- 文献综述（或调研报告）：
黄振（2010）[1]提出，随着全球人口和经济规模的不断增长,能源使用带来的环境问题不断地为人们所认识,不止是烟雾、光化学烟雾和酸雨等危害,大气中二氧化碳(CO2)浓度升高带来的全球气候变化也已成为不争的事实。据世界气象组织报道,2005年地球大气中的温室气体二氧化碳的含量创下新高,达到379.1times;10-6,比2004年的377.1times;10-6增加了0.53%.因此,研究CO2减排技术迫在眉睫.碳捕集与封存技术被认为是降低大气中CO2浓度的有效途径之一,化学链燃烧是具有上述特性的一种新型的燃烧方式,因而受到越来越多的关注。同时，他还提到，目前,对化学链燃烧的研究绝大部分集中在气体燃料的化学链燃烧过程.虽然,气体燃料(如天然气、合成气、H2和煤气化产物等)与固体氧载体之间的高反应性更利于CLC系统的实现及能量转换效率的提高,但是,在中国,天然气等气体燃料缺乏而固体燃料(煤、生物质和城市垃圾等)较为丰富,研究固体燃料的化学链燃烧对我国能源清洁、高效利用和减少温室气体排放具有积极的作用。
针对于传统固体化学链燃烧反应器结构的局限性，成茂（2016）[2]提到，因载氧体与炭颗粒反应速率不匹配的问题，载氧体进入空气反应器时会掺杂煤焦颗粒，从而降低二氧化碳的捕捉效率。为解决问题，孙宏明（2015）[3]提出可以在燃料反应器与空气反应器之间设置一个炭颗粒分离器，将煤焦颗粒从载氧体颗粒中分离,并输送回燃料反应器，以此达到提高炭捕捉效率的目的。通过设计建立70KW的冷态流动模型实验得出，文献中的脱碳装置结构使燃料颗粒的停留时间增加了160%，确实具有提升炭捕捉效率的作用，同时文中还提到该装置有改进的空间。
孙宏明（2016）[4]通过对比其他文献中不同炭颗粒分离器得到结构，在上述炭颗粒分离器结构的基础上，提出了一种耦合提升管形式的炭颗粒分离器，并利用该结构进行试验，并测出在提升管中，随着固体混合物流量从12.2%plusmn;1.6提升到34.8%plusmn;3.4,时，进口以下区域由碰撞主导变为接触主导；进口以下仍为碰撞主导。同时还测塑料微珠与钛铁矿颗粒分离的合适气速范围为2 – 2.25m/s, 固相投料比最好小于23.7kg/m2bull;s
在以上实验的基础上，成茂（2017）[5]提出环形炭颗粒分离器的设计方案，通过实验得出，较低的固体进料率、较高的气速、较小的塑料颗粒尺寸和较低的塑料颗粒浓度下，塑料颗粒的分离效率会提高。较高的固相进料速率、较低的气速和较低的塑料颗粒浓度下钛铁矿颗粒的分离效率会提高。针对上述设计，成茂（2017）[6]建立了30Kw固体化学链燃烧系统冷态模型，通过将燃烧反应器设计为两个独立的鼓泡床，并耦合一个环形炭颗粒分离器，降低了化学链燃烧系统的复杂性，并提高了碳捕捉率。同时，实验得出，系统的固体进料率和炭颗粒分离器环形区内的气体速度是影响炭颗粒分离效率的重要因素，当将炭颗粒分离器耦合到化学链燃烧系统中时，炭颗粒分离器中气固两相流的不均匀会更加严重，这会降低塑料珠和褐铁矿的分离效率。因此应在固体化学链燃烧系统运行期间进行优化。
本次实验将以上述设计为基础，对炭颗粒分离器进行优化，减轻气固两相流的不均匀现象，提高炭捕捉效率。
同时，需要设计结果进行评测。王晓佳（2016）[7]进行了高通量循环流化床燃煤化学链燃烧三维数值模拟，为本次设计结果的评估方法提供了参考。通过连续性方程、动量方程与能量方程构建控制方程，并简化受力得到受力及热转换模型，构建三维数值模型并进行求解。
王晓佳（2020）[8] 采用欧拉-欧拉多相模型构建了三维模型，模拟了高通量煤直接化学循环燃烧系统中二元颗粒混合物的定向分离，为数值模拟与仿真方法提供了范例。
参考文献：
[1] 黄振. 固体燃料化学链燃烧技术的研究进展 [J]. COAL CONVERSION, 2010年第 33 卷第 4 期.
[2] 成茂, 孙宏明, 李烨, 等. 带炭颗粒分离的化学链煤燃烧系统冷态实验研究[J]. 煤炭学报, 2016, 41(10): 2547-2554.
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