基于CaSO_4载氧体的煤化学链燃烧分离CO_2研究

提出基于CaSO4载氧体的串行流化床煤化学链燃烧分离CO2技术,分析了燃料反应器内水煤气反应、CaSO4以及金属氧化物载氧体还原反应热力学特性参数,表明CaSO4是煤化学链燃烧反应理想的载氧体。应用Aspen Plus软件,建立了基于CaSO4煤化学链燃烧串行流化床内各种物质的质量平衡、化学平衡和能量平衡模型,进行模拟研究;结果表明,随着燃料反应器温度不断提高,燃料反应器气体产物中H2O体积浓度基本维持不变,CO2浓度略有降低,CO迅速上升,而H2缓慢增大;H2S随反应温度呈幂指数规律衰减,SO2显著递增,表明燃料反应器产物中SO2和H2S中的硫不全部是煤中硫,部分硫来自于CaSO4载氧体竞争反应的产物;载氧体循环倍率随燃料反应器温度升高呈幂指数级增加,随空气反应器温度呈幂指数级递减。

基于荒煤气物性参数的上升管换热计算与模拟研究

焦炉上升管余热回收系统是焦化行业节能减排的重要举措,产生的饱和蒸汽经气液分离可供使用或发电,但存在上升管管壁结焦积石墨、蒸汽端品质不稳定等亟需解决的问题。本文由入炉煤推算荒煤气产率,研究荒煤气混合物的热物性参数随温度变化的回归方程,热平衡方程探索上升管传热机理。并采用Fluent仿真模拟软件模拟动态过程下荒煤气的传热过程,耦合了所计算的物性参数回归方程,进一步验证计算结果,通过改变不同荒煤气侧、水侧入口条件确定了上升管换热最佳工况。结果表明,上升管稳态工况下热力计算的传热系数为65.58 W/(m^(2)·℃),荒煤气侧对流换热系数占总换热系数的52.8%,对流换热占据主导,辐射换热也不可忽视;荒煤气侧流量控制在500~650 m^(3)/h,出口温度高于550℃不会导致焦油析出,并能确保蒸汽侧质量流量达到0.0156 kg/s、出口温度升至209.2℃,产出的蒸汽品质好,可为后续荒煤气余热回收系统提供参考依据。

喷动流化床气固流动特性试验研究

在一喷动流化床冷态试验装置上,采用压力信号与快速摄像图像分析相结合的方法,研究喷动流化床气固流动特性;基于床内压力分布特征,提出将喷动流化床沿床高方向划分为3个流型区域:喷动段、鼓泡段和悬浮段,得出床内气固流动机理;研究并考察了喷动风、流化风速度对床层压降、空隙率、以及床内气、固内循环的影响,认为喷动风速度Us应低于最小喷动速度Ums,适当地增加流化风速度Uf,延长气体在床内的停留时间;增加流化风率有利于加强床内中心射流区和环形区气体的扩散和颗粒混合,提高气、固反应速率;喷动风速度对床内气、固内循环起着关键作用。

串行流化床生物质催化制氢模拟研究

氢是未来理想的清洁能源,寻求大规模的、洁净的、廉价制氢技术是各国科学家共同关心的问题。该文提出串行流化床生物质制氢技术,将生物质热解气化和燃烧过程分隔开,气化反应器和燃烧反应器之间依靠催化剂颗粒进行热量传递,分析了串行流化床生物质制氢的化学反应机理,实现生物质催化气化高效制氢。利用Aspen Plus软件,建立串行流化床气化反应器模型,对生物质催化气化制氢进行了模拟计算,研究了气化过程中温度、催化剂种类(方解石、菱镁矿和白云石)、以及催化剂与生物质配比等变化因素对生物质气化制氢的影响。结果表明催化剂中CaO组分对生物质气化制氢过程的催化作用非常显著,气化反应温度为 700-750℃时较为适宜。

