[发明专利]一种利用生物质灰在线增强载氧体耐磨性的方法

说明书

本发明公开了一种利用生物质灰在线增强载氧体耐磨性的装置及方法，该装置包括配气系统、共同流化改性器和电加热炉，反应器安装在电加热炉内；将载氧体置于反应器中，通入空气使其保持流态化，启动电加热炉，升温至850℃并保持恒温，关闭挡料板，从进灰口加入生物质灰，依次切换N₂ 5min、20％CO/N₂ 20min、N₂ 5min、空气20min为一次循环反应，通过多次氧化还原循环实现载氧体与灰的动态融合以及载氧体的在线改性。本发明可以在运行过程中实现载氧体性能的改善，提高机械强度、稳定反应活性、降低物料磨损率并提高流态化载氧体的烧结耐温极限。

技术领域

本发明属于能源转化技术领域，具体涉及一种利用生物质灰在线增强载氧体耐磨性的方法。

背景技术

化学链燃烧是短期内实现CO₂减排最具潜力的技术，开发性能优越、稳定、使用寿命长的载氧体是该技术发展的关键。在机械应力、热应力、化学应力的作用下，物料以流态化在反应器中实现交替循环反应，不可避免地存在磨损问题。颗粒磨损进而被气流夹带脱离反应器，造成了反应器内有效颗粒的减少，降低了系统传递晶格氧的能力，严重影响其稳定性和经济性。

为提高载氧体耐磨性，通常在载体材料选择和制备参数调控两个方面展开。上述方法对整个反应过程而言属于离线式预处理工艺，虽在反应初期获得了性能较好的载氧体，但随反应进行，颗粒间不可逆的磨损问题终将导致系统性能逐渐衰退，进而严重影响反应系统的稳定性。如何在反应过程中保持、动态调控载氧体颗粒的结构形貌和反应性能，是保证系统稳定运行的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用生物质灰在线增强载氧体耐磨性的装置。

本发明的另一目的是提供基于上述装置在线增强载氧体耐磨性的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种利用生物质灰在线增强载氧体耐磨性的装置，包括配气系统和共同流化改性器，所述共同流化改性器包括反应器和电加热炉，所述反应器安装在电加热炉内，所述反应器的下部设有布风板，反应器的上部设有可翻转的挡料板，所述布风板和挡料板之间设有进灰口，配气系统通过切换阀组与反应器的进气口连接，反应器的进气口设置在反应器的底部。

本发明还提供一种利用生物质灰在线增强载氧体耐磨性的方法，包括以下步骤：

(1)将生物质灰置于马弗炉中650℃煅烧2h，冷却后置于球磨机中研磨，筛选150目以上的生物质灰用于改性；

(2)称取适量70-150目以Al₂O₃为惰性成分的载氧体置于共同流化改性器的反应器中，通入干空气使其保持流态化，调节干空气的体积流量为1.5L/min；

(3)启动电加热炉，升温至850℃并保持恒温；

(4)关闭挡料板，从进灰口加入占载氧体质量5％-10％的生物质灰；

(5)按照1.5L/min的体积流量依次切换通入N₂ 5min、20％CO/N₂ 20min、N₂ 5min、干空气20min为一次循环反应，通过多次氧化还原循环实现灰与载氧体的动态结合以及载氧体的改性；

(6)多次在线改性循环完成，全开挡料板，开启烟气在线分析设备，评价改性载氧体的性能。

优选的，所述生物质灰中K₂O和CaO的含量均大于10％。

更优选的，所述生物质灰为玉米秸秆灰、油菜秸秆、竹灰等。

优选的，步骤(4)中所述载氧体与生物质灰的混合物中SiO₂和Na₂O的含量均不低于10％。