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An Experimental Investigation of Hydrogen Production from Biomass 被引量:3
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作者 吕鹏梅 常杰 +3 位作者 付严 王铁军 陈勇 祝京旭 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期464-470,共7页
In gaseous products of biomass steam gasification, there exist a lot of CO, CH4 and other hydrocarbons that can be converted to hydrogen through steam reforming reactions. There exists potential hydrogen production fr... In gaseous products of biomass steam gasification, there exist a lot of CO, CH4 and other hydrocarbons that can be converted to hydrogen through steam reforming reactions. There exists potential hydrogen production from the raw gas of biomass steam gasification. In the present work, the characteristics of hydrogen production from biomass steam gasification were investigated in a small-scale fluidized bed. In these experiments, the gasifying agent (air) was supplied into the reactor from the bottom of the reactor and the steam was added into the reactor above biomass feeding location. The effects of reaction temperature, steam to biomass ratio, equivalence ratio (ER) and biomass particle size on hydrogen yield and hydrogen yield potential were investigated. The experimental results showed that higher reactor temperature, proper ER, proper steam to biomass ratio and smaller biomass particle size will contribute to more hydrogen and potential hydrogen yield. 展开更多
关键词 氢产品 蒸汽 汽化 生物量 实验研究
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Effect of supercritical water on the stability and activity of alkaline carbonate catalysts in coal gasification 被引量:1
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作者 Jinli Zhang Xiaoxia Weng +3 位作者 You Han Wei Li Zhongxue Gan Junjie Gu 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第3期459-467,共9页
The stability and activity of alkaline carbonate catalysts in supercritical water coal gasification has been investigated using density functional theory method. Our calculations present that the adsorption of Na2CO3 ... The stability and activity of alkaline carbonate catalysts in supercritical water coal gasification has been investigated using density functional theory method. Our calculations present that the adsorption of Na2CO3 on coal are more stable than that of K2CO3, but the stability of Na2CO3 is strongly reduced as the cluster gets larger. In supercritical water system, the dispersion and stability of Na2CO3 catalyst on coal support is strongly improved. During coal gasification process, Na2CO3 transforms with supercritical water into NaOH and NaHCO3, which is beneficial for hydrogen production. The transformation process has been studied via thermodynamics and kinetics ways. The selectively catalytic mechanism of NaOH and the intermediate form of sodium-based catalyst in water-gas shift reaction for higher hydrogen production has also been investigated. Furthermore, NaOH can transform back to Na2CO3 after catalyzing the water-gas shift reaction. Thus, the cooperative effects between supercritical water and Na2CO3 catalyst form a benignant circle which greatly enhances the reaction rate of coal gasification and promotes the production of hydrogen. 展开更多
