化学链燃烧
探讨铁基载氧体与CO在化学链燃烧过程中的反应特性
摘要 ： 随着我 国技术化和科技化的飞速发展 ， 各种科技 产品应运而 生， 然而使 用这些产品的后 果就是 温室效应、 全球 变暖， 为了有效缓解环境 问题 ， 化 学链 燃烧技术 已经成 为全球研 究的热点、 关注的热点。本 文利用热重分析仪等设计 了一 个 小型 流 化床 ， 对铁 基 载 氧 体 以及 ｃｏ反 应进 行 了研 究 关键词 ： Ｃ Ｏ反应 ； 铁基栽氧体 ； 反应特性 ； 化学链燃烧 中图 分 类 号 ： Ｇ ７ １ ８ ． ３ 文 献 标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ４ — ９ ３ ２ ４ （ ２ ０ １ ４ ） １ ８ — ０ １ ０ ５ — ０ ２
一
、
抗团聚能力、 热稳定性 、 流化性能以及持续循环能力等 。目 前， 载氧体的研究普遍是金属氧化物 ， 而这些金属氧化物的 耐高温优点和反应速率高的优点并不是所有都具有 ， 所以 ， 我们 通过其他化合物与载氧体的混合 ，来对载氧体进行使 用寿命 、 抗烧结能力 、 反应特性 的提高 ， 而这些混合物不参 与到化学链燃烧中， 只是作为一种惰性载体。 铁基载氧体具 有无二次污染 、 容易得到、 原料便宜的优点。文章通过一个 小型流化床来进行铁基载氧体的分析 ， 设备有称量天平 、 超 纯水装置 、 马弗炉、 真空干燥箱 、 精密定时电动搅拌机、 循环 水式真空泵、 数控超声波清洗器。 ２ ． 化学链燃烧过程中铁基载氧体 的研究方法。化学链 燃烧过程中铁基载氧体 的研究方法是 ：首先设定一个具有 压力范围和一定温度的环境 ， 并要求载氧体可以持续循环 能力 、 化学反应速率 比较快 ； 然后使用热重分析来进行 ， 同 时测出载氧体在不同气氛下的颗粒拥有增重速率和失重速 重要 的作用 。因此 ， 可 以得到这样一个启示 ： 证 明一个命题 为真， 固然要经过严格而周密的证明， 然而要推翻一个命题 却只需举 出一个反例就可达到 目的。 例４ 一组对边相等， 一组对角相等的四边形是平行 四 边形吗？为什么？ 分析 ： 不一定是平行 四边形 ， 可构造反例如下 ： Ｖ 船 是 等腰三 角形 ， Ａ Ｂ ＝ Ａ Ｃ ，点Ｅ 在Ｂ Ｃ 上， Ｂ Ｅ ＞Ｅ Ｃ ，当 厶４ Ｅ Ｄ ＝
人教版九年级化学全一册第7单元燃料及其利用测试题含答案及解析
人教版九年级化学全一册第七单元燃料及其利用1.(2021湖南株洲中考)燃烧是人类最早利用的化学变化之一,下列有关说法正确的是()A.可燃性气体在空气中的含量越高,爆炸的可能性就越大B.未燃烧的碳氢化合物及炭粒、尘粒等排放到空气中会形成浮尘C.做饭时,燃气灶火焰呈现出黄色或橙色,锅底出现黑色,此时应减小灶具的进风口D.甲烷与乙醇的燃烧产物均为水和二氧化碳,说明两者均为碳、氢两种元素组成的化合物答案:B2.(2021江苏盐城中考改编)我国建成了全球首套千吨级液态太阳燃料合成示范装置,其原理是:①利用太阳能光伏发电,②电解水获得H2,③H2与CO2反应合成绿色液态燃料CH3OH。
下列有关说法错误的是()A.太阳能是不可再生能源B.H2是理想的清洁、高能燃料C.电解水反应属于分解反应D.该装置能捕获并资源化利用CO2答案:A3.(2020海南中考)将棉手帕放入60%左右的酒精中浸湿,用坩埚钳夹住点燃,待火焰熄灭后,棉手帕依然完好。
下列有关该实验的叙述正确的是()A.棉手帕不是可燃物,不能燃烧B.棉手帕接触不到氧气,不能燃烧C.被酒精浸湿后,棉手帕的着火点升高了D.酒精中的水蒸发使温度达不到棉手帕的着火点答案:D4.(2019成都中考)下列熄灭蜡烛的方法,其对应原理错误的是()A.扇灭隔绝氧气B.剪掉烛芯隔离可燃物C.湿抹布盖灭隔绝氧气D.水浇灭降低温度至着火点以下答案:A5.(2019北京中考)用如图装置进行实验。
升温至60 ℃的过程中,仅①燃烧;继续升温至260 ℃的过程中,仅③燃烧。
下列分析不正确的是()A.①燃烧,说明白磷是可燃物B.对比①③,可说明红磷的着火点比白磷的高C.对比②③,可验证燃烧需可燃物与氧气接触D.④未燃烧,说明无烟煤不是可燃物答案:D6.(2020四川攀枝花中考)“化学链燃烧”是燃料不直接与空气接触的燃烧,是以载氧体在两个反应器之间的循环来实现燃料在较低温度下燃烧的过程。
该过程具有无火焰、低污染、高效率等特点。
化学链燃烧技术的研究进展综述