鼓泡流化床内颗粒混合的对流—扩散模型

本文分析了鼓泡流化床内颗粒混合机理，综合了床内颗粒水平方向和垂直方向上的混合，将床内颗粒混合过程分成两部分：一、是向上运动的足迹相和向下运动的乳化相之间的对流交换，二、是乳化相内横向扩散。建立了二维的对流扩散模型，数值计算和实验数据相吻合；研究了给料点的布置和流化速度对床内物料浓度的影响。

增压流化床N_2O和NO排放特性的试验研究

研究了燃煤增压流化床N2 O和NO的排放特性。在增压燃烧的条件下 ,随着床温的增加 ,N2 O的排放量减少得很快 ;而床温对NO的排放影响很小 ,这一结果与常压下的结果不同。随着过剩空气量的增加 ,N2 O和NO的排放量均增加 ,但N2 O的增幅比NO小。NO的排放量随着压力的增高而有明显的降低 ,在过剩空气系数较低的条件下 ,压力越高 ,NO的降低幅度越显著 ,而N2 O则增加。

循环流化床N_2O排放与控制实验研究

在小型石英玻璃循环流化床内研究了Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放控制技术，通过调节床内二次风率的大小及注入二次风的高度、给煤点的位置以及床内注入不含氮的燃料气体，研究了Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放特性，分级燃烧能同时降低Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放量，二次风率越大，Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放量降低幅度越明显，提高二次风注入位置有利于控制Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放。从料腿上部给煤能显著降低Ｎ２Ｏ排放，但会适量引起ＮＯ排放的增加。可采用多点给煤，调节给煤分配，来保证Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放量均能同时满足环境要求。向床内注入不含氮的燃料气体能同时降低Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放量，降低幅度和注入燃料气的流量。

循环流化床燃烧数学模型及试验研究

利用循环流化床内气－固两相流动基础方面的研究成果， 提出床内气固浓－淡流动模型， 建立适用不同结构参数的循环流化床燃烧模型， 考虑了床内气体、固体颗粒的返混、循环过程以及煤燃烧、污染气体的生成和分解、颗粒磨损等过程． 在循环流化床燃烧试验台上进行实验研究， 模型仿真结果和实验数据吻合良好， 表明气固两相浓－淡流动模型所建立的循环流动床燃烧系统模型可以正确地模拟循环流化床的燃烧过程．

流化床内颗粒混合研究

分析了流化床内颗粒混合机理，综合了床内水平方向和垂直方向上颗粒混合，将床内颗粒混合过程分成两部分：一是向上运动的尾迹相和向下运动的乳化相之间的对流交换，二是乳化相内横向扩散。建立了二维的对流扩散模型，数值结果和实验数据吻合。

燃煤循环流化床N_2O及NO_x排放控制试验研究

在一直径为Φ２２ｍｍ的小型燃煤循环流化床内，通过调节给煤点的位置、分级燃烧以及注入二次风的高度，向床内注入碳氢燃料，研究Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放控制技术。试验结果表明，从料腿上部给煤能显著地降低Ｎ２Ｏ排放，但会引起ＮＯ排放的增加；可采用多点给煤、调节给煤分配来保证Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放量均能同时满足环境要求。分级燃烧能同时降低Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放量。二次风率越大，Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放量降低幅度越明显。提高二次风注入位置有利于控制Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放。向床内注入碳氢燃料会形成一低氧区，可显著降低Ｎ２Ｏ排放量。而ＮＯ排放量的减少或增加主要取决于注入碳氢燃料的位置。从炉膛上部向床内注入碳氢燃料，能同时降低Ｎ２Ｏ和ＮＯ排放量，降低幅度和注入碳氢燃料的流量、位置相关。