关键词 supercritical water alkaline carbonates coal gasification hydrogen production density functional theory
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深部煤炭地下气化制氢先进能效分析 被引量:1
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作者 刘淑琴 刘欢 +1 位作者 郭巍 纪雨彤 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1138-1147,共10页
深部煤炭地下气化制氢不仅可以利用我国丰富的深部煤炭资源,将传统采煤方法难以开采或开采不经济的深部煤层转化为氢气,而且有望成为一种理想的煤基低成本制氢路线。基于位于加拿大天鹅山的世界上唯一千米级深部煤炭地下气化试验数据,结... 深部煤炭地下气化制氢不仅可以利用我国丰富的深部煤炭资源,将传统采煤方法难以开采或开采不经济的深部煤层转化为氢气,而且有望成为一种理想的煤基低成本制氢路线。基于位于加拿大天鹅山的世界上唯一千米级深部煤炭地下气化试验数据,结合Aspen Plus过程模拟,以先进[火用]为先进能效指标,对深部煤炭地下气化制氢能量利用情况进行分析。与商业化的Lurgi地面煤气化制氢路线作对比,以产出单位质量氢气的积累[火用]消耗为指标,比较了2种制氢路线的能量消耗水平。结果表明,在氢气生产能力为12亿Nm^(3)/a情形下,深部煤炭地下气化制氢从原料到产品的总[火用]损失为451.79 MW。先进[火用]分析可以有效量化气化过程可以避免的[火用]损失,其中39.9%为不可避免[火用]损失。甲烷重整单元的内部可避免[火用]损E_(dest,k)^(AV,EN)和外部可避免[火用]损E_(dest,k)^(AV,EX)分别为96.63和81.58 MW,具有最大能效提升空间,如能利用转化气、烟道气的热量副产蒸汽,可将其内部可避免[火用]损失减少38.5%。地下气化单元的E_(dest,k)^(AV,EN)和E_(dest,k)^(AV,EX)分别为4.38和62.73 MW,表明降低其[火用]损失的重点应放在提高其他单元的能量效率,从而降低外部可避免[火用]损。其余单元改进空间均比较小可不予考虑。以积累[火用]消耗量为标准衡量能量消耗水平时,产出1 kg氢气,深部煤炭地下气化制氢的积累[火用]消耗为376.1 MJ,仅为Lurgi地面煤气化制氢的83.6%,表明深部煤炭地下气化制氢能够显著降低能量消耗水平。敏感性分析显示,2者积累[火用]消耗的差距随着生产规模的扩大而增加。研究结果可为深部煤炭地下气化制氢的过程优化及技术可行性定量化提供科学依据。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 Lurgi气化 氢气生产 先进[火用]分析 积累[火用]消耗
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生物质热化学转化制氢技术研究进展
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作者 李攀 马腾杰 +3 位作者 林钰程 陈志勇 常春 胡俊豪 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期645-654,共10页
对生物质热化学转化制氢技术进行综述,介绍热解及重整制氢、气化制氢和超临界水气化制氢的影响因素(原料、温度和催化剂等)和面临问题(焦油、催化剂失活和投入成本等),提出由原料特性和制氢条件选择制氢方式,再通过预处理和调控反应条... 对生物质热化学转化制氢技术进行综述,介绍热解及重整制氢、气化制氢和超临界水气化制氢的影响因素(原料、温度和催化剂等)和面临问题(焦油、催化剂失活和投入成本等),提出由原料特性和制氢条件选择制氢方式,再通过预处理和调控反应条件等可提高制氢效率。将3种技术进行对比,得出气化制氢的效率相对较高,气化和热解更适合含水量低的生物质,超临界水气化制氢在处理有毒废水等方面有优势等结论,并提出焦油的处理、制备催化剂和研发设备等是未来的主要研究方向。 展开更多
关键词 生物质 制氢 气化 热解 重整
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Industrialization prospects for hydrogen production by coal gasification in supercritical water and novel thermodynamic cycle power generation system with no pollution emission 被引量:10
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作者 GUO LieJin JIN Hui +2 位作者 GE ZhiWei LU YouJun CAO ChangQing 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第12期1989-2002,共14页
