基于Fe基载氧体的生物质化学链燃烧试验研究.pdfVIP

学兔兔 第41卷第2期 锅 炉 技 术 V01．41．NO．2 2010年3月 BOILER TECHN()L0GY Mar．．2()l0 文章编号： CN31 1508(2010)03 0065—06 基于Fe基载氧体的生物质化学链燃烧试验研究 郝建刚，吴家桦，王 雷 ，沈来宏 ，肖 军 (东南大学 热能：[程研究所，江苏 南京 210096) 关键词： 化学链燃烧；生物质；载氧体：CO。分离；串行流化床 摘 要： 化学链燃烧技术(CI C)是一种含有( ( 内分离的新型燃烧技术。以Fe!( 为载氧体，在 10 kW-,n级串 行流化床上进行了生物质化学链燃烧的试验研究，探讨了燃料反应器温度、生物质进料量和水蒸气量埘2个 反应器(燃料反应器+空气反应器)气体产物组成的影响。结果表明较高的反应器温度虽然有助于速控步(即 气化反应)的进行，但是受载氧体的载氧率和颗粒循环速率的影响反而不利于CO 捕集。随着生物质进料量 的增加，燃料反应器需氧量的上升，不利于燃料反应器CO。的捕集。而水蒸气量的增加有利于燃料反应器 CO 的捕集，但是同时也导致 H。的出现。 中图分类号： TQ546 文献标识码： A 需的热量，因此，研究适合于不同燃料的高性能 0 前 言 载氧体是化学链燃烧技术能够进行的先决条件。 化学链燃烧(Chemical—looping combustion． 评价载氧体性能的指标一般包括：反应性、载氧 简称 CI C)是一种新颖含有 CO 内分离的燃烧 能力、持续循环能力(寿命)、能够承受的最高反 技术，其原理见图 1。从图中可以看出化学链燃 应温度、机械强度(抗破碎、抗磨损能力等)、抗烧 烧系统是由空气反应器和燃料反应器组成，载 结和抗团聚能力、载氧剂的颗粒尺度分布、内部 氧体首先在空气反应器中进行氧化反应，然后 空隙结构、价格和环保性能等。目前，图内外主 载着空气中的氧和氧化反应放出的热量进入燃 要研究的载氧体有 Fe、Ni、Co、Cu、Mn、Cd等金 料反应器进行还原反应，气相反应产物中绝大 属氧化物，为增加载氧体的比表面积、机械强度 部分是 CO。和 H：O(g)，凝结除水，得到高纯的 和热稳定性还可加入 Si() 、Al。O 、Ti() 、Zr()。、 CO l_】 。化学链燃烧相比于传统的燃烧方式优 Mg()、钇稳定氧化锆(YSZ)、海泡石、高岭土、膨 点有：反应生成的C0 没有被 N 稀释，能够得到 润土和铝、镁酸盐等惰性载体。以上氧化物作为 较高浓度的 CO。，因此不需要常规的CO 分离 载氧体都有不错的表现但是综合个方面 素Ni、 装置；N0 的零排放，燃料没有与空气接触从而 Cu、Fe等最具有发展前景。其中Ni基载氧体有 没有燃料型N() 的生成，又由于无火焰的气一 反应活性高、抗烧结能力强、载氧量大等优点．但 固反应温度要低于传统的燃烧温度，因此可以 是也有价格高、析碳易和对环境有害等缺点 j； 有效地控制热力型NO 的生成；化学链燃烧总 Cu基载氧体反应活性较高，载氧能力也较大且 放热量和传统燃烧方式(燃料和空气直接接触) 不易与载体发生反应。析碳较少，但是也有价格 所放出的热量是相等的