流化床内燃料燃烧时N_2O形成和分解的实验研究

阐述了流化床条件下Ｎ２Ｏ形成和分解机理，采用不同程度脱去挥发份的焦炭颗粒，研究脱挥发份的程度对Ｎ２Ｏ形成的影响，脱挥发份的温度越高，即脱挥发份的程度越高，焦炭形成Ｎ２Ｏ的量越少，这表明挥发份氮形成Ｎ２Ｏ量高于相应焦炭氮燃烧产生的Ｎ２Ｏ量。燃料燃烧过程中，ＮＯ形成比较均匀，而Ｎ２Ｏ比较复杂，燃料氮转变为ＮＯ的转化率随脱挥发份温度升高而增加，而Ｎ２Ｏ的转化率则有一临界脱挥发份温度点。燃料氮转变为Ｎ２Ｏ的转化率随燃烧温度升高而降低，ＮＯ则相反。氧化钙对Ｎ２Ｏ有较强的分解作用，固体物料对Ｎ２Ｏ的分解作用比对ＮＯ的快。Ｎ２Ｏ和ＮＯ的分解反应过程可用一级Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ公式来描述。

流化床内焦炭对N_2O和NO生成和分解的影响

在小型流化床试验台上进行了焦炭的燃烧试验 ,研究焦炭颗粒和氧化钙对N2 O和NO的分解反应 ,焦炭颗粒对N2 O还原分解速率比NO快 ,氧化钙对N2 O分解有较强的催化作用 ,N2 O和NO的分解反应过程可用一级Arrhenius公式来描述 .研究不同程度脱去挥发份的焦炭颗粒对N2 O和NO形成的影响 ,脱挥发份的程度越高 ,焦炭氮形成N2 O的量越少 ,表明挥发份氮形成N2 O量高于相应焦炭氮燃烧产生的N2 O量 .焦炭燃烧过程中 ,NO形成比较均匀 ,而N2 O比较复杂 ,焦炭氮向NO的转化率随脱挥发份温度升高而增加 ,而向N2

流化床燃烧石油焦N_2O排放特性

通过在一小型流化床试验台上进行石油焦的燃烧试验 ,阐述了N2 O和NO形成与分解机理 ,模拟研究了N2 O的排放特性 .采用不同程度脱去挥发分的石油焦颗粒 ,研究脱挥发分的程度对N2 O形成的影响 ,脱挥发分的温度越高 ,即脱挥发分的程度越高 ,石油焦氮形成N2 O的量越少 ,这表明石油焦挥发分氮形成N2 O量高于相应石油焦焦炭氮燃烧产生的N2 O量 .燃料燃烧过程中 ,NO形成比较均匀 ,而N2 O形成比较复杂 ,燃料氮向NO的转化率随脱挥发分温度升高而增加 ,而向N2 O的转化率则有一临界脱挥发分温度点 .

高浓度化工废液流化床焚烧炉的研制与应用

介绍了高浓度废液流化床焚烧炉的工作原理和结构，对流化床焚烧炉的设计以及为提高废液焚烧效率和辅助燃料利用率、防止二次污染所采用的关键技术进行了探讨和分析。该流化床焚烧炉具有废液焚烧彻底、环保性能优良、运行费用低廉等显著优点。

燃煤循环流化床模型与试验研究

利用循环流化床内气 -固两相流动等基础方面的研究成果 ,根据本文床内气固浓 -淡流动模型 ,建立适用不同结构参数的循环流化床燃烧模型 ,考虑了床内气体、固体颗粒的返混、循环过程 ,以及煤燃烧、NO的生成和分解、颗粒磨损等因素。在循环流化床燃烧试验台上进行实验研究 ,模型仿真结果和实验数据吻合良好 ,表明气固两相浓

