洁净煤技术

作者：章义燃, 闫宪尧, 楚化强

关键词：钙基材料,气化,AspenPlus,制氢,CO₂捕集

生物质作为一种丰富的可再生及碳中性能源，在热化学制氢领域具有巨大潜力，但传统蒸汽气化过程普遍存在氢气产率不高、CO2排放较大以及含氮含硫污染物难控制等问题。钙基材料CO2捕集增强生物质气化制氢技术利用钙基材料的原位脱碳，可有效提高氢气浓度及产量。为提升生物质气化制氢并揭示该过程中的氮硫转化特性，研究以高氮高硫海洋生物质浒苔为原料，基于Aspen Plus模拟平台，构建了耦合CaO碳酸化−煅烧循环的热力学模型，考察了CaO吸收剂对气化过程中CO2捕集及其对水气变换反应平衡的调控作用。系统分析了反应温度、蒸汽/生物质质量比（m（S）∶m（B））和钙/碳物质的量比（n（Ca）∶n（C））对气体产物组成、碳转化率、合成气热值及氮硫转化特性的影响。结果表明，通过参数优化，在气化温度为800～850 ℃、蒸汽/生物质质量比（m（S）∶m（B））为0.6～0.8、钙/碳物质的量比（n（Ca）∶n（C））为1.5～2.0最佳工况下，可实现H2/CO物质的量比超过3.5，碳转化率高于94%，合成气低位热值达11.8～12.1 MJ/m3的多目标平衡，同时钙基材料通过化学吸附与催化转化双重机制，有效调控氮硫迁移路径NH3和HCN总量低于35×10−5，N2选择性超85%，H2S脱除率达96%以上，硫主要以CaS形式固化，污染物排放大幅降低。该研究为高氮高硫海洋生物质气化制氢的工业应用提供了理论基础和工艺优化路径，推动低碳制氢与高效碳捕集技术的发展。

来源：2026年第3期

《洁净煤技术》期刊编辑部

查看洁净煤技术杂志2026年第3期