XRD研究O2／CO2气氛下石灰石煅烧产物烧结特性

在热重分析天平上进行了O2/CO2气氛下石灰石的煅烧和烧结实验,用氮气吸附仪测定了石灰石煅烧产物CaO的孔结构特性,用X射线衍射仪(XRD)对CaO的晶粒尺寸进行了测量.结果表明:空气气氛下煅烧所得CaO的比表面积较O2/CO2气氛下煅烧所得CaO的大,随温度的升高CaO的比表面积呈现出先减小后增大的趋势,在1 000℃附近达到最大;石灰石煅烧产物CaO的比表面积和晶粒度具有很好的相关性,得到CaO晶粒尺寸与比表面积关系;随晶粒尺寸的增加,比表面积减小,烧结对煅烧产物CaO孔结构的影响是通过影响其晶粒大小来实现的.

O2/CO2气氛下CH4/H2可燃下极限的实验研究

为降低碳排放量,通过富氧燃烧技术回收处理生产生活中产生的二氧化碳。可燃极限是燃烧研究的主要内容之一。多组分燃料天然气-氢气混合气在O2/CO2气氛下可燃极限的研究尤为重要。文章研究了甲烷与氢气混合气体在O2/CO2气氛下的可燃下极限,主要研究了掺氢比和二氧化碳浓度对CH4/H2混合气体可燃下极限的影响。结果表明:随着掺氢比的增大,CH4/H2混合气体可燃下极限不断上升后趋于平稳地非线性增长,增幅30%~40%;随二氧化碳浓度的增加,CH4/H2混合气体的可燃下极限从7%增加到14%。

O2/CO2气氛下鼓泡流化床多粒径煤与生物质混燃模拟

针对6,kW·h鼓泡流化床燃烧室,建立了流化床内煤与生物质混燃燃烧综合计算模型.模型中主要应用基于双欧拉方法的多组分KTGF子模型描述炉内颗粒流动状态,将煤与生物质分为粒径、密度及拟温参量不同的两相进行模拟计算,详细分析了流化床内流场、温度场和燃烧特性.结果表明,流动过程中炉内煤颗粒与生物质颗粒发生轻微分离;生物质颗粒在密相区上部分布较多,煤颗粒在密相区下部分布较多;生物质颗粒在近壁面处分布多于煤颗粒;煤与生物质混燃工况炉内的温度略高于单燃煤工况;炉内温度场及炉膛出口烟气浓度数值模拟结果与实验值吻合较好.

H_(2)O气氛下富油煤热解过程的反应分子动力学模拟

【目的】我国富油煤资源丰富,通过热解技术可将其转化为能源产品(化学品、气体或液体燃料等),缓解我国油气资源的对外依存程度。深入认识热解过程中的产物变化规律和反应机理,对于煤炭清洁高效转化工艺的研究至关重要。【方法】采用反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟探究富油煤(长焰煤)热解过程以及H_(2)O气氛对热解产物分布的影响和作用机制。【结果和结论】结果表明,富油煤(长焰煤)热解的温度范围为1200~2800 K,热解过程主要分为热解(1200~2000 K)和缩聚(2000~2800 K)两个阶段。在热解阶段,随着温度的升高,煤分子快速裂解,焦炭产物不断减少,焦油和气体产物不断增加;在缩聚阶段,焦油产物之间发生缩聚反应生成焦炭,同时释放小分子气体,导致焦油产物减少,焦炭和气体产物增加。因此,提高热解温度、延长热解时间可得到更多的气体产物,而提升焦油产量的关键则是抑制缩聚反应发生。在高温缩聚阶段引入H_(2)O气氛热解,结果表明,H_(2)O能够有效地促进煤分子的裂解,随着H_(2)O占比的增加,煤热解体系中C―C键减少,C―H和C―O键增加。分析二者之间的交互作用发现,煤热解产生的自由基与H_(2)O反应,促进H_(2)O分子分解,H_(2)O分解产生的H•和OH•又进一步促进煤裂解,并与煤热解产物反应,生成更多的焦油和气体。研究加深了对富油煤热解过程的理解,对煤炭资源的清洁高效利用具有一定指导意义。

