宋鸣航， 王 涛， 刘晶晶， 刘永卓

(青岛科技大学 化工学院，山东 青岛 266042)

化学链燃烧是利用载氧体将传统燃烧分解为在空气反应器和燃料反应器的两步反应[1]。反应过程中化石燃料在燃料反应器(FR)中被载氧体释放的晶格氧氧化生成CO2，主要排出的是CO2和H2O[2]。还原后的载氧体进入空气反应器(AR)被空气充分氧化，回到燃料反应器(FR)完成循环。与传统燃烧相比化学链燃烧具有CO2内分离、高能源利用率并且可以有效控制NOx的生成等优势，被认为是最具前景的CO2捕获技术[3]。目前固体燃料如煤、生物质等的化学链燃烧为主要研究趋势[4-5]。

化学链燃烧反应器与载氧体的研究皆对固体燃料化学链燃烧起着至关重要的作用。在实验室和中试规模已成功设计和运行了多种形式的化学链燃烧反应器[6-11]。通常空气反应器是由密相与稀相组成的快速流化床，不同之处在于发生固体燃料转化的燃料反应器，其也是反应器设计核心。但是载氧体-固体燃料在流化床中流化时面临许多挑战：1)载氧体-固体燃料颗粒之间的良好混合和反应；2)挥发分从燃料反应器的逸出降低了CO2捕集效率；3)载氧体颗粒与未反应煤焦的分离。尽管在应对上述挑战方面已取得了很大进展[12-15]，但是反应器系统因此变得越来越复杂。

基于强化载氧体-固体燃料颗粒间反应和分离的要求，本实验室设计了一种耦合固体燃料反应和分离的化学链转化装置。与报道的化学链燃烧串行流化床相比，该装置具有以下特点和优势：1)将燃料反应器设计为不同流型的混合反应段和未反应碳分离段，分别强化双组分颗粒间的反应和分离，简化了燃料反应器结构；……