Energy conversion and utilization, particularly carbon-based fuel burning in air phase, have caused great environmental pollution and serious problems to society. The reactions in water phase may have the potential to... Energy conversion and utilization, particularly carbon-based fuel burning in air phase, have caused great environmental pollution and serious problems to society. The reactions in water phase may have the potential to realize clean and efficient energy conversion and utilization. Coal gasification in supercritical water is a typical carbon-based fuel conversion process in water phase, and it takes the advantages of the unique chemical and physical properties of supercritical water to convert organic matter in coal to H2 and CO2. N, S, P, Hg and other elements are deposited as inorganic salts to avoid pollution emission. The State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering has obtained extensive experimental and theoretical results based on coal gasification in supercritical water. Supercritical water fluidized bed reactor was developed for coal gasification and seven kinds of typical feedstock were selected. The hydrogen yield covers from 0.67 to 1.74 Nm3/kg and the carbon gasification efficiency is no less than 97%. This technology has a bright future in industrialization not only in electricity generation but also in hydrogen production and high value-added chemicals. Given the gas yield obtained in laboratory-scale unit, the hydrogen production cost is U.S.$ 0.111 Nm3 when the throughput capacity is 2000 t/d. A novel thermodynamic cycle power generation system based on coal gasification in supercritical water was proposed with the obvious advantages of high coal-electricity conversion efficiency and zero pollutant emission. The cost of U.S.$ 3.69 billion for desulfuration, denitration and dust removal in China in 2013 would have been saved with this technology. Five kinds of heat supply methods are analyzed and the rates of return of investment are roughly estimated. An integrated cooperative innovation center called a new type of high-efficient coal gasification technology and its large-scale utilization was founded to enhance the industrialization of the technology vigorously. 展开更多
关键词 industrialization prospects hydrogen production supercritical water gasification power generation zero emission
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Augmented hydrogen production by gasification of ball milled polyethylene with Ca(OH)2 and Ni(OH)2 被引量:1
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作者 Giovanni Cagnetta Kunlun Zhang +2 位作者 Qiwu Zhang Jun Huang Gang Yu 《Frontiers of Environmental Science & Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第1期119-127,共9页
Polymer thermal recycling for hydrogen production is a promising process to recover such precious element from plastic waste. In the present work a simple but efficacious high energy milling pretreatment is proposed t... Polymer thermal recycling for hydrogen production is a promising process to recover such precious element from plastic waste. In the present work a simple but efficacious high energy milling pretreatment is proposed to boost H2 generation during polyethylene gasification. The polymer is comilled with calcium and nickel hydroxides and then it is subjected to thermal treatment. Results demonstrate the key