CuFe雙金屬氧載體的生物質(zhì)化學鏈氣化研究.pdf

1、由于大量化石能源的使用，CO2的排放量空前巨大，給環(huán)境帶來了巨大壓力。開發(fā)新型可再生能源，尋找高效低污染的能源利用方式迫在眉睫。生物質(zhì)作為碳中和型可再生清潔能源，開發(fā)其利用方式非常有價值，而根據(jù)生物質(zhì)含氫量大，能量密度較低等特點，將其氣化來制備合成氣是一種很好的選擇。化學鏈燃燒（CLC）是一種新型的燃燒方式，它通過氧載體在燃料反應器和空氣反應器中循環(huán)來傳遞晶格氧，將燃料和空氣隔離開來，實現(xiàn)了低能耗分離和捕集CO2，也減少了NOx的產(chǎn)生，

2、同時還實現(xiàn)了燃料的梯級利用?；瘜W鏈氣化（CLG）是從CLC發(fā)展出來的新技術(shù)，基本原理相同，但CLG的目標產(chǎn)物是合成氣（CO和H2），而CLC是熱量。本文以制備的CuFe雙金屬氧化物為氧載體，從氧載體性能、生物質(zhì)氣化工況優(yōu)化和焦油分析三個大方面展開對生物質(zhì)化學鏈氣化的研究。
　　首先利用熱力學軟件對CuFe2O4與H2，CO，C及CH4的反應進行了熱力學模擬和計算，發(fā)現(xiàn)800℃時，反應活性由高到低的排列順序為Cu2+>Cu1+≈Fe

3、3+>Fe8/3+>Fe2+。TGA實驗表明CuFe2O4具有穩(wěn)定的循環(huán)吸氧釋氧特性和與CO反應的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　然后分別在TGA和小型流化床上研究了五種CuFe合成氧載體與木屑的化學鏈氣化特性，實驗發(fā)現(xiàn)Cu的引入能增大雙金屬氧載體的反應活性，提高氧載體的再生性能，而適當?shù)匾隖e又能提高氧載體的抗燒結(jié)能力，使得氧載體的綜合性能得到提升，Cu和Fe在增強氧載體的綜合性能上表現(xiàn)出很好的協(xié)同效應。而綜合比較使用五種氧載體時的產(chǎn)氣組分

4、、產(chǎn)氣率、碳轉(zhuǎn)化率、氣化效率以及焦油產(chǎn)量等性能指標，發(fā)現(xiàn)Cu5Fe5綜合性能較優(yōu)，適用于化學鏈氣化過程。
　　隨后在小型流化床上進行了生物質(zhì)化學鏈氣化的工況優(yōu)化實驗，結(jié)果表明水蒸氣生物質(zhì)比(S/B)為0.75，溫度為800℃，過氧系數(shù)為0.4，氧載體為Cu5Fe5時，生物質(zhì)化學鏈氣化的綜合性能最優(yōu)。最后利用GC-MS氣相色譜聯(lián)用儀分析實驗各工況中收集的焦油，發(fā)現(xiàn)加入水蒸氣，升高溫度和增大氧載體的加入量都能促進焦油分子的轉(zhuǎn)化。此外，