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論文

使用鈣改質鐵系載氧體於移動床化學迴路程序燃燒木炭之研究

蔡東佑

國立台灣大學 化學工程系

2018

本研究之主要目的是探討兩種不同來源之氧化鐵作為載氧體之活性相並透過鈣改質提升整體之反應性，於移動床式燃料反應器應用化學迴路程序處理固體燃料。選用高含量固定碳之木炭與載氧體進行化學迴路燃燒程序，探討使用鈣改質電爐石/氧化鋁以及鈣改質氧化鐵粉/氧化鋁對木炭之反應及空氣汙染評估。透過添加氫氧化鈣以及氧化鋁載體改善電爐石於長時間操作下之反應性及穩定性，藉由物理與化學特性測試，以20 wt. %氫氧化鈣改質之鐵係載氧體與合成氣具有最佳之反應性，且鈣改質電爐石/氧化鋁相較鈣改質氧化鐵粉/氧化鋁載氧體具有較高之機械強度及較低磨耗。應用鈣改質鐵係載氧體進行化學迴路燃燒程序，探討不同反應溫度，載氧體流量及氣化劑流量之影響。較高的反應溫度可促進氣化反應的發生，使載氧體及燃料轉化率隨之提升；載氧體流量加快會降低木炭和載氧體於反應器之滯留時間，造成載氧體轉化率降低，但對於燃料轉化率影響不顯著；而增加氣化劑流量，載氧體及燃料轉化率也會隨之增加。於最佳操作參數下，鈣改質電爐石/氧化鋁對燃料轉化率為31.26% 較鈣改質氧化鐵粉/氧化鋁之26.87% 高。結果顯示，工業廢棄物(電爐石)可作為載氧體之活性相且經過改質後之反應性較商用氧化鐵粉佳，為一項具備低成本，高反應性之鐵係原料。為隨後針對鈣改質鐵係載氧體於化學迴路燃燒程序進行氮氧化物及二氧化硫濃度排放之檢測，結果顯示氮氧化物及二氧化硫濃度均低於理論計算，證實化學迴路程序可有效降低空氣污染之排放。

化學迴路程序、移動床燃料反應器、鈣改質、鐵系載氧體、木炭

https://hdl.handle.net/11296/8jtr5j