铁基氧载体化学链热解牛粪生物质：动力学、热力学与补偿效应的协同机制及其在CO2捕集中的应用价值

本文系统研究了铁基氧载体在牛粪化学链热解（Chemical Looping Pyrolysis, CLP）中的反应机制，通过热重分析与热态实验揭示了其高效燃烧特性（碳转化率>99%）与CO2捕集潜力，为生物质能源化利用及“双碳”目标实现提供了创新技术路径。

Highlight

Materials（材料）

实验样本采集自内蒙古乌兰察布集约化畜牧场的牛粪，经自然晒干一周后造粒。采用X射线光电子能谱（XPS, ESCALAB 250Xi）分析元素组成，样品预先干燥并研磨为细粉。

TG and DTG analysis（热重与微分热重分析）

图3和图4展示了牛粪颗粒在不同升温速率下的热重（TG）与微分热重（DTG）曲线。热解过程分为三个阶段：第一阶段约177°C，DTG曲线轻微波动，主要源于吸附水脱附与小分子挥发物初始分解；第二阶段（177–352°C）为剧烈失重期，挥发分大量释放；第三阶段（352–600°C）为碳质残渣缓慢分解。升温速率加快显著促进挥发分释放速率，印证了动力学补偿效应。

Conclusion（结论）

牛粪颗粒在不同升温速率下呈现显著热解行为差异，升温加速挥发分释放。双循环链式燃烧炉中连续运行40小时的牛粪燃烧实验表明，通过精确控制进料量（7.505–8.635 kg/h）与风量（70.980–102.272 m³/h），内炉温度稳定于284–946°C，外炉温度达214–630°C，碳转化率高达96.764–99.260%，证实牛粪燃料具备优异燃烧特性与工程应用潜力。