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生物质化学链燃烧中碱土金属修饰的Cu基氧载体的固氯特性研究

收稿日期：2024-12-19 修回日期：2025-03-09 接受日期：2025-03-10

DOI:10.20078/j.eep.20250317

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    摘要：在含氯的生物质或煤粉的化学链燃烧过程中,微量元素Cl会对氧载体和锅炉中的换热设备造成严重腐蚀。然而,目前针对化学链燃烧中HCl行为的研究仍较为匮乏。为开发具有高效固氯和抗氯能力的复合氧载体,优选Ca基和Ba基2种吸附剂,采用溶胶凝胶法合成复... 展开+
    摘要：

    在含氯的生物质或煤粉的化学链燃烧过程中,微量元素Cl会对氧载体和锅炉中的换热设备造成严重腐蚀。然而,目前针对化学链燃烧中HCl行为的研究仍较为匮乏。为开发具有高效固氯和抗氯能力的复合氧载体,优选Ca基和Ba基2种吸附剂,采用溶胶凝胶法合成复合氧载体,并开展生物质化学链燃烧实验。重点探究了Ca/Ba掺杂对于Cu基氧载体固氯性能和燃烧性能的影响。实验结果表明,Ca-Cu和Ba-Cu氧载体中的碱土金属能够优先与HCl反应,生成稳定的氯化物,从而提升氧载体的晶格氧活性,促进气固反应的进行。此外,Ca/Ba掺杂在一定程度上增强了生物质焦的气化效果。其中,Ca-Cu氧载体表现出优异的稳定性,而Ba-Cu氧载体的燃烧效率则显著受温度影响。研究发现,提高氧燃比并不会改变生物质中氯向HCl转化的比例。进一步分析表明,Ca/Ba掺杂能够增大氧载体的比表面积和孔容,从而增加氧载体与生物质的接触面积,稳定其化学链燃烧性能。有助于理解碱土金属固氯特性,促进抗氯氧载体的开发与应用。

    收起-

    作者：

    • 王德喆1
    • 米英杰1,2
    • 黄浩东1
    • 傅安东1
    • 马琎晨1,*
    • 赵海波1,*

    作者简介

    第一作者：王德喆(2000—),男,新疆博州人,硕士研究生,主要研究方向为生物质化学链燃烧。E-mail:18116815889@163.com
    通讯作者：马琎晨(1988—),男,山西太原人,副教授,主要研究方向为氧载体辅助燃烧,空气直接碳捕集,化学链燃烧。E-mail:majc@hust.edu.cn
    赵海波(1977—),男,湖南宁乡人,教授,主要研究方向为多相反应流多尺度模拟、燃烧基础及燃烧源功能纳米颗粒、化学链燃烧及高值化。E-mail:hzhao@mail.hust.edu.cn

    单位

    • 1. 华中科技大学 煤燃烧与低碳利用全国重点实验室,湖北 武汉 430074
    • 2. 华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院,湖北 武汉 430074

    关键字

    • 化学链燃烧
    • 氧载体
    • 固氯
    • HCl腐蚀
    • 生物质

    基金项目

    国家自然科学基金资助项目(52176107);湖北省重点研发计划项目(2023BCB109);武汉市科技计划资助项目(2023020302020572-02)

    引用格式

    王德喆,米英杰,黄浩东,等.生物质化学链燃烧中碱土金属修饰的Cu基氧载体的固氯特性研究[J].能源环境保护,2025,39(4):95−103.
    WANG Dezhe, MI Yingjie, HUANG Haodong, et al. Characterization of Chlorine Fixation in AlkalineMetal-Modified Cu-Based Oxygen Carriers for Biomass Chemical Looping Combustion[J]. EnergyEnvironmental Protection, 2025, 39(4): 95−103.
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