CO2近零排放的光煤互补耦合SOFC发电系统热力学分析

基于超临界水煤气化合成气的成分特征,提出了一种新型CO₂近零排放的太阳能驱动超临界水煤气化耦合固体氧化物燃料电池(SOFC)发电系统。太阳能用于加热气化室给水以及提供煤气化反应热,气化合成气进入SOFC发电,SOFC阳极排气与纯氧在燃气轮机燃烧室内发生燃烧反应,产物为CO₂/H₂O混合物,易于实现CO₂的分离捕集。研究了气化室内煤浆浓度、SOFC工作温度以及重整温度等关键参数对系统性能的影响规律,揭示了系统能量能质的分布规律及转移转化机制,上述参数分别为11.3%(质量)、1000℃以及750℃时,系统的发电效率可达到47.59%。该研究通过煤炭化学能与太阳能的互补梯级利用,结合SOFC内电化学反应及燃烧室内富氧燃烧技术,实现了CO₂近零排放,对实现双碳目标具有重要意义。     

高温加压微型流化床内脉冲气射流扰动的数值模拟

气固微型流化床反应分析仪由于其等温微分特性而被成功应用于反应动力学分析。目前该仪器多在常压条件下应用，在加压条件下的使用特性尚未明确。微型流化床为该仪器核心部件，通过计算流体力学方法深入研究其在高温加压条件下的脉冲进样行为有着重要意义，可揭示脉冲进样气对床层流化状态扰动的影响规律，进而为该仪器的高压使用与优化提供理论认识与指导。本工作基于双流体模型模拟床层流化，对加压条件下微型流化床的脉冲进样进行了三维数值模拟，并提出进样管结构改进方案。模拟结果表明，所建立的三维模型能够准确捕捉到微型流化床的压降，符合实验结果。温度与压力对脉冲进样气造成的床层扰动有着相反的影响规律，压力增大将引起脉冲进样气动能增加，进而导致对床层流化扰动加剧，而温度升高则会减弱对床层的扰动。通过对脉冲进样管进行轴向以及径向的扩张，可使扩张导致的气流速度减小效果强于无滑移壁面条件导致的气流速度增大效果，从而减小脉冲进样气末端速度，进而削弱其对床层的扰动。相比径向扩张，轴向扩张对扰动的削弱作用更为有效，因此脉冲进样管的改进应以轴向扩张为主。     

委内瑞拉减压渣油的热解特性及其动力学研究

采用热重 质谱(TG-MS)联用对委内瑞拉减压渣油在不同升温速率下进行热解实验,研究其热解反应特性,并采用3种等转化率法和分布活化能模型(DEAM)求取减压渣油热解反应的动力学参数。实验结果表明,委内瑞拉减压渣油的热解主要反应温度区间为179~490 ℃,总质量损失率为77.54%,质量损失峰值在446 ℃达到最大,最大质量损失速率为317.38μg/min。Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法比其他2种等转化率法能更好地描述减压渣油的热解过程,由其计算得到的热解活化能为56.77~178.91 kJ/mol。进一步采用DEAM模型将减压渣油分为4个假定组分,对升温速率为10 ℃/min条件下的热重分析(TG-DTG)数据进行分峰拟合,求得饱和分、芳香分、胶质和沥青质四组分动力学参数,并据此获得减压渣油总活化能分布曲线。结果表明,委内瑞拉减压渣油活化能主要集中在100~250 kJ/mol范围内,通过加权求和获得平均活化能为190.11 kJ/mol。     

典型农林类生物质热解油裂解反应特性对比及其动力学研究

为提高生物质热解油的利用效率,探究生物质热解油在提质转化过程中的热解特性,进一步拓宽生物质热解油的利用途径,选取2种木质纤维素类生物质热解油作为研究对象,采用热重分析仪分别考察2种生物油的热解行为。选用Friedman法、FWO法2种等转化率方法求取生物质热解油整体热解反应的动力学参数,选用分布活化能模型(DAEM)法将生物质热解油热解过程分为轻质组分和重质组分2种虚拟组分热解过程,并求取2种虚拟组分热解的动力学参数。2种生物油的轻重组分含量差异导致2者的热解行为表现出不同特征,木屑热解生物油的最大质量变化速率对应温度和热失重反应结束温度均高于稻壳热解生物油。Friedman法计算所得2种生物油的活化能分别为89.92、145.98 kJ/mol,FWO法计算所得2种生物油的活化能分别为90.30、138.44 kJ/mol,2种方法计算结果具有较好的一致性;木屑热解生物油的平均活化能(142.21 kJ/mol)高于稻壳热解生物油(90.11 kJ/mol)。进一步采用DAEM方法将2种生物油热解过程分别分为轻质组分热解和重质组分热解,两组分DAEM方法动力学计算结果表明稻壳热解生物...