基于高效载氧体的煤加压高密度循环流化床化学链燃烧分离CO2的新方法研究

首先建立了加压循环流化床的冷态实验装置，实现了加压状态下的全场高密度流态，为热态试验实现反应器内高颗粒浓度提供了保障；在此基础上，搭建了以循环流化床上升管为燃料反应器，以移动床为空气反应器的新型煤化学链燃烧反应可视化冷态系统。实现了双反应器的耦合运行，同时采用气体示踪技术，获取了两反应器内气体流动分布，通过进一步的调控试验，实现了全场稳定运行且彼此不窜气的理想运行状况。. 在冷态试验的基础上，建立了燃煤加压高密度循环流化床试验平台，实现了不同工况下（反应器压力，温度，蒸汽流量，固体通量）试验台的稳定运行，以及较高的CO2浓度和捕集效率。. 然后，通过组建特定的热重分析仪(TGA)测试系统，测试了多种载氧体颗粒在不同温度和反应气组分下的反应活性，同时结合了反应动力学模拟对载氧体特性展开进一步分析。最终，我们选定了徐州利国铁矿的天然铁矿石作为煤化学链燃烧的载氧体，因为它不仅具备高温条件下的优良反应活性，同时还具有低成本，高熔点，良好的机械强度等优点，非常适合于未来的煤化学链燃烧大型机组。. 最后，在数值模拟方面，分别构建了循环流化床燃料反应器的冷热模型。通过建立冷态模型，模拟了与试验等尺度的循环流化床气固流动特性，揭示了循环流化床流动结构的流动机制，是对实验的良好补充；然后，通过分别构建热态燃气反应器模型和燃煤反应器模型，深入研究了化学链燃烧的反应特性，以及我们所提出的新型燃煤化学链燃烧试验台的可行性，同时通过研究各种操作参数的影响，对未来的实际运行提供了重要的理论指导。