煤炭学报

作者：黄敏婕, 尹雪峰, 梁东旭, 王浩, 刘浩, 孙天艺, 王雨辰,

关键词：煤化学链燃烧, 铁基载氧体, 循环, 固体损耗,

化学链燃烧(Chemical Looping Combustion, CLC)作为一种高效的碳捕集技术，通过利用载氧体在氧化还原循环中的反应特性，实现了化石燃料燃烧过程中CO2的高效捕集和分离。采用Cantera模拟软件，对铁基载氧体在煤化学链(Coal Direct Chemical Looping, CDCL)燃烧中的氧化还原循环进行了热力学模拟，系统研究了载氧体的损耗特性、循环性能对反应生成物的影响。结果表明，在设定的模拟条件下，循环次数最多为388次，在前120次循环中，载氧体以Fe3O4和FeO为主，具有较强的氧化能力，与燃料反应生成以CO2和H2O为主的气态产物。随着循环次数增加至270次，载氧体逐步还原至低氧化态(Fe)，氧化能力下降，还原反应占主导，生成更多的CO和H2，产物分布呈现出阶段性变化。之后的循环中，载氧体的氧化能力显著下降，固体损耗趋于平稳。此外，引入了基于能量调控的动态损耗机制，发现能量利用效率显著影响循环次数和反应平衡，能量差与固体损耗呈正相关。模拟结果显示，燃料反应器中，循环初期的能量差最高可达3.35×105 kJ/mol，随着反应的深入逐步下降并趋于平衡；空气反应器中，循环初期的能量差最高可达3.72×105 kJ/mol，氧化反应效率在初期较高，但随后逐步下降并接近平稳状态。从多次循环中的能量差出发，结合固态及气态产物的分布，为铁基载氧体在CDCL燃烧技术中的寿命评估和优化设计提供了思路。

来源：2026年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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