role played by the calcium hydroxide that significantly ameliorates hydrogen production. It reacts in solid state with the polyethylene to fonn directly carbonate and hydrogen. In this way, the CO2 is immediately captured in solid fonn, thus shifting the equilibrium toward H2 generation and obtaining high production rate (>25 L/mol CH2). In addition, high amounts of the hydroxide prevent excessive methane fonnation, so the gas product is almost pure hydrogen (~95%). 展开更多
关键词 hydrogen production gasification Plastic waste High energy ball MILLING
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Hydrogen production by catalytic gasification of cellulose in supercritical water 被引量:1
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作者 Yu GUAN Aixia PEI Liejin GUO 《Frontiers of Chemical Science and Engineering》 SCIE EI CSCD 2008年第2期176-180,共5页
Cellulose,one of the important components of biomass,was gasified in supercritical water to produce hydrogen-rich gas in an autoclave which was operated batch-wise under high-pressure.K_(2)CO_(3) and Ca(OH)2 were sele... Cellulose,one of the important components of biomass,was gasified in supercritical water to produce hydrogen-rich gas in an autoclave which was operated batch-wise under high-pressure.K_(2)CO_(3) and Ca(OH)2 were selected as the catalysts(or promoters).The temperature was kept between 450uC and 500uC while pressure was maintained at 24–26 MPa.The reaction time was 20 min.Experimental results showed that the two catalysts had good catalytic effect and optimum amounts were observed for each catalyst.When 0.2 g K_(2)CO_(3) was added,the hydrogen yield could reach 9.456 mol?kg21 which was two times of the H2 amount produced without catalyst.When 1.6 g Ca(OH)2 was added,the H2 yield was 8.265 mol?kg21 which is lower than that obtained using K_(2)CO_(3) as catalyst but is still 1.7 times that achieved without catalyst.Comparing with the results obtained using K_(2)CO_(3) or Ca(OH)2 alone,the use of a combination of K_(2)CO_(3) and Ca(OH)2 could increase the H2 yield by up to 2.5 times that without catalyst and 25%and 45%more than that obtained using K_(2)CO_(3) and Ca(OH)2 alone,respectively.It was found that methane was the dominant product at relatively low temperature.When the temperature was increased,the methane reacts with water and is converted to hydrogen and carbon dioxide. 展开更多
关键词 BIOMASS hydrogen production supercritical water gasification hydrogen
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Evaluation of stability and catalytic activity of Ni catalysts for hydrogen production by biomass gasification in supercritical water 被引量:6
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作者 Youjun Lu Hui Jin Rui Zhang 《Carbon Resources Conversion》 2019年第1期95-101,共7页
