以煤气化合成气为燃料的平板式固体氧化物燃料电池性能

煤气化燃料电池联合发电系统以其高效率、低排放等优点成为煤炭高效清洁利用的理想方式之一。利用商用计算流体力学软件(CFX4.4)以及针对化学反应、电化学反应、传热传质和电流电势开发的程序,研究了煤气化合成气为燃料的平板式电极支撑高温固体氧化物燃料电池性能。在计算工况下,以煤气合成气为燃料,有较大温差,约为300 K。沿气流方向,电解质层电流密度变化较缓慢,但在电池横截面方向电流密度波动剧烈。在相同电流密度下,煤气化合成气为燃料的燃料电池Nernst电动势和功率比纯氢气情况要低,但和以天然气(CH4)为燃料情况相当。

煤气化合成气中微量As对飞灰过滤器中镍基高温弹簧的影响

为探索砷化物对飞灰过滤器中镍基高温弹簧的影响,通过SEM实验对比了Inconel X-750镍基高温弹簧在煤气化合成气中使用前、后不同件表层的化学成分,发现使用后的弹簧表层存在硬皮层且检测出As、Re、Ni及其他微量元素,且使用后的弹簧中Ni元素含量明显偏低、Cr及其他元素含量偏高。研究认为,在含有硫化物和砷化物的煤气化合成气中,硫化物对镍基材料表面的腐蚀和砷化物的富集造成了镍基材料的腐蚀,并且在高温高压及外加机械应力作用下,镍基腐蚀形成的高缺口应力区产生微裂纹,并逐渐扩散开裂直至断裂。

煤气组分对固体氧化物燃料电池碳沉积的影响

以煤气化合成气作为固体氧化物燃料电池的燃料是煤炭清洁利用的重要方式之一,但是存在碳沉积会对SOFC的运行造成一定影响.本文构建了基于实验的全三维SOFC数学模型,考虑了化学/电化学反应、气体的流动和扩散、气固耦合换热、过电势等多种运行参数,计算了煤气化合成气中不同组分对以Ni-YSZ为阳极的SOFC碳沉积的影响.可以看出,增加水蒸气以及二氧化碳有助于碳沉积的降低,但是过多的水蒸气和二氧化碳也会导致SOFC输出电压的降低.较高的氢气含量对碳沉积也有一定的抑制作用.一氧化碳含量的增加有助于减少碳沉积的范围,但在SOFC入口处却增加了碳沉积活性.同时,甲烷能导致剧烈的碳沉积,因此,在煤气化合成气中应尽量去除甲烷.

合成天然气(SNG)原料气来源的探讨

简述了合成气的来源及甲烷化对合成气的要求,综述了以煤气化合成气、焦炉煤气、黄磷尾气、生物质、电石气等为原料,制备合成天然气的技术现状,详细介绍了煤气化制备天然气的工艺路线及不同气化技术对原料气中甲烷的影响,对比了不同工艺路线制备天然气的优缺点。不同合成天然气原料气来源技术的开发利用,既解决了天然气的市场需求,又实现了资源的再利用,具有一定的经济效益和环境效益。

Determination of Air/Fuel and Steam/Fuel Ratio for Coal Gasification Process to Produce Synthesis Gas

In this study, a coal gasification model is developed based on nine simultaneous reactions. For given gasification temperature and pressure, the air/fuel and water vapor/fuel ratio are optimized for maximum H2/CO ratio by parametric study. Furthermore, the cold gas efficiency and higher heating value of the synthesis gas produced are computed for each case. Optimum locations of investigated parameters are also searched for maximizing cold gas efficiency and higher heating value of the synthesis gas.