O_(2)/CO_(2)/H_(2)O气氛下CO燃烧机理的分子动力学模拟研究

采用反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟方法研究了O_(2)/CO_(2)/H_(2)O气氛下CO的燃烧。结果表明:根据化学平衡原理,高浓度CO_(2)抑制CO的氧化,同时CO_(2)在高温下参与反应CO_(2)+H—→CO+OH,进一步抑制CO氧化。在较低温度条件下,较高浓度H_(2)O的三体效应显著,抑制了CO氧化。另一方面,在较高温度条件下,H_(2)O参与的H_(2)O+H—→H_(2)+OH和H_(2)O+O—→OH+OH反应占据其化学作用的主导地位,进而促进CO氧化。随着O_(2)浓度的增加,CO的氧化速度加快。

H_(2)O/空气气氛下碳酸钙催化煤气化特性的研究

为改善煤的气化特性,在常压中试固定床上,研究了H2O/空气气氛下CaCO_(3)催化剂与石嘴山煤共气化的产气特性,并采用SEM和XRD对原煤和残焦进行表征。结果表明:气化温度800℃,当CaCO_(3)负载质量分数为2%时,H2和CO生成量最高,分别占煤气组分体积分数的41.98%和26.66%,煤气热值最大,为9.05 MJ/m3;与原煤相比,添加CaCO_(3)可使煤气化温度降低约50℃;气化后的残焦中出现了CaCO_(3)、微弱的CaS、钙长石,表明CaCO_(3)有一定的固硫作用,由于残焦表面的CaCO_(3)有团聚现象,分散性较差,导致其催化效果较弱。

新型高铬镍基合金涂层在SO_2/O_2气氛中的抗高温腐蚀性能

基于动力用煤在燃烧过程中产生的硫氧化物对电厂锅炉“四管”造成的腐蚀 ,采用 2 0钢作为基体材料 ,对自行研制的新型高铬镍基合金 (铬含量在 4 0 %以上 )涂层和另一种传统的镍铬合金 (Ni70Cr30 )涂层在SO2 /O2 气氛中的高温腐蚀动力学规律进行了研究 ,并采用金相显微镜、配有能谱分析仪的扫描电镜以及X ray衍射仪等对腐蚀产物的形貌和组成等进行了分析。结果表明 ,由新型高铬合金制备的涂层具有优良的抗硫氧化物腐蚀性能 ,适于作燃煤电厂锅炉“四管”

O_2/CO_2气氛下燃煤NO排放特性的实验研究

在沉降炉上通过在线烟气分析仪研究了燃烧气氛、CO2浓度、温度及燃料/氧气化学当量比对O2/CO2气氛下燃煤NO排放的影响规律。结果表明,O2/CO2气氛下NO的排放浓度总小于O2/N2气氛下的情况,在无烟气再循环的情况下降幅约为20%～40%。2种气氛下NO的沿程析出均表现出类似的规律,但因煤质而有所不同。随着进气中CO2浓度的增加,NO的排放浓度呈现降低的趋势。与21%O2/79%Ar气氛下相比,21%O2/79%CO2气氛下NO排放浓度的降幅在30%～50%。随着温度的增加,2种气氛下NO的排放浓度均增加。随着燃料/氧气化学当量比(φ)的增加,NO排放浓度呈现出先增加后降低的趋势,其最大排放浓度均出现在φ=0.8左右;在φ远大于1的富燃料区,2种气氛下NO的排放浓度基本可以降到一致的水平。

O_2/CO_2气氛下生物质与煤混燃的NO排放特性研究

在水平管式试验炉上研究生物质与煤配比、燃烧气氛、O2浓度、温度对NO排放特性的影响规律。结果表明,在O2/CO2气氛下,随着生物质比例的增大,生物质混煤NO释放提前,NO排放完毕时间减少,NO的排放量降低;在试验所选取的O2浓度范围内,相同氧浓度时,O2/CO2气氛下生物质混煤NO的排放量小于O2/N2气氛下的排放量,其降低幅度约为10%～20%;随着O2浓度的增加,2种气氛下生物质混煤NO的排放量均升高;在试验所选取的温度范围内,随着温度的升高,生物质混煤NO的排放量增加。

Sm_(1-x)Sr_xCoO_3陶瓷的制备及O_2气氛热处理对光热转换性能的影响

研究不同Sr掺量Sm1-xSrxCoO3陶瓷材料的制备及O2气氛热处理温度对产物光热转换性能的影响。研究表明:不同Sr2+掺杂浓度所合成的样品均为单一的钙钛矿结构,Sr掺量x为0.5时的发射率达到最小值(0.25)。Sm0.5Sr0.5CoO3样品经800℃O2气氛热处理后,产物能保持稳定的钙钛矿结构,且呈现较好的光谱选择性吸收性能,对应的温升效果最显著(15 min升高至400℃)。