Supercritical water gasification is a promising technology for wet biomass utilization.In this paper,Ni and other metal catalysts were synthesized by wet impregnation.The stability and catalytic activities of Ni catal... Supercritical water gasification is a promising technology for wet biomass utilization.In this paper,Ni and other metal catalysts were synthesized by wet impregnation.The stability and catalytic activities of Ni catalysts were evaluated.Firstly,catalytic activities of Ni,Fe,Cu catalysts supported on MgO were tested using wheat straw as raw material in a batch reactor at 723 K and water density of 0.07 cm^(3)/g.Experimental results showed that the order of metal catalyst activity for hydrogen generation was Ni/MgO>Fe/MgO>Cu/MgO.Secondly,the influence of different supports on Ni catalysts performance was investigated.The results showed that the order of the Ni catalysts’activity with different supports was Ni/MgO>Ni/ZnO>Ni/Al_(2)O_(3)>Ni/ZrO_(2).Finally,the effects of Ni loading and the amount of Ni catalyst addition on hydrogen production,and the stability of Ni/MgO catalyst were studied.It was found that serious deactivation of Ni catalyst in the process of supercritical water gasification took place.Even if carbon deposited on the catalyst surface was removed by high temperature calcination and the catalyst was reduced with hydrogen,the activity of used catalyst was only partially restored. 展开更多
关键词 Ni catalyst DEACTIVATION Biomass gasification Supercritical water hydrogen production
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Coal decarbonization:A state-of-the-art review of enhanced hydrogen production in underground coal gasification 被引量:5
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作者 Liangliang Jiang Dan Xue +4 位作者 Zixiang Wei Zhangxing Chen Mammad Mirzayev Yanpeng Chen Shanshan Chen 《Energy Reviews》 2022年第1期9-33,共25页
The world is endowed with a tremendous amount of coal resources,which are unevenly distributed in a few nations.While sustainable energy resources are being developed and deployed,fossil fuels dominate the current wor... The world is endowed with a tremendous amount of coal resources,which are unevenly distributed in a few nations.While sustainable energy resources are being developed and deployed,fossil fuels dominate the current world energy consumption.Thus,low-carbon clean technologies,like underground coal gasification(UCG),ought to play a vital role in energy supply and ensuring energy security in the foreseeable future.This paper provides a state-of-the-art review of the world's development of UCG for enhanced hydrogen production.It is revealed that the world has an active interest in decarbonizing the coal industry for hydrogen-oriented research in the context of UCG.While research is ongoing in multiple coal-rich nations,China dominates the world's efforts in both industrial-scale UCG pilots and laboratory experiments.A variety of coal ranks were tested in UCG for enhanced hydrogen output,and the possibilities of linking UCG with other prospective technologies had been proposed and critically scrutinized.Moreover,it is found that transborder collaborations are in dire need to propel a faster commercialization of UCG in an ever-more carbon-conscious world.Furthermore,governmental and financial support is necessary to incentivize further UCG development for large-scale hydrogen production. 展开更多
