论文总字数：24208字

摘 要

CO₂等温室气体过度排放引起的全球气候变暖现象给生态环境带来巨大破坏，也给人类社会带来巨大的经济损失，因而减少CO₂排放的研究愈发受到研究人员的重视。化学链燃烧技术(chemical-looping combustion，CLC)是一种新型的燃烧技术，能够在实现能源高效率利用的同时内分离CO₂而不需要消耗太多额外的能量。其中，铁矿石费用低廉，并且对环境友好，普遍被人们认为是一种理想的载氧体原料。使用铁矿石载氧体能降低CO₂的捕集成本，其反应特性是需要研究的问题。

本文在固定床反应器内使用CO作为还原气体对铁矿石载氧体的还原反应特征展开研究。测试反应温度，还原时间，载氧体颗粒粒径大小以及还原气体吹扫流量对铁矿石载氧体的反应活性的影响。

实验结果表明，该铁矿石载氧体在多次循环反应中保持了很好的活性。提高反应温度，提高CO气体吹扫流量均可提高铁矿石载氧体的反应活性，提高碳转化率。而提高还原气体还原时间对实际碳转化率提高不大，但实际生产中需要考虑载氧体载氧量和燃料量相匹配，使反应达到一个平衡状态。载氧体颗粒粒径大小对实验的影响则需要考虑实验中的实际情况，本次实验结果显示，颗粒粒径小的载氧体反应活性比粒径大的载氧体反应活性要好。

关键词：化学链燃烧；载氧体；铁矿石；固定床反应器；

Study on chemical-looping combustion of simulated gas based on iron - based oxygen carrier

Abstract

CO₂ and other greenhouse gas emissions led to global warming which caused great damage to the ecological environment, but also to human society to bring huge economic losses, and thus reduce the CO₂ emissions research increasingly valued by researchers. Chemical-looping combustion (CLC) is a new type of combustion technology that separates CO₂ without the need to consume too much additional energy while achieving efficient energy use. Among them, the iron ore low cost, and environmentally friendly, generally considered to be an ideal oxygen carrier material. The use of iron ore oxygen can reduce the cost of CO₂ capture, its reaction characteristics are problems that need to be studied.

In this paper, using CO as reducing gas, the reduction reaction of iron ore in fixed bed reactor is studied. Studying the reaction temperature, the reduction time, the size of the oxygen-containing particles and the effect of the reducing gas purge flow on the reactivity of the iron ore carrier.

The experimental results show that the iron ore carrier has maintained a good activity in many cycles. Increasing the reaction temperature and increasing the purge flow of CO gas can improve the reactivity of iron ore oxygen and improve the carbon conversion rate. The increase of the reduction time of the reducing gas does not improve the actual carbon conversion rate, but the actual production needs to consider the oxygen content of the oxygen carrier and the amount of fuel to match, so that the reaction reaches a balance state. The experimental results show that the oxygen carrier reactivity with smaller particle size is better than that of the carrier with large particle size.

Key words：chemical-looping combustion；oxygen carrier；iron ore；fixed-bed reactor；

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题研究背景 1

1.2 CO₂捕集技术 1

1.2.1燃烧后脱碳技术 2

1.2.2燃烧前脱碳技术 3

1.2.3 富氧燃烧技术 3

1.2.4 化学链燃烧技术 3

第二章 化学链燃烧 5

2.1 化学链燃烧简介 5

2.2 载氧体研究进展 6

2.3 固体燃料化学链燃烧技术简介 7

2.4 国内外研究现状 7

2.5 本文研究内容 9

第三章 实验系统 10

3.1 引言 10

3.2 实验材料 10

3.3 实验装置 10

3.4 实验过程 12

3.5 数据处理 13

第四章 结果分析与讨论 15

4.1 可持续循环稳定性研究 15

4.2化学链燃烧反应要素对实验结果影响的研究 16

4.2.1 反应温度对产物的影响 16

4.2.2 还原时间对产物的影响 18

4.2.3 载氧体粒径对产物的影响 20

4.2.4还原气体流量对产物的影响 21

4.3 实验总结 22

第五章 全文总结与展望 24

5.1 全文总结 24

5.2 展望 24

致 谢 26

参考文献 27

第一章 绪论

1.1课题研究背景

近年来伴随着社会的发展，人类对能源的需求愈发迫切，大量的温室气体被排放，从而引起的环境气候变暖问题愈发受到人们的关注。其中，作为主要温室气体的CO₂过度排放，导致全球变暖这个世界范围内的环境问题变得愈发严重，因而CO₂气体的排放尤其值得关注。CO₂气体的排放增加主要来源是化学燃料的燃烧和森林树木被砍伐，时至2009年，全球CO₂浓度比工业革命前增加了39%，从工业革命前的280ppm增加到2010年的390ppm^[1]。据科学家的预测，未来50—100年人类将完全进入一个变暖的世界。由于人类活动的影响，21世纪温室气体浓度增加很快，导致未来100年内全球、东亚地区和我国的温度迅速上升，全球平均地表温度估计将上升1.4℃-5.8℃，到2050年，我国平均气温将上升2.2℃^[2]。根据全球的宏观经济成本估算^[3]，假设在2030年内CO₂浓度增加到445-535ppm，那么全球的CDP降幅最大可到达3%。由此可见CO₂浓度急速增加会给全球经济带来严重的损害，因此控制CO₂的排放刻不容缓。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：24208字