[发明专利]一种化学链燃烧过程中热中性氧载体的获取方法

权利要求书

1.一种化学链燃烧过程中热中性氧载体的获取方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)根据化学链燃烧反应确定该反应过程中所需的氧载体活性成分，构建化学链燃烧反应过程中氧载体循环量与氧载体活性成分比例C_ox的关系式(一)；

(b)基于所述化学链燃烧反应中燃料反应器维持自热运行，构建燃料反应器中所涉及吸、放热反应的热平衡方程(二)，根据关系式(一)和方程(二)求解维持燃料反应器自热运行氧载体活性成分中各组分配比，进而实现热中性氧载体的获取；所得到的热中性氧载体可满足燃料反应器中吸热量和放热量的平衡，即实现整体热量自平衡。

2.如权利要求1所述的一种化学链燃烧过程中热中性氧载体的获取方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述关系式(一)优选按照下列方式进行：

其中，m₁为燃料完全燃烧所需氧载体的循环流量；为氧气的摩尔质量；m_fuel为燃料流量；S_r为单位摩尔燃料完全燃烧所需氧气的化学反应计量比；ΔX为氧载体在空气反应器和燃料反应器中转化率的差值；C_ox为氧载体中活性成分的比例；M_fuel为燃料的摩尔质量。

3.如权利要求1所述的一种化学链燃烧过程中热中性氧载体的获取方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述方程(二)优选按照下列方式进行：

m_fuelΔH_re+m₁ΔH_OC+m_fuelΔH_p+m_FGΔH_FG+ΔH_L＝0 (二)

其中，ΔH_re为单位流量的燃料与氧载体完全反应所吸收或释放的热量；ΔH_OC为单位循环流量的氧载体颗粒从空气反应器携带进入燃料反应器中的热量；ΔH_p为单位流量的燃料热解和气化所吸收的热量；ΔH_FG为单位流量的低温流化气所吸收的热量；ΔH_L为系统热量损失；m_FG为燃料反应器中的流化气流量。

4.如权利要求3所述的一种化学链燃烧过程中热中性氧载体的获取方法，其特征在于，所述ΔH_OC优选按照下列关系式计算：

ΔH_OC＝c_OC(T_OC,AR-T_OC,FR)

其中，c_OC为氧载体的比热容；T_OC,AR和T_OC,FR分别为氧载体颗粒在空气反应器和燃料反应器中的温度。

5.如权利要求3所述的一种化学链燃烧过程中热中性氧载体的获取方法，其特征在于，所述ΔH_FG优选按照下列关系式计算：

ΔH_FG＝c_FG(T_FR-T₀)

其中，c_FG为流化气比热容；T_FR为燃料反应器的运行温度；T₀为流化气初始温度。

6.如权利要求1所述的一种化学链燃烧过程中热中性氧载体的获取方法，其特征在于，所述氧载体中活性成分为一种或多种，对于多种活性成分的氧载体，其混合方式包括物理混合或采用造粒技术使得一个颗粒内具有多种活性成分。

7.如权利要求1所述的一种化学链燃烧过程中热中性氧载体的获取方法，其特征在于，所述氧载体中活性成分原料为固体颗粒或溶液。

8.如权利要求1所述的一种化学链燃烧过程中热中性氧载体的获取方法，其特征在于，所述氧载体中的活性成分为过渡金属氧化物或非金属氧化物。