关键词 hydrogen production Coal decarbonization Underground coal gasification Climate change Clean coal technology
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延川南2#煤层地下气化制氢工艺研究 被引量:1
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作者 陈贞龙 王运海 +3 位作者 李清 程怡 吴财芳 蒋秀明 《煤炭技术》 CAS 2024年第3期42-46,共5页
为评价延川南2#煤层地下气化的产氢潜力,在查明煤的工业、元素分析等数据基础上,通过物理模拟实验研究了氧气浓度对气化温度和H2产率的影响,并利用AspenPlus软件建立煤炭地下气化预测模型进行模拟验证,在此基础上,利用上述模型研究氧煤... 为评价延川南2#煤层地下气化的产氢潜力,在查明煤的工业、元素分析等数据基础上,通过物理模拟实验研究了氧气浓度对气化温度和H2产率的影响,并利用AspenPlus软件建立煤炭地下气化预测模型进行模拟验证,在此基础上,利用上述模型研究氧煤比和汽氧比对H2产率的影响作用。通过物理模拟与数值模拟结果得出,水蒸气在煤炭地下气化过程中起主要作用,能够有效提高H2产率,延川南地区进行煤炭地下气化时,可优选富氧-水蒸气作为气化剂,且氧气浓度为80%最为适宜。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 物理模拟 数值模拟 H2产率 延川南
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微藻超临界水气化制取富氢合成气的研究进展
11
作者 龚德成 沈倩 +5 位作者 朱贤青 黄云 夏奡 张敬苗 朱恂 廖强 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期3709-3728,共20页
微藻具有生长周期短、光合固碳效率高等优势,并且含有丰富的糖类、蛋白质和油脂等含碳化合物,是极具能源化和资源化利用潜力的可再生生物质资源。超临界水气化技术能够在不需要干燥微藻的条件下直接将高含水微藻转化为富氢合成气,可节... 微藻具有生长周期短、光合固碳效率高等优势,并且含有丰富的糖类、蛋白质和油脂等含碳化合物,是极具能源化和资源化利用潜力的可再生生物质资源。超临界水气化技术能够在不需要干燥微藻的条件下直接将高含水微藻转化为富氢合成气,可节约大量微藻脱水能耗,并且具有反应速率高、转化效率高等优势,近年来受到了国内外研究者的广泛关注。基于此,本文综述了近年来微藻超临界水气化制氢的研究进展,重点讨论了微藻超临界水气化反应的主要影响因素,包括反应温度、压力、停留时间、物料浓度和反应器类型,阐释了不同催化剂对微藻超临界水气化过程的影响和作用机理。并探讨了微藻主要三组分模型化合物在超临界水气化过程的反应机理,总结了微藻超临界水气化过程的动力学和热力学特性。最后展望了微藻超临界水气化制取富氢合成气技术的未来研究方向,为微藻超临界水气化制氢技术的研究与应用提供理论指导。 展开更多
关键词 微藻 超临界水气化 制氢 影响因素 催化剂 反应机理
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煤炭超临界水汽化技术研究进展
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作者 郭栋 周臣臣 +2 位作者 葛志伟 于鹏峰 胡志勇 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期43-47,52,共6页
回顾了近年来煤炭超临界水汽化制氢的进展,介绍了制氢反应机理,系统总结了温度、浓度、停留时间和催化剂等因素对煤炭超临界水汽化制氢的影响及煤炭超临界水汽化反应装置的发展现状。针对现存问题对煤炭超临界水汽化制氢的未来前景进行... 回顾了近年来煤炭超临界水汽化制氢的进展,介绍了制氢反应机理,系统总结了温度、浓度、停留时间和催化剂等因素对煤炭超临界水汽化制氢的影响及煤炭超临界水汽化反应装置的发展现状。针对现存问题对煤炭超临界水汽化制氢的未来前景进行了展望。 展开更多
关键词 超临界水 汽化 制氢 反应装置
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基于等离子体气化的医疗垃圾制备氢气/甲醇系统性能分析
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作者 李镓睿 陈衡 +2 位作者 赵淑媛 潘佩媛 吴礼宁 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期28-40,共13页
为实现医疗垃圾无害化、减量化和资源化处理,提高医疗垃圾的能质利用效率,提出基于等离子体气化的医疗垃圾制备氢气/甲醇系统,其中产氢系统(方案A)将医疗垃圾转化为氢气;产氢气和甲醇双燃料系统(方案B)将医疗垃圾转化为氢气和甲醇。所... 为实现医疗垃圾无害化、减量化和资源化处理,提高医疗垃圾的能质利用效率,提出基于等离子体气化的医疗垃圾制备氢气/甲醇系统,其中产氢系统(方案A)将医疗垃圾转化为氢气;产氢气和甲醇双燃料系统(方案B)将医疗垃圾转化为氢气和甲醇。所有方案均采用30 t/d等离子体气化炉,并从热力学和经济学角度评估和比较综合效益。结果表明,方案A和方案B的流程效率分别达到70.07%和67.96%,但由于废气的循环利用,方案B的系统?效率比方案A高出2.19个百分点。相较于方案B,方案A的动态投资回报期更短(为4.40 a),净现值相对更高(为25556.62万元)。 展开更多
关键词 医疗垃圾 等离子体气化 制备氢气 制备氢气和甲醇 性能分析
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湿污泥/秸秆水蒸气共气化制氢及其碳减排评估研究
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作者 黄明 戴泽军 +5 位作者 毛文煜 刘良才 杨弘熙 陈丽舟 张紫璇 胡智泉 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期153-158,共6页