燃煤增压流化床氧化亚氮排放特性试验

在小型增压流化床内研究N2 O和NO的排放特性 ,研究运行条件包括压力、氧浓度以及床层温度对N2 O和NO排放量的影响 .结果表明 ,在增压燃烧的条件下 ,随着床温的增加 ,N2 O的排放量减少得很快 ;而床温对NO的排放影响很小 ,此结果与常压下的结果不同 .随着氧浓度的增加 ,N2 O和NO的排放量均增加 ,但N2 O增幅不如NO强 .NO的排放量随着压力的增高有明显的降低 ,在氧浓度较低的条件下 ,压力越高 ,NO的降低幅度越显著 ;而压力对N2

化学链专刊——特邀主编述评

自工业革命以来,化石能源的大规模消耗导致CO2大量排放,由此引发的全球气候变暖问题受到各国政府和学者的广泛关注。碳捕集和封存技术被认为是实现化石能源碳减排的有效途径之一。传统燃烧方式使用空气为氧化剂,燃烧反应速率快,化学能释放剧烈,温度高,导致[火用]损巨大,且烟气中被稀释的CO2捕集成本高、污染物(如SOx、NOx等)控制难。因此,对传统燃烧方式进行原理性创新和技术突破是提高能源利用效率、实现CO2源头富集和污染物有序控制的关键。

串行流化床生物质气化制取合成气试验研究

串行流化床气化是一种崭新的气化技术,可将气化和燃烧过程分隔开,气化反应器和燃烧反应器之间依靠惰性固体载热体进行热量传递。以水蒸气为气化介质,在小型串行流化床试验装置上进行生物质气化制取合成气的试验研究,探讨气化反应器温度T、水蒸气与生物质比率S/B对气化结果的影响。试验结果表明,燃烧反应器内燃烧烟气不会串混至气化反应器,该气化技术能够稳定连续地从气化反应器获得不含N2的高品质合成气。随着气化反应器温度的提高,合成气中?(H2)/?(CO)减小,合成气产率增加,热值降低,总碳转换率先升高而后保持不变。随着S/B的增大,合成气产率和总碳转换率均先升高而后降低,S/B的最佳值为1.4。在试验阶段获得的最高合成气产率为1.87m3/kg,合成气热值为13.20MJ/m3,总碳转化率为91%。

基于赤铁矿载氧体的串行流化床煤化学链燃烧试验

建立1kW级串行流化床反应器系统,以赤铁矿为载氧体进行了煤化学链燃烧试验。验证载氧体的持续循环能力,讨论燃料反应器温度对气体产物组成及CO2捕集效率的影响。在连续10h的试验中,载氧体展现出良好的稳定性和反应活性;随着温度由900℃升到985℃,燃料反应器中CO和CO2浓度迅速增加,空气反应器中CO2浓度则呈线性下降;较高的温度有利于提高CO2捕集效率。用BET比表面积、扫描电子显微镜和X-射线衍射对使用前后的载氧体进行表征,结果表明:表面轻微的烧结导致使用过的载氧体比表面积和空隙容积都有所下降;载氧体仍保持多孔结构,这有利于其与气体之间的反应。由于喷动床高速射流的存在,载氧体颗粒之间没有团聚现象。该种赤铁矿是实现煤化学链燃烧比较理想的载氧体。

基于TG-FTIR的生物质催化热解试验研究

运用热重-傅里叶红外光谱联用技术(TG-FTIR),以麦秸为研究对象,探讨催化与非催化条件下生物质的热解挥发分析出特性,分析研究热解温度、催化剂种类对生物质热解主要析出产物的影响。通过热重TG和DTG曲线,获得了相关热解特性参数及动力学参数。结果表明,添加NiO和CaO存在两个失重峰,并促进麦秸热解反应进行,降低表观活化能,其中NiO对提高热解析出产率作用更显著。通过红外光谱对热解产物实时测量的分析表明,CO与CO2的析出与失重峰基本一致,而CH4的析出滞后于前两者。添加NiO和CaO有利于减少热解产物中的CO2的浓度,促进挥发分产物CO、CH4的生成。其中CaO更有利于生物质在温度800℃以下的热解性能改善,而NiO在800℃以上具有更好的催化作用。