化学链燃烧技术的研究进展综述王金星; 孙宇航【期刊名称】《《华北电力大学学报(自然科学版)》》【年(卷),期】2019(046)005【总页数】11页(P100-110)【关键词】化学链燃烧; 反应器; 氧载体; 污染物; 研究进展【作者】王金星; 孙宇航【作者单位】清华大学能源与动力工程系北京 100084; 清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TK160 引言随着人们对能源的依赖性逐渐增强，化石能源的大量消耗导致了很多环境问题，尤其是CO2气体的排放引起了更为广泛的关注[1]。
对于燃烧后捕集CO2，从烟气中分离CO2将大大增加电厂的发电成本。
富氧燃烧技术是一种燃烧中捕集CO2的方式，通过烟气中水蒸汽的冷凝即可获得较高浓度的CO2。
因此，与传统的燃烧方式相比，富氧燃烧技术使分离CO2得到了简化，但是就现有的技术来看，从空气中分离氧气也需要消耗大量的能量[2]。
在1994年，化学链燃烧技术用于捕集CO2作为一种新的燃烧方式被提出了，其原理如图1所示[3]。
从图中可以发现，利用化学链燃烧技术不需要用气体间的分离便可实现燃料的燃烧和CO2的分离，可视为在燃烧中分离CO2的改进技术。
因此，从节能的角度来讲，化学链燃烧技术是一种非常有前景的燃烧方式。
具体的技术原理如图1所示。
图1 化学链燃烧技术原理示意图Fig.1 Schematic diagram of chemical looping combustion technology燃料反应器中氧载体处于氧化态的活性组分MeyOx与燃料进行以下反应[4, 5]:(1)空气反应器中氧载体处于还原态的活性组分MeyOx-1与O2进行以下反应:(2)化学链燃烧技术的优势主要包括以下几点：(1)具有内分离CO2的特点，进而不需要外加分离装置进行CO2捕集[6]；(2)分步燃烧过程实现了能量梯级利用；(3)避免了燃料型NOx的产生，由于燃烧温度较低减少了热力型NOx的产生[7]。
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 ，
基于ASPEN PLUS煤链式燃烧的过程模拟
基于ASPEN PLUS煤链式燃烧的过程模拟根据载氧体CaAlFe的实验结果，用Aspen Plus构建煤链式燃烧模型，通过燃烧模型的构建，对以CaAlFe为载氧体的煤链式燃烧中试装置提供物料衡算及能量衡算参考，同时，通过煤链式燃烧模型对产品组分进行优化，探寻不同的工艺参数对不同煤链式燃烧过程的影响。
标签：煤链式燃烧；载氧体；Aspen Plus1 前言20世纪80年代，德国科学家Richter等提出化学链燃烧的概念，该技术具有非常高的能量利用率，没有NOX等污染物的排放。
自1983年德国科学家提出置换燃烧原理以来，欧美日等发达国家研究机构以天然气（CH4）、氢气（H2）以及煤气化合成气（CO+H2+CH4）为气体燃料，对各种类型的金属载氧体的氧化还原特性开展了大量的研究工作随后在该技术的基础上又发展了化学链重整制氢技术（CLR）、水蒸气代替空气的化学链制氢过程（CLH）、以燃煤为燃料的混合燃烧-气化化学链制氢技术（HLG）。
近几年，全球对化学链载氧体制备合成气技术研究较为关注，该技术具有投资成本低，应用范围广（如煤炭、化工和电力行业等），适用煤种多（尤其是高硫、高灰分、高灰熔点的煤种），同时能耗低、污染小等优点。
开展煤炭化学链载氧体制备合成气技术的研究，优选出适用于煤炭化学链燃烧的载氧体，积累煤炭化学链载氧体制备合成气技术经验，对于开发高效、超洁净特点的煤气化技术具有重要意义。
兖矿水煤浆气化及煤化工国家工程中心研究公司在2009年开始对煤链式燃烧的研究，并于2015年完成了以CaAlFe为载氧体的工艺开发，在整个工艺开发过程中，根据实验数据及分析结果，通过Aspen Plus对工艺流程进行建模，探索该工艺过程中的组分变化及工艺参数优化。
2 原理介绍化学链技术原理就是利用化学中间媒介（例如载氧体）将给定的化学反应分解为两个或两个以上的化学反应，并分别在不同的反应器中进行，以达到能量的梯级利用和CO2等污染物控制的目的。
CeO2载氧体对煤化学链燃烧中汞迁移影响机制