以高湿污泥和玉米秸秆为原料,利用热重分析仪分析了2种物质掺混后的热解特性,并在固定床反应器中研究了污泥/秸秆共气化特性,考察了污泥与玉米秸秆不同掺混质量比下合成气的变化情况。结果表明,污泥和秸秆掺混物比污泥表现出更优的热解... 以高湿污泥和玉米秸秆为原料,利用热重分析仪分析了2种物质掺混后的热解特性,并在固定床反应器中研究了污泥/秸秆共气化特性,考察了污泥与玉米秸秆不同掺混质量比下合成气的变化情况。结果表明,污泥和秸秆掺混物比污泥表现出更优的热解特性。当污泥和秸秆掺混质量比为4∶6时,制氢效果最佳,H_(2)和CO的气体体积分数分别为49.56%和27.42%,H_(2)的产量为0.61 L/g。在此条件下,综合比较了共气化和污泥/秸秆其他处置方式所产生的碳排放量,共气化可实现负碳排放,碳减排量为1 812.17 kg CO_(2)/(t原料),表明污泥与秸秆共气化的碳减排潜力巨大,对环境的负面影响小,是一项可同时实现污泥/玉米秸秆资源化利用、高效气化制氢和节能减排等多重目标的制氢技术。 展开更多
关键词 碳减排 湿污泥 秸秆 共气化 制氢
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基于Aspen plus的典型林业生物质气化制氢过程模拟研究
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作者 高亚丽 田丽娜 +5 位作者 崔东旭 宋旭东 于广锁 王辅臣 李斌 卫俊涛 《新能源科技》 2024年第4期17-25,共9页
林业生物质作为一种独特的碳基可再生能源资源,其气化制氢技术的开发对于我国减少对化石能源的依赖、强化能源安全以及推进碳达峰与碳中和目标的实现非常重要。鉴于生物质气化制氢技术路径的多样性,基于热力学原理的深入评估与工艺优化... 林业生物质作为一种独特的碳基可再生能源资源,其气化制氢技术的开发对于我国减少对化石能源的依赖、强化能源安全以及推进碳达峰与碳中和目标的实现非常重要。鉴于生物质气化制氢技术路径的多样性,基于热力学原理的深入评估与工艺优化显得尤为重要,旨在实现林业生物质资源的高效转化与低成本绿色氢能的制备。本研究以典型林业生物质———松木屑作为原料,运用Aspen plus软件平台,构建了变压吸附生物质气化制氢系统模型。在气化工艺中,采用控制变量法,系统地探讨了氧当量比、气化温度及水气比等关键参数对氢气产量、热蒸汽生成量及系统电耗的综合影响。文章通过数据分析与比较,确定了气化温度850℃、氧当量比0.30、水气比0.1为本研究最优工况。燃气组分中氢气含量高达27.21%,伴随生成一氧化碳(33.15%)、二氧化碳(20.97%)、水蒸气(18.60%)、氮气(0.06%)及微量甲烷。变压吸附工艺产生的氢气体积数较大,为94.36 m3/h,且氢气较为纯净,但整个系统消耗电量相对较高,为42.57 kW·h。综上所述,本研究可以为林业生物质气化制氢技术的工艺优化提供数据支持与理论依据。 展开更多
关键词 林业生物质 气化 模拟 Aspen plus软件平台 制氢
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HDPE与木屑热等离子体共蒸汽气化研究
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作者 覃思源 楚楚 +1 位作者 王萍 马文超 《环境卫生工程》 2024年第5期67-76,共10页
以高密度聚乙烯(HDPE)和木屑为研究对象,结合热力学分析和实验研究,探究等离子体气化过程中输入功率、HDPE质量分数以及水碳比(S/C)3种工况参数对氢气产率、合成气组分、氯的产物分布等影响规律,并基于吉布斯最小自由能原理进行热力学... 以高密度聚乙烯(HDPE)和木屑为研究对象,结合热力学分析和实验研究,探究等离子体气化过程中输入功率、HDPE质量分数以及水碳比(S/C)3种工况参数对氢气产率、合成气组分、氯的产物分布等影响规律,并基于吉布斯最小自由能原理进行热力学计算。模拟分析表明:输入功率由7.5 kW增至34.0 kW过程中,氢气占比在20 kW(对应温度为800℃)时达到最大值59%;随着原料中HDPE质量分数由0增至100%,氢气占比由65%减少至56%;S/C为0时,氢气占比最高(80%),随着S/C由0增至3.0,氢气占比呈现不断减小的趋势;氯在气相中产物主要以KCl(g)、(KCl)_(2)(g)为主。实验研究表明:输入功率、HDPE质量分数和S/C对产氢量的影响趋势与热力学分析一致,在输入功率为22 kW、HDPE质量分数为80%、S/C为1.0时,最优产氢量分别达到1.52、1.51、1.38 m^(3)/kg。氯的气相占比分别在功率为22 kW、HDPE质量分数为20%、S/C为1.4时达到最高。通过对比实验结果验证了热力学模拟对等离子体气化产物特性进行定性定量分析的潜力,探索了采用热力学计算模拟生物质和HDPE等离子体共气化的可行性,并可为等离子体气化的操作优化和氯控制提供借鉴。 展开更多
关键词 等离子体气化 木屑 高密度聚乙烯(HDPE) 氯产物分析 热力学平衡
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煤直接化学链气化合成尿素过程建模与性能分析
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作者 崔富俊 刘旌江 周怀荣 《当代化工研究》 CAS 2024年第5期34-36,共3页
本文针对传统煤制尿素过程碳利用率低及二氧化碳捕集能耗高的问题,提出了煤直接化学链气化合成尿素的新工艺。本文对新工艺关键单元进行建模、模拟和性能分析。新工艺中CO_(2)、H2和N2分别来自于化学链技术的燃烧反应器,水蒸气反应器和... 本文针对传统煤制尿素过程碳利用率低及二氧化碳捕集能耗高的问题,提出了煤直接化学链气化合成尿素的新工艺。本文对新工艺关键单元进行建模、模拟和性能分析。新工艺中CO_(2)、H2和N2分别来自于化学链技术的燃烧反应器,水蒸气反应器和空气反应器,避免了高能耗的空分单元和气体分离单元,H2和N2用于合成氨,氨进一步与CO_(2)合成尿素。采用碳利用率和二氧化碳捕集能耗分析新艺的技术性能,生产成本和投资回收期分析其经济性能。结果表明煤直接化学链气化合成尿素工艺碳利用率为30.11%,相比于传统煤制尿素提高约7%,二氧化碳捕集能耗下降了97.04%。新工艺单位尿素成本相比传统工艺下降了12.18%,投资回收期缩短了4年。 展开更多
关键词 煤直接化学链气化 化学链制氢 煤制尿素 参数优化 性能分析
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深部煤炭地下气化制氢碳排放核算及碳减排潜力分析 被引量:9
