迟金玲，李柯颖，毛隆干，沙彦明

1.中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院，北京 100083；2.中国科学院工程热物理研究所能源动力研究中心，北京 100190

氢是21世纪一种新型二次能源，在未来可持续能源系统中有望成为主要载能体，氢的高效洁净生产已引起普遍关注[1-2]。煤炭占我国一次能源的主要位置[3-5]，以煤为原料制氢极具战略意义。基于煤气化的常规制氢系统，合成气要经水煤气变换，将CO转化为CO2，再通过液体吸收剂将CO2吸收分离，其流程长、能耗大[6]。将CaO作为吸收体引入气化过程，将碳元素定向固化至CaCO3的新型气化方式，称为内在碳捕集气化。

内在碳捕集气化将气化、水煤气变换以及CO2吸收集成一体，实现煤的直接制氢[7]。针对此概念，国内外开展了广泛的研究，提出了不同类型的制氢系统[8-10]，如日本的HyPr-Ring系统、美国的AGC系统、工程热物理研究所的内在碳捕集气化系统等。基于内在碳捕集气化制氢的原理已通过热力学平衡建模研究得到了验证[11-13]。Esmaili等[13]将接近温度引入平衡模型，以体现实际反应过程与平衡温度的差异。Pitkäoja等[14]基于鼓泡流化床建立了生物质气化动力学模型。Sreejith等[15]对基于空气-水蒸气的流化床生物质气化过程进行了动力学模拟。此外，众多学者将钙基循环脱碳过程应用于燃烧后尾气脱碳，并进行了动力学模拟[16-20]；还有学者基于固定床、移动床、鼓泡流化床等进行了内在碳捕集气化制氢实验研究[21-23]。

上述动力学模拟或实验研究都是基于固定床或鼓泡流化床的，气固混合程度差，碳转化率及CaO转化率低，氢气产生量少。……