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 4 期CeO 2载氧体对煤化学链燃烧中汞迁移影响机制王旭栋1，2，刘敦禹1，2，许开龙1，2，刘秋祺1，2，范昀培1，2，金晶1，2（1 上海理工大学能源与动力工程学院，上海 200093；2 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室，上海 200093）摘要：汞污染因其对人类和生态系统的严重危害而日益受到人们的关注，本研究旨在分析CeO 2载氧体在煤化学链燃烧过程中对汞迁移的影响。
通过实验比较了“CeO 2+煤”“SiO 2+煤”“煤”在流化床反应器中的燃烧状况，在气化氛围中，载氧体与煤反应主要转化为CO 2和少量CO 、CH 4、H 2等成分，“CeO 2+煤”体系消耗了最多的O 2，产生了最多的CO 2，表明CeO 2载氧体促使煤燃烧更加充分。
汞在气化氛围下主要以Hg 0的形式释放，“CeO 2+煤”的Hg 0释放量占总汞量的49.75%，明显低于无载氧体组。
汞在空气氛围下主要以Hg 2+的形式再次微量释放，“CeO 2+煤”的Hg 0和Hg 2+释放量均低于纯煤组。
通过改变CeO 2载氧体和煤之间的不同位置，表明在气化氛围下CeO 2载氧体对Hg 0的吸附作用很弱，其催化性和释氧作用是脱除Hg 0的关键因素，且催化性占据主要地位。
在气化氛围下，CO 2可以补充CeO 2中消耗掉的晶格氧使其具有更好的催化和再生性能。
通过对还原/氧化后CeO 2载氧体进行XPS （X 射线光电子能谱分析仪）分析，发现Ce 3d 中的Ce 3+峰值消失全部转化为Ce 4+，表明CeO 2载氧体具有良好的再生性能。
关键词：化学链燃烧；二氧化铈；载氧体；煤；汞中图分类号：TK16 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）04-2191-10Impacts of CeO 2 oxygen carriers on the conversion of mercury inchemical looping combustion of coalWANG Xudong 1，2，LIU Dunyu 1，2，XU Kailong 1，2，LIU Qiuqi 1，2，FAN Yunpei 1，2，JIN Jing 1，2(1 School of Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China;2Shanghai Key Laboratory of Multiphase Flow and Heat Transfer in Power Engineering, Shanghai 200093, China)Abstract: Mercury pollution has attracted increasing attention due to serious harm to the human beings and ecosystem. This study aims to analyze the effects of CeO 2 oxygen carriers on the conversion of mercury during coal chemical looping combustion. The combustion characteristics of “CeO 2+coal”, “SiO 2+coal” and “coal” in the fluidized bed reactor were investigated experimentally. In gasification atmosphere, the reaction between oxygen carrier and coal was mainly converted to CO 2 and a small amount of compositions including CO, CH 4, and H 2 . “CeO 2+coal” system consumed the largest amount of O 2 and produced the largest amount of CO 2, indicating that the CeO 2 oxygen carriers contributed to the fully combustion of the coal. Mercury was mainly released as Hg 0 in the gasification atmosphere, and the Hg 0 release from “CeO 2 + coal” accounted for 49.75% of the total mercury, which was significantly lower than that of the system研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0521收稿日期：2023-04-04；修改稿日期：2023-05-09。
