相对于金属氧载体,CaSO4作为氧载体用于化学链燃烧,具有成本低、来源广泛和氧传递容量大等诸多优点,但是气相SO2以及各种固相硫沉积物对CaSO4用于化学链燃烧过程造成很大的障碍.基于热力学模拟,对CaSO4氧载体与以合成气为燃料的化学链燃烧进行了模拟研究,结果表明就CaSO4与合成气的反应而言,在燃料反应器中,100℃～400℃的低温反应条件下,主要发生的是合成气中CO和H2的甲烷化反应以及硫酸盐热化学还原反应,反应产物主要是H2S和CaCO3;在400℃～915℃,主要发生的是CO和H2与CaSO4的还原反应,还原产物是Cas和CO2;当反应温度高于915℃时,诸多副反应开始发生,反应物相除了CaS和CO2外,CaO等副产物开始出现;而在空气反应器中,在CaS的整个氧化过程中,CaS再生形成CaSO4的反应都是主要的,但是当空气过量系数ΦAR＜0.8时,CaSO4与CaS的固相反应以及CaS氧化形成CaO的两个副反应也同时起作用.在燃料反应器中,最优的反应条件是反应温度915℃、常压并严格控制CaSO4的加入量并确保CaSO4氧载体过量系数ΦFR～1;而在空气反应器中,提供充足的空气量对于CaS的氧化非常重要,空气过量系数ΦAR≥1不仅能确保CaS的充分氧化,而且还能避免CaS氧化过程中SO2的排放和CaO的产生.
化学链燃烧 煤基合成气 氧载体 CaSO4 热力学模拟