
燃料燃烧的产物（主要是CO2 和H2O）不会被氮气和过量的空 气稀释，因此CO2浓度很高 分离时只需要将H2O冷凝去除， 即可分离回收CO2， 不需要额外的CO2分离装置，降 低系统能耗及成本，提高系统效
率
化学链燃烧的优势
优势2—能量梯级循环利用
1 mol CH4 9.52 mol Air
液，并向溶液中加入惰性载体，然后除去溶剂并在一定温度下锻烧使硝酸盐分解，以 达到活性相负载的目的(通过多次浸渍可增大负载量)，所得颗粒即可作为氧载体。
冷冻成粒法：将金属氧化物、惰性载体和少量的分散剂与水混合后，利用球磨机
得到浆状物，通过喷嘴使浆状物雾化进入液氮而得到冻结的球状粒子，粒子中的 水利用冷冻干燥法除去，利用热解法除去粒子中的有机物，然后在一定温度下干 燥、烧结处理并筛分得到一定粒径的氧载体。
化学链燃烧的研究重点及进展
载氧体的选择、测试与开发阶段 化学链燃烧的小型固定床或流化床实验阶段 化学链燃烧系统中试验证与系统分析阶段
研究重点
载氧体
反应器
反应系统
载氧体研究
研究内容
功能
发展 方向
分类
载氧体
性能
制备 方法
载氧体的功能
MexOy
空气 反应 器
循 环
燃料 反应 器
MexOy-1
氧化反应 实现 和 的传递 还原反应
Hc=Hox+Hred
化学链燃烧反应原理
以CuO载氧体为例，新鲜的载氧 体紧密结合，其表面呈致密的状 态。在1000倍的视野中出现直 径为10~20 μm的孔。 被还原后的氧载体表面呈蓬松状
态，氧载体表面呈现多孔结构， 孔径均小于5 μm。 这是由于在反应过程中氧载体因
释氧使得晶相组成发生变化，其 中的CuO转化为Cu2O，氧分子由 氧载体晶体内部释放加强孔结构
化学链燃烧的优势
优势3—控制NOx的生成
燃烧过程中，燃料与氧气不直接接触，避免了燃料 型NOx的生成； 当温度低于1500℃时，热力型NOx的生成极少，而 空气侧反应温度较低，因而可以有效控制热力型NOx的 生成。
化学链燃烧的应用
化学链燃烧有 哪些应用呢？
化学链燃烧的应用：
化学链燃烧可用于发电，比如氧化反应器中产生 的高温空气可以推动燃气轮机做功（CLC+GT） 化学链燃烧可以用于重整制氢（CLR+CLH） 化学链燃烧可以用于煤气化（CLG）
的形成，这使得氧载体表面形成
新的微观多孔结构，使得氧载体
与气体的接触面大为增加，更有 利于燃料的燃烧。
放大1000倍
放大10000倍
新鲜的铜基氧载体
放大1000倍
放大10000倍
与无烟煤反应之后的氧载体
化学链燃烧的优势
为什么要研究化 学链燃烧呢？
CO2 捕集，降低能耗 提高能源利用效率
控制NOx排放 用于重整制氢等其他行业
载氧体制备方法
机械混合法：将一定粒径的金属氧化物、惰性载体(有时加入10%重量百分比的石墨
作为添加剂)以设定的比例混合、粉碎，加入适量的水使之成为具有适当粘度的糊状物， 然后干燥烧结处理，最后通过筛选以获得一定粒径的氧载体。
浸渍法：首先将金属氧化物的硝酸盐(如Cu(NO3)2) 溶于溶剂中得到定量浓度的饱和溶
MexOy-1
载氧体：在还原器和氧化
器之间传递氧、传递热量。 空气
燃料
化学链燃烧反应原理
燃料反应器（还原反应） CnH2mOp+(2n+m-p)MexOy→nCO2+mH2O +(2n+m-
p)MexOy -1+Hred 空气反应器（氧化反应） (2n+m-p)MexOy -1+(n+m/2-p/2) O2→(2n+m-p) MexOy+Hox 总反应 CnH2mOp +(n+m/2-p/2) O2 → nCO2+mH2O +HC
载氧体的分类
分类 Cu基 Ni基 Mn基 Fe基 Co基 Ca基
氧化态 CuO Cu2O
还原态
Cu2O Cu
NiO
Mn2O3 Mn3O4
Fe2O3 Fe3O4 FeO
Co3O4 CoO
CaSO4
Ni
MnO
FeO
Fe3O4 Fe
CoO Co
CaS
载氧体制备方法
机械混合法 浸渍法 分散法
喷雾干燥法 冷冻成粒法 溶胶-凝胶法
1200℃
燃烧室
1 mol CO2 2 mol H2O 7.52 mol N2
1200℃
G （a）CH4直接燃烧过程
1 mol CO2 2 mol H2O
9.52 mol Air
1 mol CH4
还原反应器 4 mol NiO 氧化反应器
530℃
1200℃
4 mol Ni （b）化学链燃烧过程
化学链燃烧中载氧体把热量从空气反应器传递 到燃料反应器，与吸热反应有机结合的能量释放 方式，减小了燃料化学能转化为物理能过程的可 用能损失，实现了能量品位的梯级利用，提高能 量利用效率。
载氧体的分类
金属：Ni、Fe、Co、Mn、Cu、Cd
活
性 成
非金属：CaSO4、BaSO4、SrSO4
分 其他：复合型（Cu-Ni/Al2O3、 Co-Ni/Al2O3 ）
惰性载体：多孔结构增加反应表面积、机械强度、抗磨损能
力及固体的粒子电导率 Al203、Si02、NiAl2O4、海泡石(sepiolite)、TiO2、Zr02、 Y2O3+Zr02(YSZ) 钇稳定氧化锆、高岭土、膨润土、六价铝酸盐等
化学链燃烧及 载氧体材料
化学链燃烧的基本概念
什么是化学链 燃烧？
化学链燃烧（CLC） 一种燃料与空气不直接 接触的无火焰燃烧方式， 基本原理是将传统的燃 料与空气直接接触反应 的燃烧借助于载氧体的 作用分解为2个气固反应， 燃料与空气无需接触， 由载氧体将空气中的氧 传递到燃料中
化学链燃烧系统组成