PVC化学链燃烧过程中二噁英生成研究
PVC化学链燃烧过程中二噁英生成研究毕文卓;赵瑞东;陈天举;武景丽;吴晋沪【摘要】制备了负载硅溶胶的CaSO4载氧体,并对其与CH4、CO和H2的反应特性进行了研究表征.采用管式炉实验系统,对PVC在基于CaSO4载氧体的化学链燃烧和空气燃烧两种方式下,二噁英的生成特性进行了实验研究.结果表明,负载了硅溶胶的CaSO4载氧体与CH4、CO和H2反应均接近完全转化,其中,与CH4和H2的反应时间显著短于CO.采用化学链燃烧方式可有效抑制PVC燃烧过程二噁英的生成,其生成量和毒性当量分别由空气燃烧中的34 172.5 pg/g及732.8 pg(I-TEQ)/g降到化学链燃烧的2 270.9 pg/g及290.2 pg(I-TEQ)/g,这主要是因为化学链燃烧过程中燃料与O2不直接接触,显著减少了大分子碳结构的氧化断裂以及HCl向Cl2的转化,从而抑制了二噁英的低温从头合成反应和前驱物生成反应.【期刊名称】《燃料化学学报》【年(卷),期】2015(043)007【总页数】6页(P884-889)【关键词】化学链燃烧;二噁英;PVC;载氧体;CaSO4【作者】毕文卓;赵瑞东;陈天举;武景丽;吴晋沪【作者单位】中国科学院青岛生物能源与过程研究所中国科学院生物燃料重点实验室,山东青岛266101;中国科学院大学,北京100049;中国科学院青岛生物能源与过程研究所中国科学院生物燃料重点实验室,山东青岛266101;中国科学院青岛生物能源与过程研究所中国科学院生物燃料重点实验室,山东青岛266101;中国科学院青岛生物能源与过程研究所中国科学院生物燃料重点实验室,山东青岛266101;中国科学院青岛生物能源与过程研究所中国科学院生物燃料重点实验室,山东青岛266101【正文语种】中文【中图分类】TQ546可燃固体废弃物处理已成为全球面临的重大环境难题之一[1]。
目前，其处理方法主要有堆肥法、填埋法、焚烧法。
化学链燃烧方式中氧载体的研究进展
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煤
炭
转
化
２０ ０ ６年
利 用 ， 有更 高 的能 量利 用 效 率． 重 要 的是 ，该 ］具 更
燃 烧 方 式 中燃 料 与 空 气 不 直 接接 触 ，燃 烧 产 物 （ 主 要 是 Ｃ 和水 蒸 气 ） 会 被 空 气 中的 Ｎ Ｏ 不 稀 释 而 浓
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第 ２ 卷 ９
第 ３ 期
煤 炭 转 化
Ｃ０Ａ Ｌ Ｃ０Ｎ Ｖ ＥＲＳ１ Ｎ ０
Ｖ ｏ ．２ Ｎ ｏ． １ ９ ３
２０ ０ ６年 ７月
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化学链燃 烧方式中氧载体的研究进展
刘 黎 明Ｄ 赵 海 波 郑 楚 光。
摘 要 化 学链 燃烧 是 一种新 型 的燃烧技 术 ， 载体 的性 能对 它 的发展 非 常重要 。 氧 系统总 结 了
以不 同的金 属氧 化 物和惰 性 载体作 为 原料 ， 通过 二者 不 同的 混合 比例 ， 同的制备 工艺制备 的 氧载 不
（ ａ ｂ ２ Ｍ ｅ （ ＋ ｂ ４ Ｏ２ ２＋ ／ ） ＋ ａ ／） 一 （ａ ｂ ２Ｍｅ ２ ＋ ／ ） Ｏ＋ Ａ 。 Ｈ （） ２
大 量能量 ， 这意 味着 系统 整体 效率将 大 幅度下 降 ． 因
而， 找到 一 种 以牺 牲较 小 的系 统效 率 为 代 价就 可 将
Ｃ 的烟 气 中分 离 出来 的技术 是 极 为 关键 的． 学 Ｏ 化 链燃 烧 技 术 正是 满 足 上述 要 求 的一 个 很 好选 择 ， 是 实 现燃 料 高 效洁 净 利 用 的重 要 组成 部 分 ， 有 广 阔 具