O_2/N_2、O_2/CO_2和O_2/CO_2/NO气氛下煤粉燃烧NO_x排放特性

利用滴管炉研究了O2/N2、O2/CO2和O2/CO2/NO气氛下煤燃烧过程中NOx的排放特性。实验结果表明,在O2/N2和O2/CO2气氛下,高温或高O2浓度均使NO排放量增加。O2/CO2气氛下NO排放量比O2/N2气氛下NO排放量低大约30%-40%。在O2/CO2/NO气氛下,温度不同时,O2浓度变化对NO排放量的影响规律不同,对循环NO降解的影响规律也不同。高温不利于循环NO降解。随停留时间的延长NO排放量出现两个峰值。

O_2/CO_2气氛下燃煤过程中NO_x排放特性实验研究

利用沉降炉在O2/CO2和O2/N2气氛下对煤粉燃烧过程中NOx排放特性进行实验,研究了不同停留时间、燃料/氧化学当量比、温度等因素对燃煤过程中NOx的排放特性的影响,并对2种燃烧方式下NOx的排放特性进行对比.结果表明:在O2/CO2气氛下NOx的生成量远远低于空气气氛下NOx的生成量,其主要原因是在O2/CO2气氛中高CO2质量浓度导致气氛中生成较高含量的CO,从而在未燃烧碳表面发生NO/CO/Char的反应,促进了NO还原为N2;O2/CO2气氛中没有N2,避免了热力型NOx和快速型NOx的生成;约80%的再循环烟气致使NOx的停留时间大为增加,即延长了NOx的还原反应时间,从而降低了NOx的排放.

O_2/CO_2气氛下煤燃烧产物的热力学分析

利用ASEPN PLUS软件平台对O2/CO2气氛下煤的燃烧产物进行了热力学模拟计算,计算中对煤在O2/CO2气氛下和空气中的燃烧产物进行了对比,研究在O2/CO2气氛下燃烧温度、过量氧系数φ对煤燃烧产物的影响。结果表明,煤在O2/CO2气氛下燃烧,形成的NOx量远低于空气气氛中的生成量;随温度和φ增大,NOx量增大;温度对SO2和SO3量的生成影响很小;当φ<1时,随φ增大SO2的量增大,当φ>1时,φ变化对SO2量影响不大;随φ增大,SO3有微量增长。计算表明应用ASPEN PLUS模拟煤的富氧燃烧是可行的。

O_2/CO_2气氛下无烟煤及烟煤燃烧NO释放特性对比试验研究

研究了一种烟煤和一种无烟煤在氧气体积浓度21%～100%的O2/CO2气氛下的水平管式炉中1073K时的NO生成特性。结果表明O2/CO2气氛下的NO的生成量小于空气条件下的一半。在焦炭表面生成的CO是减少NO生成的主要原因。O2/CO2下燃料N向NO的转化率随氧气的浓度增加上升,并在较高氧气浓度时持平。NO的析出过程受煤种的影响。烟煤在挥发分析出阶段有一定的NO伴随大量CO析出而生成,而无烟煤则没有。无烟煤的NO转化率比烟煤高。

O_2／CO_2气氛下石灰石煅烧及烧结特性研究

本文研究了在O2／CO2气氛下石灰石的煅烧和烧结特性。结果表明,空气气氛下煅烧所得CaO的孔隙率和比表面积均较O2／CO2气氛下的大,但O2／CO2气氛下煅烧所得CaO具有更大的最可几孔径。石灰石在O2／CO2气氛下1000℃煅烧时的产物具有最大的比孔容积和比表面积,且石灰石煅烧产物CaO的比孔容积和比表面积均随气氛中CO2浓度的增加而下降,在低CO2浓度下下降较为迅速,而在高CO2浓度下下降逐渐趋于平缓。在延长相同烧结时间的情况下,O2／CO2气氛下CaO孔结构受烧结影响的程度要比空气气氛下轻微。

