一种新型NG/O_2燃气蒸汽混合工质超临界动力循环

提出了一种以NG/O_2的燃烧产物和给水作为混合工质,集高效发电、调峰、能源存储和二氧化碳捕获等特点于一体的燃气蒸汽混合工质循环(GSMC).低温LNG和液氧通过泵加压后用于CO_2的液化捕集,再经前4级抽汽的过热蒸汽冷却段依次预热后经燃烧器进入燃烧室;循环给水通过回热系统后进入燃烧室的火焰管与外壳之间的环形通道,通过吸热后经喷嘴雾化;燃烧产物和雾化给水混合后进入超临界H_2O/CO_2混合蒸汽透平中膨胀发电.冷凝器分离后的CO_2经多个换热器和2级压缩后被低温LNG和液氧预冷和液化.结果表明,在汽轮机进口参数为40M Pa,800℃和冷凝温度为30℃条件下,发电输出效率为49.2%,扣除了1/4的ASU制氧所消耗的低谷电能后,等效净效率为46.2%.

O2/H2O气氛下煤粉恒温燃烧特性研究

利用恒温热重实验台,研究了O2/H2O气氛下水蒸气、氧气、氧水比、温度等对煤粉燃烧特性的影响。结果表明:相同氧气浓度下,提高水蒸气浓度导致燃尽时刻提前,影响程度随水蒸气浓度的增加而减弱;相同水蒸气浓度下,增大氧气浓度会加快煤粉燃烧,削弱焦炭与水蒸气的气化反应强度。当氧气与水蒸气浓度同时改变时,增大氧水比,燃尽时刻提前;焦炭最大燃烧速率与氧水比存在非单调关系,氧水比小于0.25时两者为负相关,此时焦炭最大燃烧速率出现时刻随氧水比增大而提前,氧水比大于0.25时呈正相关,焦炭最大燃烧速率出现时刻稳定在40s左右。温度升高,水蒸气的气化作用增强,燃烧速率增大;高浓度(80%)的水蒸气对不同煤种均可改善燃烧,煤阶越高改善效果越明显。

O_2/CO_2气氛下水蒸气对煤粉燃烧砷释放特性的研究

为了研究水蒸气对O_2/CO_2气氛下煤粉燃烧砷释放的影响,利用自制的恒温燃烧实验台在800～1 300℃内进行煤燃烧实验。实验结果表明:在O_2/CO_2气氛下,发现水蒸气的存在会促进砷的释放,随着燃烧温度的升高,水蒸气的促进作用逐渐减弱;燃烧气氛中水蒸气体积分数从0增加到30%,砷的释放比例呈现非线性增加,水蒸气体积分数在0～10%之间促进作用明显,在10～30%之间促进作用减弱;在O_2/CO_2/H_2O气氛下,CO_2体积分数小于29%时,增加CO_2会促进砷的释放,而CO_2体积分数超过29%时,再增加CO_2会抑制砷的释放。

水蒸气对富氧气氛下石灰石间接硫化特性的影响

利用自制等温热重装置,研究了流化床富氧燃烧气氛下水蒸气对石灰石间接硫化特性的影响。仅煅烧过程存在水蒸气时,对"新生Ca O",水蒸气对硫化反应的影响不大;而对于"烧结20 min Ca O",水蒸气在硫化反应化学控制阶段产生明显的促进作用。仅硫化过程存在水蒸气时,其对硫化反应的影响表现为对硫化反应产物层扩散控制阶段的促进作用。而当煅烧和硫化过程均存在水蒸气时,其促进作用并不是仅煅烧或硫化阶段水蒸气促进作用的简单叠加。"烧结20 min Ca O"相比"新生Ca O",无论煅烧气氛中是否含有水蒸气,其比表面积和孔容积都相对减小;同时,无论是"烧结20 min Ca O"还是"新生Ca O",当煅烧阶段存在20%水蒸气时,煅烧产物的比表面积和孔容积相比煅烧无水蒸气时都有所增加。煅烧阶段含有水蒸气时,"烧结20 min Ca O"相比"新生Ca O",孔径分布向大孔方向偏移,从而改善了硫化过程中孔的堵塞,可能是最终硫化过程中钙转化率提高的原因之一。

