负钛铜基载氧体在煤化学链燃烧中多环芳烃的生成

为了控制煤化学链燃烧中多环芳烃(PAHs)的生成,改善载氧体在多次循环后的碳沉积现象,以TiO2为惰性组分,采用机械混合法制备铜基载氧体(CuO/TiO2),研究该载氧体在模拟化学链燃烧燃料反应器中PAHs的生成情况,探究煤化学链燃烧中PAHs的排放特性和机理.实验采用气相色谱仪对PAHs做定性定量分析,结果表明:化学链燃烧生成的三环芳烃总量最多;对于煤化学链燃烧适合的燃料为低挥发性、高n(H)∶n(C)摩尔比的燃料;添加适量分散剂可改善制作载氧体时的结块现象,提高化学链燃烧法(CLC)反应效率,使PAHs排放总量减少,有效抑制碳沉积;PAHs生成总量随反应温度的升高先增加后减少,高温区(800~1 000℃)适合CuO/TiO2载氧体进行化学链燃烧反应.     

化学链燃烧CO2捕集与活化耦合技术研究进展

化学链燃烧CO2捕集与催化加氢耦合为实现碳减排与资源化利用提供了新思路.化学链燃烧技术具有CO2内分离特性,能实现低成本CO2捕集.该过程与CO2活化加氢反应器串联,可实现CO2捕集、活化与资源化的耦合.详细分析了该耦合技术的原理、复合载氧体研究现状及应用,特别是耦合制低碳烯烃的可行性,为化学链燃烧CO2捕集与活化加氢...     

煤化学链燃烧颗粒流动反应的数值模拟

针对化学链燃烧气固反应速率的影响因素复杂未知的问题,本文建立了碳粒与CaSO4载氧体颗粒在水蒸气气氛下的数理模型,并利用Fluent进行数值计算,从微观上分析了温度和压力的改变,对颗粒间化学链燃烧反应速率、CO2生成速率以及载氧体表面固相生成物沉积速率的影响。分析结果表明,提高反应器内的温度和压力,均加快了CaSO4载氧体颗粒表面CaS的沉积速率,且压力的提高在很大程度上促进了沉积速率的增加,而沉积覆盖在载氧体表面上的CaS导致了反应速率的下降。该研究有利于高纯度CO2气体的捕集,从而达到减排的目的,对化学链反应速率的控制具有重要意义。     

煤焦油化学链气化裂解产物与载氧体反应趋势研究

基于密度泛函理论,本文利用分子动力学模拟软件Material studio 8.0,对煤焦油化学链气化裂解产生的CO、CO_2、C、H_2、CH_4等产物和过剩载氧体发生的二次反应进行研究,并对Fe_2O_3与CO、H_2、CH_4气相产物的反应势垒进行比较。研究结果表明,在温度相同时,铁基载氧体与H_2最先发生反应,反应势垒最低,与CO反应势垒次之,而载氧体与CH_4之间较难发生反应。在煤焦油化学链气化反应器末端,应采取措施避免CO和H_2与载氧体发生二次反应。该研究对提高化学链气化效率具有指导意义。     

燃煤电厂中CO2的捕集

对燃煤电厂烟道气CO2的捕集进行了综述,并针对CO2的捕集方法(吸收分离法、吸附分离法、膜法、低温蒸馏法)和燃煤电厂捕获技术工艺路线(如:燃烧后捕集、燃烧前捕集、富氧燃烧捕集、化学链燃烧技术及以煤制氢为核心的近零排放技术)进行了较为详尽的分析和讨论.     

CaSO4为载氧体的煤／秸秆化学链燃烧实验研究

针对硫酸钙与煤／秸秆的反应特性及载氧体再生反应的特性,本文基于TGA—FT—IR联用技术,对煤、秸秆按不同比例掺混的3种试样与硫酸钙充分混合后在相同升温速率下进行多个循环的燃烧和载氧体还原实验研究。实验结果表明,煤中掺人秸秆改善了煤的化学链燃烧特性,载氧体的再生反应速率也明显增加;固体燃料带入的灰分对化学链影响不大,化学链燃烧释放的气体主要为二氧化碳,但完全反应所需周期长。该项研究对煤掺入秸秆进行化学链燃烧应用具有重要意义。     

新型串行流化床流体动力学研究

提出了一种用于固体燃料化学链燃烧的新型串行流化床,将燃料反应器设计为不同流型的两段,即快速的混合反应段和低速的未反应碳分离段.混合反应段的射流进料强化了物料的混合,可以实现颗粒性质差异大的载氧体-固体燃料间的充分混合反应;未反应碳分离段代替了碳捕获器的作用,降低了反应装置的复杂性.采用石英砂代替载氧体作为床料,空气作为...     

