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The application of Chemical Looping Combustion (CLC) to solid fuels is being investigated  at the University of Kentucky, Center for Applied Energy Research (CAER) with the aim of  the development of a Pressurized Chemical Looping Combustion/Gasification (PCLC/G) process  for the generation of electricity from coal. One important aspect of the CLC of solid fuel  is the understanding of the effect of ash on the reactivity of Oxygen Carriers (OCs). The  effect of ash on the redox capabilities of two different iron oxide OCs and on their  ability to oxidize coal char was studied. To determine the effect of ash on the reactivity  and recycle of the OCs through multiple redox cycles, fly ash from a coal-fired power  plant was used. These experiments were performed in a TGMS system using 500 mg of ash/OC  mixtures containing different ash concentrations up to 75%. The reducing gas was composed  of 10% H2, 15% CO, 20% CO2, and a balance of Ar and the oxidizing  gas was 20% O2 in Ar. Oxidation/reductions were carried to near completion. The  ash was found to contain OC activity related to inherent iron present in the ash confirmed  by XRD. This resulted in increased weight gain/loss on oxidation/reduction. The rate of  oxidation/reduction increased with ash concentration due to increased porosity of the  OC/ash mixture and better access of the reactive gases to the OC target sites. The two OCs  were then used to combust a beneficiated coal char in the TGMS with the only oxygen  supplied by an iron oxide OC. The starting mixture was 10% char and 90% of one of two OCs  studied. The spent material containing reduced OC and ash was re-oxidized and 10% more  char was added for a second reduction of the OC and oxidation of the added char. This  procedure was repeated for 5 cycles increasing the ash concentrations from 5 to 25% in the  char/ash/OC mixture. Carbon removal was 92 to 97.8 and 97.3 to 99.7% for the two different  iron oxide OCs tested. Ash was not detrimental to the activity of the OCs and both OCs  performed well. The results were promising for the application of CLC directly to solid  fuels.L’application de la combustion en boucle chimique (CLC) aux combustibles solides est  actuellement étudiée à l’Université du Kentucky, au Centre de Recherche de l’Energie  Appliquée (CAER) dans le but de développer un procédé de gazéification/combustion en  boucle chimique pressurisé (PCLC/G) afin de générer de l’électricité à partir de charbon.  Un des principaux aspects de la combustion en boucle chimique de combustibles solides est  la compréhension de l’effet des cendres sur la réactivité des porteurs d’oxygène (OCs).  L’effet des cendres sur la capacité de transfert d’oxygène et sur l’aptitude à oxyder le  charbon est étudié avec deux porteurs d’oxygène à base d’oxydes de fer. Les cendres  utilisées sont des cendres volantes provenant d’une centrale thermique au charbon. Les  expériences sont réalisées dans un système composé d’une thermo-balance couplée à un  spectrographe de masse (TGMS) dans lequel on utilise d’abord 500 mg d’un mélange de  cendres/porteurs d’oxygène à différentes concentrations de cendres allant jusqu’à 75 %. Le  gaz réducteur est composé de 10 % de H2, 15 % de CO, 20 % de CO2 et  de 55 % de Ar; et le gaz oxydant est composé de 20 % de O2 dans Ar. Les  réactions d’oxydation/réduction sont quasi totales. D’après ces expériences, les cendres  ont une activité propre de porteur d’oxygène, liée à la présence de fer dans les cendres,  confirmée par les analyses DRX. Cela génère une augmentation du gain ou de la perte de  masse du mélange pendant l’oxydation/réduction. Les vitesses d’oxydation/réduction  augmentent avec la concentration des cendres à cause de l’augmentation de la porosité du  mélange de porteurs d’oxygène avec les cendres, ce qui permet un meilleur accès des gaz  réactifs sur les sites actifs des porteurs d’oxygène. Dans un deuxième temps, les deux  porteurs d’oxygène sont utilisés pour brûler le charbon dans le TGMS avec comme seul  apport d’oxygène celui du porteur d’oxygène. Le mélange de départ est composé de 10 % de  charbon et de 90 % d’un des deux porteurs d’oxygène étudiés. Le matériel restant contenant  le porteur d’oxygène réduit et les cendres/fumées est ensuite ré-oxydé puis 10 % de  charbon frais sont ajoutés au mélange résiduel avant une nouvelle réduction. Cette  procédure est répétée durant 5 cycles en augmentant la concentration des cendres de 5 à 25  % dans le mélange char/cendres/porteur d’oxygène. La conversion du carbone observée  pendant ces essais est de 92 à 97,8 % et de 97,3 à 99,7 % selon le porteur d’oxygène  utilisé. Les cendres ne sont pas nuisibles à l’activité des porteurs d’oxygène, et les  deux porteurs d’oxygène réagissent correctement. Les résultats sont donc prometteurs pour  l’application de la combustion en boucle chimique aux combustibles solides

Effect of Ash on Oxygen Carriers for the Application of Chemical Looping Combustion to a High Carbon Char