一种基于Zn/ZnO的新型煤气化系统理论能效分析及其环境性能评估

本文以基于Zn/ZnO的两步式热化学循环为基础构建了一种新型的煤气化系统。该系统流程主要由两步构成：首先煤与ZnO在高温下发生吸热反应，气化生成CO气体和锌蒸汽。锌蒸气经冷凝后自动从混合气体产物中分离出来被送入下一步反应中与水发生放热反应，生成氢气和ZnO固体。ZnO又可被回收进行第一步反应。本文在设计第一步反应供热系统时分别考虑了煤部分氧化自热和太阳能加热两种方式，并对基于这两种加热方式的新型煤气化系统分别进行了理论能效评估和环境性能评估。评估结果显示：自热式煤气化系统的理想热效率和火用效率分别达到了89％和80％；而按现有太阳能加热系统的热效率计算，太阳能加热式煤气化系统的整体理想热效率和火用效率最高分别可以达到67％和66％。从环境性能上来看，太阳能加热式煤气化系统远远优于自热式系统，前者的CHR（产CO与产H2比）不到后者的1/6。