洁净煤技术

作者：陆杰, 陶冶, 陈曦, 童永祺, 赵海波

关键词：化学链燃烧,双循环流化床,一维模拟,参数优化,灵敏性分析

化学链燃烧是一种具有内在CO2分离优势的新型低碳燃烧技术，但其大型化反应器的设计与运行优化仍面临挑战。为此，本研究对自行设计的10 MW煤化学链燃烧双循环流化床反应器系统进行了燃料反应器（FR）−空气反应器（AR）互联的一维降阶模拟。首先通过一维模拟揭示了两反应器内的气固流动状态、化学反应状态以及反应器内的气固温度分布。并进一步阐明了双反应器互联下的稳态运行特性：在FR中，密相区的气固传质速率是限制燃料转化的关键因素，而稀相区氧载体体积分数的快速衰减导致了可燃气逃逸；在AR中，独特的气体逆向溢流机制显著强化了密相区的氧化反应。系统在基准工况下可实现95 kg/s的固体循环流量，获得95.3%的燃烧效率，但受焦炭转化程度限制，碳捕集率仅为67.6%。随后，详细分析了燃料反应器温度、燃料反应器内床料量、炭分离器效率及氧燃比对反应器性能的影响。结果表明：提高燃料反应器温度和炭分离器效率能有效提高系统性能，增加燃料反应器床料量虽有正面效应但其对反应器性能的提升作用会随稀相区高度减小而逐渐减弱，增大氧燃比对碳捕集不利。灵敏性分析结果表明：燃料反应器温度是影响燃烧效率最关键的参数，炭分离器效率对碳捕集率的贡献最大。基于上述发现，对于该反应器的优化方向如下：将炭分离器效率提升至95%以上，同时应在材料安全范围内尽可能提高FR操作温度。

来源：2026年第3期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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