气液固循环流化床预分布器附近流体动力学的数值研究

在气液固循环流化床(GLSCFB)内,以空气、水和玻璃珠为气液固流化介质,利用计算流体力学(CFD)软件Fluent 6.2,在室温常压条件下,采用欧拉模型系统研究了预分布器结构、液速对反应器内固体径向速度分布和液相湍动能的影响。计算结果表明,在预分布器附近,液相湍流动能随表观液体速度增大而明显增大;预分布器可以有效地改善固体颗粒径向速度分布的不均匀性,变孔径分布器效果最好;低表观液速下,颗粒径向分布的计算值与实验值吻合良好,随液速增大误差增大。通过实验值与计算值的比较,证实了数值模型的可靠性。

麦秸活性炭的制备及脱色性能

在高温流化床反应器中以小麦秸秆为原料,采用二氧化碳活化法制备活性炭。研究了流化数、活化温度和活化时间等操作条件对活性炭吸附性能的影响,通过碘值、亚甲基蓝值和扫描电镜对活性炭进行了表征。确定了制备活性炭的优化工艺条件:流化数1.5、活化温度800℃、活化时间30 min。优化工艺条件下制得的活性炭碘值和亚甲基蓝吸附值分别高达800.71 mg.g-1和292.5 mg.g-1,具有较好的吸附性能;对染料废水吸附符合拟二级吸附动力学模型。

助剂修饰磷石膏-膨润土载氧体煤化学链燃烧反应特性

以磷石膏(PG)为活性组分,膨润土(Ben)为惰性载体,用机械混合法制备PG-Ben载氧体,为了提高其反应活性,用机械混合-浸渍法分别制备Fe_2O_3、CuO、NiO修饰PG-Ben的Fe-PG-Ben、Cu-PG-Ben、Ni-PG-Ben载氧体;利用X射线衍射、N2吸附-脱附等手段对其进行表征,并在流化床反应器中考察其煤化学链燃烧反应性能。结果表明:PG-Ben载氧体浸渍Ni、Cu、Fe后载氧体的反应活性显著提高,且NiPG-Ben载氧体性能最好,Ni-PG-Ben载氧体的反应性能随着Ni浸渍量的增加而提高;12次循环以内,CO_2干基体积分数保持在80%以上,Ni-PG-Ben载氧体对应的碳转化速率由第1次的0.114 min^(-1)减小到第15次的0.077 min^(-1);Ni-PG-Ben载氧体反应活性降低由生成不具备催化作用的CaNiSi_4O_(10)以及载氧体表面具有煤催化气化作用的Ni元素流失所致。

钙基复合载氧体-煤化学链气化性能

采用机械混合-浸渍法制备3种钙基复合载氧体,并在流化床中考察复合载氧体的煤化学链气化反应特性、循环反应性能以及反应过程中复合载氧体的硫释放规律。结果表明:900℃时3种复合载氧体与煤化学链气化反应的碳转化率、合成气含量、冷煤气效率均高于载氧体Ca Ben的;Ca O的加入对Ca SO4副反应的抑制效果明显;选择复合载氧体Ca Ca Ben进行循环实验,在10次循环过程中,冷煤气效率稳定在83%左右,复合载氧体Ca Ca Ben循环反应性能良好。

压力脉动法预测声场流化床最小流化速度

在内径140 mm,高1 600 mm的鼓泡流化床中,采用压力探针研究了声场流化床FCC和石英砂颗粒的流化特性,考察了声压级和频率对颗粒最小流化速度的影响。结果表明:无声场条件下,压力脉动标准方差随表观气速的增大而线性增大,声场的引入可以显著降低颗粒最小流化速度,声压级越大颗粒的最小流化速度越小;固定声压级改变声波频率,发现频率在300 Hz时颗粒最小流化速度最小。对不同声场条件下最小流化速度进行拟合,得到了声场流化床最小流化速度预测关联式。

小球藻粉热解及其催化热解试验研究

采用热重分析法考察小球藻粉的热解特性,以HZSM-5、HY分子筛为催化剂,对小球藻粉直接热解和催化热解后生物油的化学组成进行对比分析,研究2种分子筛催化剂对催化热解的影响。结果表明,小球藻粉的热解温度为160～600℃;小球藻粉加入HZSM-5分子筛催化剂催化热解后,十六酸及含氮化合物的含量大幅降低,烃类物质的含量提高,含有较多甲苯、二甲苯等芳香烃;经HY分子筛催化热解后,十六酸含量降低,含氮化合物的含量大幅提高,形成大量的萘等多环芳烃;HZSM-5分子筛具有较好的催化脱氧、择形芳构化功能,HY分子筛择形性较差,导致多环芳烃及含氮化合物的含量提高。

粉煤灰多孔陶瓷制备及其吸附Cr(Ⅵ)性能

以粉煤灰为基体材料,用碳酸钠(Na_(2)CO_(3))为造孔剂,氢氧化钠做助熔剂,混合均匀后经压片成型,在马弗炉中经高温煅烧得多孔陶瓷。研究了碳酸钠含量以及煅烧温度,对陶瓷孔隙率和强度的影响,以及制备的粉煤灰多孔陶瓷对Cr(Ⅵ)的吸附性能的影响。研究结果表明:煅烧温度为800℃,造孔剂含量为15%,所制备的粉煤灰多孔陶瓷的孔隙率为40.28%,抗压强度为8.1MPa,陶瓷片的饱和吸附时间为200min,对0.06006g·L^(-1)的重铬酸钾溶液中Cr(Ⅵ)的去除率为71.36%,吸附能力达0.757mg·g^(-1)。研究发现,粉煤灰陶瓷的吸附位点主要是-SiO_(3)^(2-),陶瓷片经3次吸脱附后Cr(Ⅵ)去除率仍可达到45%左右。

厌氧流化床微生物燃料电池堆栈产电性能

研究了三级液固厌氧流化床微生物燃料电池(MFC)串并联的产电性能。同时考察了活性炭装填高度、阳极面积等因素对燃料电池产电性能的影响。结果表明:将燃料电池串联时,总电压为1 500mV,等于3个单级电池的电压之和,能够有效地提高燃料电池的输出电压,最大功率密度为0.28W·m-2。而并联时,输出电压仅为450mV左右,和单级电池输出电压大体相当,最大功率密度为0.074W·m-2。活性炭的装填高度增加1倍,电压升高了20%左右。阳极面积增加1倍,产电量增大了30%。