基于铁基载氧体串行流化床煤化学链燃烧的滞流化现象

顾海明 吴家桦 沈来宏 肖 军

(1 东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室，南京210096)

(2 中国东方电气集团有限公司中央研究院，成都611731)

化学链燃烧是一种具有CO2内分离特性的新型燃烧技术，并且不需要额外的能量消耗，它利用载氧体在2 个反应器(空气反应器和燃料反应器)之间交替反应以实现氧的传递，从而避免了空气与燃料的直接接触.燃料反应器出口产物为CO2和H2O，经过冷凝和干燥后得到纯净的CO2，从而实现CO2的内分离.

由于载氧体是影响化学链燃烧的关键因素，因而好的载氧体应具有足够高的反应活性、机械强度和抗烧结能力，且环境友好及价格低廉等.目前主流载氧体包括镍(Ni)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)和锰(Mn)等金属的氧化物以及CaSO4.国内外研究机构利用热重分析仪、小型固定床等对上述载氧体的反应性能做了相关研究［1-7］.结果表明:①Mn基与Co 基载氧体的分解温度较低，不适合做载氧体;②Cu 基载氧体熔点低，易烧结，不适宜高温反应;③Ni 基载氧体活性高，载氧能力高，但价格昂贵且有毒;④Fe 基载氧体的总体活性稍差，载氧能力较低，但价格低廉，环境友好，因而有较好的工业应用前景［8-9］.

目前，这些研究主要集中在气体燃料上，由于我国气体燃料比较稀少，固体燃料显得更有应用前景.国内外对固体燃料的化学链燃烧研究报道较少.Leion 等［10］利用流化床证明了Fe2O3/MgAl2O4与固体燃料进行化学链燃烧的可行性，并发现燃料的气化反应是整个过程速率的一个主要控制步骤;Rubel 等……