电气化甲烷重整技术研究进展

甲烷重整是强吸热反应,通过燃烧甲烷供热(约占甲烷总消耗的30%),不仅会导致排烟热损失,还会伴随CO_(2)排放,无法满足双碳目标下对清洁氢能的需求。电气化甲烷重整技术通过高效电热转化形式,将可再生电能引入甲烷重整反应器,可大幅减少甲烷重整过程的CO_(2)排放,消除传统甲烷重整过程的排烟热损失,提升甲烷和可再生电能制氢效率。综述了传统甲烷重整技术、电气化甲烷重整反应器(电阻加热、微波加热、电磁感应加热和等离子体加热)、电气化甲烷重整系统和电气化甲烷重整催化剂的研究进展。电加热不仅可以有效提升反应器功率密度、减小反应器规模,还可以通过与催化剂相互作用,实现催化活性和甲烷转化率的提升。电气化甲烷重整技术为我国能源绿色低碳转型提供了新的途径。

废旧轮胎热解吸附强化重整制氢特性及经济性分析

为实现废旧轮胎资源化利用,提出一种废旧轮胎热解耦合吸附强化重整制氢工艺。基于吉布斯自由能最小化原理以及能量和质量守恒定律,以CaO为吸附剂构建了废旧轮胎热解耦合吸附强化重整制氢工艺流程,将传统重整与CO_(2)原位吸附相结合。分析考察了重整反应温度、反应压力、水与碳物质的量比(n S/n(C))、钙与碳物质的量比(n(Ca)/n(C))作参数对工艺热力学性能的影响,并从技术经济性角度分析了该工艺的可行性。研究结果表明:温度和n S/n(C)的增加都可以提高氢气产率,但是制氢效率会随着重整温度和n S/n(C)的不断增加而降低;n(Ca)/n(C)增加可以提高氢气产率及制氢效率,但是当n(Ca)/n(C)>1时提升不大。综合考虑,最佳操作参数如下:重整温度为650℃、重整压力为1 MPa、n S/n(C)为3.5、n(Ca)/n(C)为1,此时氢气产率为0.203,制氢效率为57.9%。经济性分析表明,废旧轮胎制氢成本约为10.87元/kg,投资回收期为4 a,具有较高的经济效益。研究结果可为废旧轮胎高值化利用提供参考。

浸没式电极锅炉功率变化特性数值模拟研究

提出一种电极热水锅炉的内筒结构,通过实验测量了Na_(3)PO_(4)溶液电导率随温度变化规律,并采用数值模拟方法研究了电极浸没深度以及Na_(3)PO_(4)溶液浓度对锅炉功率的影响。研究结果表明,浸没式电极锅炉功率随着电极浸没深度和Na_(3)PO_(4)溶液浓度的增加而升高,在电极底部所在高度的截面功率密度达到最大值,在运行过程中需注意电极底部击穿的风险。研究结果为电极锅炉的设计、运行和工业应用提供参考。

电气化LNG蒸汽重整制氢系统集成与优化

全球对清洁氢能需求与日俱增,甲烷蒸汽重整工艺因排放高而无法满足未来社会对清洁氢能的需求,可再生能源电解水技术高成本、低效率限制了其发展。针对上述问题,将可再生电能加热引入甲烷蒸汽重整工艺,同时高效集成碳捕集工艺与LNG冷能回收系统,提出电气化LNG蒸汽重整制氢系统。建立电气化LNG蒸汽重整制氢系统模型并进行热力学性能分析,分析重整反应温度、反应水碳比等关键参数对系统效率、电效率的影响。研究表明:新型制氢系统的效率、电效率分别高达83.2%、89.5%,电效率相比主流电解水制氢效率提升至少12.31%。新型制氢系统可实现高效、清洁的氢能供应,为实现可再生电能制氢提供新思路与新方法。