生物質(zhì)灰對鐵基載氧體性能的影響.pdf

1、化學(xué)鏈燃燒技術(shù)是一種新型的燃燒技術(shù)，它具有CO2內(nèi)分離特性且不需要消耗額外能量。近年來，研究重點在基于固體燃料的化學(xué)鏈燃燒特性。在固體燃料化學(xué)鏈燃燒中關(guān)于燃料灰分的研究主要集中于煤灰，而關(guān)于生物質(zhì)灰在化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)中的影響特性尚不明確。因此本文以鐵基載氧體和生物質(zhì)灰為研究對象，對兩者之間的相互作用進行了初步研究，重點探討了生物質(zhì)灰中堿金屬K的影響機理，并且研究了利用生物質(zhì)灰中富含K鹽的特性對鐵基載氧體進行改性以提高其還原活性的可行性。<

2、br>　　在小型固定床上以鐵礦石為載氧體，CO為燃料，進行了化學(xué)鏈燃燒實驗。通過在鐵礦石中混入生物質(zhì)灰，研究了生物質(zhì)灰對鐵礦石載氧體性能的影響，探討了生物質(zhì)灰的種類（玉米稈灰、油菜稈灰和稻草灰）、灰的添加量(5％～20％)、循環(huán)次數(shù)及灰中堿金屬對鐵礦石還原反應(yīng)性能的影響。實驗結(jié)果表明:生物質(zhì)灰中無機組分不同，導(dǎo)致其對鐵礦石載氧體反應(yīng)活性的影響具有較大差異。玉米稈灰和油菜稈灰中堿金屬K含量高，高溫下K以氣態(tài)形式遷移到鐵礦石表面生成K3Fe

3、O4，催化CO與鐵礦石的反應(yīng)，提高了鐵礦石的還原反應(yīng)活性。稻草灰中Si含量很高，高溫下堿金屬K及FeO與其反應(yīng)生成低熔點共晶體，加劇了鐵礦石表面的燒結(jié)，減少了氣固反應(yīng)的接觸面積，導(dǎo)致CO累積轉(zhuǎn)化率急劇下降。
　　采用生物質(zhì)灰對Fe2O3載氧體進行修飾，并在小型流化床反應(yīng)器上進行了氣體燃料化學(xué)鏈燃燒實驗。通過分析生物質(zhì)灰種類、生物質(zhì)灰中無機組分的影響，探討了利用生物質(zhì)灰富含K鹽的特性來提高Fe2O3載氧體還原活性的可行性。實驗結(jié)果表

4、明:生物質(zhì)灰修飾能有效提高Fe2O3載氧體的反應(yīng)活性，載氧體的還原反應(yīng)活性由生物質(zhì)灰中K和Si的含量共同決定。隨著修飾生物質(zhì)灰中K含量提高，載氧體的活性逐漸提高;但在Fe3O4/FeO的轉(zhuǎn)化階段中，同時存在堿金屬K對還原反應(yīng)的催化作用和低熔點堿金屬硅酸鹽對還原反應(yīng)的抑制作用。循環(huán)實驗表明，生物灰中堿金屬K對載氧體活性的提高效果始終明顯，載氧體中負載的K在循環(huán)過程中出現(xiàn)了流失現(xiàn)象，而生成的堿金屬硅酸鹽類化合物，可抑制堿金屬K的流失。

5、>　　進一步采用1kWth串行流化床反應(yīng)器，在燃料反應(yīng)器溫度800～930℃范圍內(nèi)，以合成氣(CO+H2+CH4)為燃料，對生物質(zhì)灰修飾鐵礦石載氧體進行可行性實驗。實驗結(jié)果表明:生物質(zhì)灰修飾鐵礦石載氧體在1kWth串行流化床上表現(xiàn)出較高的反應(yīng)活性，且隨著反應(yīng)溫度的升高，載氧體的反應(yīng)活性越好;燃料反應(yīng)器出口CO和CH4濃度顯著降低，如在930℃下分別為0.12％和2.63％，與采用純鐵礦石相比分別降低了97.3％和16.0％;兩種載氧體與