| 摘 要： | 以水泥的主要成分Ca_2Al_2SiO_7为惰性载体,采用热分析动力学研究了NiO/Ca_2Al_2SiO_7氧载体作用下沼气的化学链重整(chemical looping reforming, CLR)制氢性能。通过自编的MATLAB~?代码计算得到430种工况下CLR模拟结果,充分考虑NiO负载率y_(NiO)、氧载体循环流率F_s、氧载体转化率变化ΔX_s、水蒸气浓度x_(H_2O)气反应器温度T_(AR)的影响。调节氧载体循环流率,可实现对(xNiO+Ca_2Al_2SiO_7)/biogas质量比的控制,进而调整系统总焓变化ΔH,实现自热化学链重整(CLRa),即ΔH=0。在CLRa状态下,T_(AR)和ΔX_s的升高均导致H_2产率降低,而F_s增加则有助于提高H_2产率。模拟结果表明,当NiO含量低于10%(质量)、T_(AR)接近1150 K、ΔX_s小于0.25、F_s大于2 kg?s~(-1)、x_(H_2O)小于54.5%(体积)时,H_2产率可达最优值1.57(m~3H_2)?(m~3 biogas)~(-1)。对系统的热量平衡分析显示,CLRa能够在自热状态下运行,且反应器出口处气流携带热量能够满足进口处气流的预热需求。
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