煤和生物质化学链气化中铜基载氧体与灰分的碳热反应研究

摘要

从反应温度、灰的种类和灰的比例三个方面,对煤和生物质化学链气化过程中铜基载氧体与灰中矿物的碳热反应过程进行了研究;通过往复切换固定床的氧化还原气氛模拟化学链气化的循环过程,利用XRD和SEM-EDS等表征手段并结合热力学计算对产物进行分析。结果表明,灰中Fe 2O 3和Al 2O 3易与CuO/Cu 2O反应形成CuAl 2O 4、Cu 2Fe 2O 4和CuFe 2O 4等尖晶石结构的物质,而CaO能够通过阻碍Cu-Al和Cu-Si复合化合物的形成来缓解铜基载氧体的烧结。温度升高促使CuO极易与CaSiO 3和MgSiO 3等硅酸盐矿物发生固-固反应,生成CaCuSi 2O 6和CuMgSi 2O 6等而降低铜基载氧体的反应活性。随着灰分比例的增加,Ca 2+和Fe 3+等离子富集所生成的Ca 2Fe 9O 13易与SiO 2发生反应生成高熔点的CaFeSi 2O 6三相共熔体,与铜基载氧体共熔并覆盖在载氧体表面,阻碍其释氧性能。