O_2/CO_2气氛下水蒸气对石灰石同时煅烧/硫化的影响

为进一步探讨富氧气氛下水分对硫化特性的影响,利用等温热重实验装置,进行了富氧燃烧石灰石同时煅烧/硫化实验,研究了水蒸气浓度、温度、石灰石粒径以及种类等对石灰石同时煅烧/硫化特性的影响。水蒸气提高了石灰石煅烧速率,石灰石完全分解时间缩短;在硫化反应动力学控制阶段水蒸气的影响不明显,而到扩散控制阶段促进作用变得显著。富氧气氛下水蒸气的影响随温度(实验范围)升高而突出,温度越高最终的钙转化率越高。粒径效应显著,随石灰石粒径的减小最终钙转化率明显提高。水蒸气对不同种类石灰石的同时煅烧/硫化特性影响趋势基本一致。

富氧燃烧锅炉再热汽温扰动影响因素的研究

富氧燃烧技术又称空气分离/烟气再循环技术,是一种既能直接捕集高浓度C02,又能综合控制燃煤污染物排放的新一代洁净煤发电技术。在富氧燃烧条件下,对再热汽温扰动因素进行研究具有重要的意义,根据再热蒸汽换热的相关平衡方程,通过数学推导得出了再热汽温与其影响因素之间关系的数学模型。针对一台300 MW锅炉,分别进行了常规空气、常压富氧以及1 MPa富氧气氛下的实例计算研究,并对计算结果进行分析,得到了一些有价值的结论,可以为富氧燃烧锅炉的控制系统设计和优化运行提供参考。

生物质氧气−蒸汽自热气化制取合成气过程能量−㶲分析

针对生物质气化制备合成气效率低、有效能分析不完善现状,提出以氧气−蒸汽为气化剂的自热气化系统,对该系统进行了模拟,建立热力学评价系统能量和㶲效率方法,重点分析未气化焦炭利用、氧气及蒸汽与原料质量比(O/B和S/B)和原料含水量对系统性能影响。结果表明,焦炭利用可大幅度提高合成气能量效率,但由于焦炭燃烧过程的㶲损失,使得系统总㶲效率降低。对高温气化气进行热量回收,产生的300℃蒸汽用于气化,可使S/B比达0.36以上,合成气氢碳比(H_(2)/CO)达1.63,收率达1.18m^(3)/kg。系统总㶲效率和合成气㶲效率随气化S/B比增大而稍微降低,分别在74%和69%以上,但系统总能量效率显著降低,说明热量回收对提高系统总能量效率的重要作用,为提高系统总㶲效率,还应提升回收能量的品位。含水量为30%的生物质比较适合合成气制备。

循环流化床煤富氧-水蒸气气化实验研究

针对面向合成气的循环流化床煤气化技术的开发,在0.25 t/d实验台上开展了实验,研究了气化剂氧气浓度和氧煤比的影响,并利用热力学平衡计算进行验证.结果表明:氧气体积分数由21%升高至60%时,水煤气反应得到强化,CO和H_2产率、碳转化率和冷煤气效率均得到提高;提高氧煤比(0.41～0.56 m^3/kg)时水煤气反应的强化没能得到表现,CO、H_2产率有所降低.通过平衡计算验证了不同氧气体积分数下煤气成分变化,若反应装置具有更好的保温措施和更充足的反应时间,CO、H_2产率和(φ_(CO)+φ_(H_2))/φ_(N_2)值可进一步提高.

O2/H2O气氛下CH4燃烧特性与置换天然气水合物联产方案

对O2/N2, O2/CO2和O2/H2O三种气氛下CH4燃烧特性及主要污染物生成进行了数值模拟,将出口O2浓度作为污染物排放的协同考虑因素,提出了基于O2/H2O气氛燃烧置换天然气水合物的新技术方案,比较了3种燃烧气氛对甲烷燃烧温度、燃烧速率、污染物（NOx和碳黑）生成量及燃烧效率等的影响.结果表明,相较于O2/N2和O2/CO2气氛,O2/H2O气氛下燃烧温度最低、燃烧速率最高、污染物生成量最少、燃烧效率最高、出口O2浓度最低.确定了与传统燃烧温度分布特征曲线相匹配的浓度配比为32vol%O2/68vol%H2O.基于模拟研究结果,提出了一套O2/H2O燃烧技术与开发天然气水合物联产的技术新思路.

Shell气化炉温度控制方案探讨

简述Shell气化炉工艺流程,介绍气化炉温度控制的重要性以及气化炉温度控制的关键操作对象氧煤比。目前气化炉内的反应温度无法直接测量,通过分析气化炉温度的各间接关联参数,对比利用关联参数进行炉温控制的可行性及优缺点。探讨通过汽包小室蒸汽产量来代替目前CO2进行气化炉温度控制的可行性与优越性。