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作者 刘淑琴 刘欢 +1 位作者 纪雨彤 郭巍 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期531-541,共11页
创新煤炭开发利用技术以降低煤炭从生产到利用全生命周期内的碳排放,是符合我国能源禀赋特点的煤基清洁能源路线。地下气化是深部煤炭原位开采的潜力方式之一,耦合CCS/CCUS(碳捕集与封存/碳捕集、利用及封存)的深部煤炭地下气化制氢技... 创新煤炭开发利用技术以降低煤炭从生产到利用全生命周期内的碳排放,是符合我国能源禀赋特点的煤基清洁能源路线。地下气化是深部煤炭原位开采的潜力方式之一,耦合CCS/CCUS(碳捕集与封存/碳捕集、利用及封存)的深部煤炭地下气化制氢技术路线不仅可以利用丰富的深部煤炭资源,而且有望成为一种理想的煤基低成本制氢路线。基于世界上唯一的千米级深部煤炭地下气化试验数据,结合Aspen Plus过程模拟,开展了深部煤炭地下气化制氢碳排放核算及碳减排潜力分析。与商业化的Lurgi煤炭地面气化制氢路线作对比,利用生命周期评价方法建立了2种工艺的全生命周期碳排放计算模型,比较了2种制氢路线的生命周期碳排放。评估了深部煤炭地下气化制氢的CCS/CCUS路径及碳减排潜力。研究结果表明,在氢气生产能力为12亿Nm3/a情形下,深部煤炭地下气化制氢和Lurgi煤炭地面气化制氢生命周期内的碳排放分别为3.29×10^(6)t CO_(2)-eq (当量二氧化碳)和3.93×10^(6)t CO_(2)-eq,其中以废气形式直接排放进入大气的二氧化碳量分别为2.09×10^(6)t和2.24×10^(6)t。在氢气生产阶段的主要碳排放源为废气,包括酸性气体脱除单元排出的废气和甲烷重整单元排出的烟气。深部煤炭地下气化制氢工艺所带来的高甲烷含量特征导致生产1 kg氢气时,甲烷重整单元烟气贡献的CO_(2)排放量达到8.84 kg。间接排放方面,由于深部煤炭地下气化直接采用液态水作为气化剂而不需要消耗外界蒸汽,因此蒸汽消耗带来的碳排放低于地面气化。Lurgi煤炭地面气化上游包含煤炭采选及煤炭运输阶段,尽管这两阶段的碳排放占比只有6.7%,但仍然会带来2.63×105t CO_(2)-eq的碳排放。若深部煤炭地下气化空腔在地质安全风险评估的前提下用于CO_(2)地质储存,储存量可以达到CO_(2)排放总量的61.8%,若再配套47万t/a的尿素装置,即可有效利用其余的CO_(2),形成近零排放的深部煤炭地下气化制氢及尿素联产技术路线。研究结果为深部煤炭地下气化制氢提供了碳排放定量评价的科学依据。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 Lurgi气化 氢气生产 碳减排 碳排放核算
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煤炭地下气化制氢技术路径 被引量:6
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作者 刘淑琴 戚川 +2 位作者 纪雨彤 刘欢 曹頔 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1-10,共10页
氢气是未来国家能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。绿色经济的氢气规模化供给是未来能源体系发展的迫切需要。煤炭地下气化技术可将地下煤炭原位高效转化为富氢气体,并将产生的二氧化碳回注气化空腔进行地... 氢气是未来国家能源体系的重要组成部分,是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体。绿色经济的氢气规模化供给是未来能源体系发展的迫切需要。煤炭地下气化技术可将地下煤炭原位高效转化为富氢气体,并将产生的二氧化碳回注气化空腔进行地质封存,有望成为一种煤炭低成本供氢路径。重点解析了煤炭地下气化过程富氢气体的析出机制,总结了典型煤炭地下气化制氢工程案例,对比了不同制氢技术路线的氢气成本,深化了耦合CCUS的深部煤炭地下气化制氢路径。研究结果表明,煤炭地下气化过程富氢气体的析出包括煤层内的热解析氢、高温区的还原析氢以及低温气流通道中的水煤气变换。煤层内的中低温热解区范围较大,主要产生富氢气体H2与CH4,是产品气的重要组成部分;煤层富水特征和H2O(g)高气化活性使水蒸气还原制氢反应成为主导反应,低温长气流通道及气化灰渣的催化作用为原位水煤气变换制氢创造了条件。国内外典型示范项目运行数据验证了煤炭地下气化具有生产富氢气体的天然优势,其制氢成本远低于地面煤制氢和天然气制氢。气化空腔回注二氧化碳具有矿化固碳及物理碳封存的双重优势,深部煤炭地下气化制氢耦合气化空腔储碳,并联产化学品或协同深部驱油/驱替煤层气,有望形成二氧化碳近零排放的规模化低成本制氢技术路径。深部煤炭地下气化制氢耦合CCUS技术,对发挥新型能源体系支柱作用,解决化石能源制氢碳排放难题具有重要意义,是符合中国国情的化石能源清洁转型发展路径。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 制氢 深部煤层 CCUS
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市政污泥超临界水气化制氢技术研究进展 被引量:4
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作者 王玉龙 王树众 +4 位作者 蒋华义 李康 段远望 雷达璐 刘学斌 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期931-940,共10页
市政污泥是一种固-液混合污染物,虽具有一定危害但仍存在巨大的资源化应用潜力,利用超临界水气化制氢技术将其转化为富氢气体燃料是解决无害化处理和能源回收的一种有效途径。超临界水作为一种安全无毒、低廉易得、环境友好的反应介质,... 市政污泥是一种固-液混合污染物,虽具有一定危害但仍存在巨大的资源化应用潜力,利用超临界水气化制氢技术将其转化为富氢气体燃料是解决无害化处理和能源回收的一种有效途径。超临界水作为一种安全无毒、低廉易得、环境友好的反应介质,可避免干燥过程,将污泥直接转化并生成富含氢气、甲烷等的燃料气体,被认为是市政污泥制氢的最有效技术。结合国内外最新研究进展,从超临界水反应条件、催化剂对制氢的影响以及水在气化反应中的作用3个方面对该技术进行阐述,剖析气化反应机理,展望技术的未来发展方向,以实现“资源化、能源化、全循环”的技术需求。 展开更多
关键词 超临界水气化 制氢 市政污泥 反应参数 催化剂
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