[發(fā)明專利]一種利用生物質灰在線增強載氧體耐磨性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011573808.0
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112675792B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設計）人: 劉方;張曦;楊麗;黎彩富;陳金龍;王昊
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: B01J8/32
• 分類號: B01J8/32
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 周敏

本發(fā)明公開了一種利用生物質灰在線增強載氧體耐磨性的裝置及方法，該裝置包括配氣系統(tǒng)、共同流化改性器和電加熱爐，反應器安裝在電加熱爐內；將載氧體置于反應器中，通入空氣使其保持流態(tài)化，啟動電加熱爐，升溫至850℃并保持恒溫，關閉擋料板，從進灰口加入生物質灰，依次切換N₂ 5min、20％CO/N₂ 20min、N₂ 5min、空氣20min為一次循環(huán)反應，通過多次氧化還原循環(huán)實現(xiàn)載氧體與灰的動態(tài)融合以及載氧體的在線改性。本發(fā)明可以在運行過程中實現(xiàn)載氧體性能的改善，提高機械強度、穩(wěn)定反應活性、降低物料磨損率并提高流態(tài)化載氧體的燒結耐溫極限。

技術領域

本發(fā)明屬于能源轉化技術領域，具體涉及一種利用生物質灰在線增強載氧體耐磨性的方法。

背景技術

化學鏈燃燒是短期內實現(xiàn)CO₂減排最具潛力的技術，開發(fā)性能優(yōu)越、穩(wěn)定、使用壽命長的載氧體是該技術發(fā)展的關鍵。在機械應力、熱應力、化學應力的作用下，物料以流態(tài)化在反應器中實現(xiàn)交替循環(huán)反應，不可避免地存在磨損問題。顆粒磨損進而被氣流夾帶脫離反應器，造成了反應器內有效顆粒的減少，降低了系統(tǒng)傳遞晶格氧的能力，嚴重影響其穩(wěn)定性和經濟性。

為提高載氧體耐磨性，通常在載體材料選擇和制備參數(shù)調控兩個方面展開。上述方法對整個反應過程而言屬于離線式預處理工藝，雖在反應初期獲得了性能較好的載氧體，但隨反應進行，顆粒間不可逆的磨損問題終將導致系統(tǒng)性能逐漸衰退，進而嚴重影響反應系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如何在反應過程中保持、動態(tài)調控載氧體顆粒的結構形貌和反應性能，是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種利用生物質灰在線增強載氧體耐磨性的裝置。

本發(fā)明的另一目的是提供基于上述裝置在線增強載氧體耐磨性的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：一種利用生物質灰在線增強載氧體耐磨性的裝置，包括配氣系統(tǒng)和共同流化改性器，所述共同流化改性器包括反應器和電加熱爐，所述反應器安裝在電加熱爐內，所述反應器的下部設有布風板，反應器的上部設有可翻轉的擋料板，所述布風板和擋料板之間設有進灰口，配氣系統(tǒng)通過切換閥組與反應器的進氣口連接，反應器的進氣口設置在反應器的底部。

本發(fā)明還提供一種利用生物質灰在線增強載氧體耐磨性的方法，包括以下步驟：

(1)將生物質灰置于馬弗爐中650℃煅燒2h，冷卻后置于球磨機中研磨，篩選150目以上的生物質灰用于改性；

(2)稱取適量70-150目以Al₂O₃為惰性成分的載氧體置于共同流化改性器的反應器中，通入干空氣使其保持流態(tài)化，調節(jié)干空氣的體積流量為1.5L/min；

(3)啟動電加熱爐，升溫至850℃并保持恒溫；

(4)關閉擋料板，從進灰口加入占載氧體質量5％-10％的生物質灰；

(5)按照1.5L/min的體積流量依次切換通入N₂ 5min、20％CO/N₂ 20min、N₂ 5min、干空氣20min為一次循環(huán)反應，通過多次氧化還原循環(huán)實現(xiàn)灰與載氧體的動態(tài)結合以及載氧體的改性；

(6)多次在線改性循環(huán)完成，全開擋料板，開啟煙氣在線分析設備，評價改性載氧體的性能。

優(yōu)選的，所述生物質灰中K₂O和CaO的含量均大于10％。

更優(yōu)選的，所述生物質灰為玉米秸稈灰、油菜秸稈、竹灰等。

優(yōu)選的，步驟(4)中所述載氧體與生物質灰的混合物中SiO₂和Na₂O的含量均不低于10％。