具有部分氧解耦功能的煤化学链燃烧机理研究

煤化学链燃烧技术对于减少化石燃料燃烧过程CO2的排放、应对全球变暖和温室效应，具有重要的意义。过低的煤气化速率则是其中的限制环节，影响了煤的充分转化、降低了系统的CO2捕获效率。课题从煤气化速率的改进和氧载体晶格氧充分利用的角度出发，把煤在空气氛下的传统燃烧方式与化学链燃烧技术有机结合，提出了以CuFe2O4作为复合氧载体的新型煤化学链燃烧技术（PCLOU），研究了高活性CuFe2O4氧载体的溶胶-凝胶燃烧合成法制备和优化、高浓度CO2气氛下CuFe2O4对煤气化过程的影响、反应过程中CuFe2O4的物相演变和氧传递机理、复杂气氛和热效应下CuFe2O4与煤灰的作用机制。通过本课题的研究，可望有效提高煤的反应速率，促进氧载体分解释放O2及其后续晶格氧，达到煤部分直接燃烧以及剩余反应产物的充分转化，为温室气体CO2的有效减排，煤的高效洁净利用，探索一条积极的应用新途径。

煤化学链燃烧技术对于减少化石燃料燃烧过程中CO2的排放、应对全球变暖和温室效应，具有重要的作用。过低的煤气化速率则是其中的限制环节，影响了煤的充分转化、降低了系统的CO2捕获效率。. 本研究从煤气化速率的改进和氧载体晶格氧充分利用角度出发，把煤与Fe2O3的化学链燃烧及煤与CuO的氧解耦化学链燃烧技术有机结合，提出了以CuFe2O4作为复合氧载体的新型煤化学链燃烧技术，即具有部分氧解耦的化学链燃烧技术，并从如下四个方面对煤与CuFe2O4复合氧载体的反应特性进行了系统的研究，分别为：（1）系统的研究了高活性CuFe2O4复合氧载体的溶胶-凝胶燃烧合成法制备、优化及氧传递机理；（2）高浓度CO2气氛下CuFe2O4与不同煤种的反应特性，反应过程中矿物质、硫的演化及与被还原CuFe2O4氧载体的作用机制；（3）加压条件下煤与CuFe2O4复合氧载体的反应特性，及煤中矿物质和硫的演化；（4）煤与氧载体反应的热力学模拟及不同影响因素（包括反应温度、压力、CuFe2O4氧载体过量系数及蒸汽煤比）对煤与氧载体反应特性的影响；（5）K2CO3催化剂作用下煤与CuFe2O4的反应及K2CO3催化剂的演化。. 总之，通过上述研究，渴望有效提高煤的反应速率，促进氧载体的氧传递，达到煤的充分利用和高效转化，为温室气体CO2的有效减排，煤的高效洁净利用，探索一条积极的应用新途径。