O_2/CO_2气氛下燃煤SO_2排放特性的实验研究

在沉降炉实验台上通过在线烟气分析仪考查了燃煤烟气的组成以及燃烧气氛、CO2浓度、温度和燃料/氧气化学当量比对SO2的排放规律。结果表明,相同操作条件下O2/CO2燃烧可获得高达80%左右的CO2浓度,但烟气中CO含量明显高于O2/N2气氛下燃烧时的情况。高浓度CO2的存在使得SO2的排放较常规燃烧方式下有所降低,并且随着气氛中CO2浓度的增加呈递减趋势,但随着燃烧温度的升高,煤粉燃尽程度的增加以及其余含硫物相向SO2的转化使得其排放浓度逐步增加。在2种气氛下,SO2的释放浓度在贫燃料区随燃料/氧气化学当量比φ的增加而增加,而在φ大于1.2的富燃料区随燃料/氧气化学当量比的增加而降低。

O_2/CO_2气氛中低氧浓度下煤粉和煤焦的NO生成规律

在石英固定床反应器上,分别考察了O2/CO2和O2/N2浓度比对山西褐煤挥发分氮和煤焦氮向NO转化的影响以及CO浓度对煤焦的NO生成特性的影响。结果表明:O2浓度为15%时,O2/CO2气氛中煤粉的NO释放峰值下降且峰值出现时间提前,而煤焦的NO生成规律受气氛变化的影响较小;随O2浓度的升高,NO累积量先升高后降低;O2/N2气氛下NO累积量逐渐升高;O2/CO2气氛对于抑制煤粉的NO排放具有较好的效果,并且随O2浓度的升高,O2/CO2气氛对煤焦的NO抑制效果逐渐升高;在O2/N2气氛下随O2浓度的升高,煤焦氮的贡献率逐渐升高,O2/CO2气氛中煤焦的贡献率始终大于O2/N2气氛下;O2/CO2气氛中,加入1.5%的CO后,NO的累积量相对未加入CO时降低了14.1%。

O_2/CO_2气氛下燃煤过程中SO_2排放特性实验

通过沉降炉对O2/CO2气氛和空气气氛下煤粉燃烧过程中SO2排放特性进行实验,结果表明,随燃料/氧化学当量比的增加,烟气中SO2浓度升高,单位煤生成SO2的量随燃料/氧化学当量比的增加而减少.在实验条件下,不加石灰石时,气氛和温度对SO2的生成无明显影响,SO2的生成量只与煤中含硫量以及煤的种类有关.当煤中加入石灰石后,O2/CO2气氛下SO2的排放量远小于空气气氛下,这主要是因为石灰石在O2/CO2气氛下取得的脱硫效率大大高于空气气氛下的脱硫效率.

O_2/CO_2气氛下石灰石煅烧与硫化反应研究

富氧燃烧技术是一种能够综合控制燃煤污染物排放的新型洁净燃烧技术。本文对O2 CO2气氛下煤燃烧流化床条件下的石灰石煅烧分解特性进行了热力学分析,并与热重试验结果进行了对比,得出石灰石的起始分解温度随O2 CO2气氛中CO2分压比的增大而增加,但增幅减小。结合小型流化床试验装置上煅烧与硫化反应过程中的石灰石样品的孔结构特性和可视化SEM分析,得出空气气氛和O2 CO2=20 80气氛在煅烧与硫化反应过程中的孔结构特性差异很大:反应温度为1123K时,空气气氛下石灰石迅速分解,比表面积、孔隙率增大,硫化反应发生后孔堵塞导致比表面积、孔隙率减小;1123K的煅烧温度还不足以使O2 CO2=20 80气氛下的石灰石分解,硫化反应过程中还伴随着石灰石的煅烧分解。

高浓度CO_2气氛下煤粉的燃烧及其孔隙特性

采用热力工况与实际煤粉炉相近的沉降炉,获取了不同环境气氛、不同燃烧温度下的煤焦试样并采用低温氮吸附仪测定了其吸附曲线。实验结果显示,相同的实验条件下,相同O2浓度的O2/CO2气氛下煤焦的燃尽率较低,各试样的孔比表面积和比孔容积均较小,在O2/CO2气氛下所取煤焦试样的分形维数均小于相同O2浓度的O2/N2气氛下所取煤焦试样的分维,表明大量高比热性CO2气体的存在不利于煤焦颗粒燃烧反应的进行及其孔隙结构的发展。同时,吸附等温线及其回线的形态表明,所取的试样具有完整且连续的孔结构体系,孔径范围小至分子级孔,大至无上限孔(相对而言)。研究结果为深入认识O2/CO2气氛下煤粉的孔隙结构与其燃烧特性的关系提供了基础。