化学链燃烧技术的研究进展综述

化学链燃烧技术是一种具有能量梯级利用,内分离CO_2同时降低NOx生成的新型燃烧技术。首先,从气化产物化学链燃烧、固体燃料化学链燃烧以及化学链氧解耦燃烧等三种方式总结了化学链燃烧技术的研究现状。其次,分别从热重分析仪(Thermal Gravimetric Analyzer,TGA)、固定床反应器、批次流化床反应器以及接近工程示范流化床反应器等4个方面阐述了化学链燃烧技术研究中反应器的特点。此外,从氧载体的评价指标以及氧载体的改性等方面系统介绍了化学链燃烧技术中氧载体的研究进展。最后,分别从NO_x、SO_x以及氯化有机物控制方面详细地报告了化学链燃烧技术在污染物方面的进展。期望对化学链燃烧技术的进一步研究提供参考。     

基于铜、锰基的CaSO4复合载氧体反应活性改善的实验研究

为了提高CaSO₄载氧体的反应活性,通过机械混合法和浸渍法分别制备了CuO+CaSO₄和MnO₂+CaSO₄两种载氧体。改变向CaSO₄载氧体添加CuO、MnO₂的方法和数量,利用热重分析仪进行了两种复合载氧体与CO的化学链燃烧实验,通过场发射扫描电镜和X射线能谱分析反应前后样品的组成并对表征了表观形貌,发现浸渍法和机械混合法分别制备的载氧体反应活性均有提高,但前者优于后者;当CuO和MnO₂分别添加5mol%、10mol%时,表现最佳;对比相同添加量,CuO+CaSO₄载氧体的反应活性较高,MnO₂+CaSO₄载氧体在反应初期反应活性很高,而后反应活性降低较快。CuO+CaSO₄载氧体更有利于提高化学链燃烧性能。     

燃煤电厂中ＣＯ２ 的捕集

对燃煤电厂烟道气ＣＯ２的捕集进行了综述,并针对ＣＯ２的捕集方法（吸收分离法、吸附分离法、膜法、低温蒸馏法）和燃煤电厂捕获技术工艺路线（如：燃烧后捕集、燃烧前捕集、富氧燃烧捕集、化学链燃烧技术及以煤制氢为核心的近零排放技术）进行了较为详尽的分析和讨论．     

Chemical looping combustion of coal in interconnected fluidized beds

Chemical looping combustion is the indirect combustion by use of oxygen carrier. It can be used for CO2 capture in power generating processes. In this paper, chemical looping combustion of coal in interconnected fluidized beds with inherent separation of CO2 is proposed. It consists of a high velocity fluidized bed as an air reactor in which oxygen carrier is oxidized, a cyclone, and a bubbling fluidized bed as a fuel reactor in which oxygen carrier is reduced by direct and indirect reactions with coal. The air reactor is connected to the fuel reactor through the cyclone. To raise the high carbon conversion efficiency and separate oxygen carrier particle from ash, coal slurry instead of coal particle is introduced into the bottom of the bubbling fluidized bed. Coal gasification and the reduction of oxygen carrier with the water gas take place simultaneously in the fuel reactor. The flue gas from the fuel reactor is CO2 and water. Almost pure CO2 could be obtained after the con- densation of water. The reduced oxygen carrier is then returned back to the air reactor, where it is oxidized with air. Thermodyanmics analysis indicates that NiO/Ni oxygen carrier is the optimal one for chemical looping combustion of coal. Simulation of the processes for chemical looping combustion of coal, including coal gasification and reduction of oxygen carrier, is carried out with Aspen Plus software. The effects of air reactor temperature, fuel reactor temperature, and ratio of water to coal on the composition of fuel gas, recirculation of oxygen carrier par- ticles, etc., are discussed. Some useful results are achieved. The suitable tem- perature of air reactor should be between 1050―1150℃and the optimal temperature of the fuel reactor be between 900―950℃.     

O_2/CO_2气氛下碱金属对煤燃烧特性的影响

采用热重分析仪对O2/CO2气氛下碱金属对无烟煤燃烧特性的影响进行研究.研究结果表明NaCl、K2CO3能够改善无烟煤的燃烧性能,这主要由于Na、K对无烟煤着火后挥发分和固定碳的燃烧起促进作用,而K对无烟煤燃烧的促进作用更明显.通过TG-DTG切线法计算得出着火温度,与煤样相比分别降低了19.1℃和23.7℃,这主要由于Na、K催化剂在煤燃烧过程中,充当了氧的活性载体,促进氧从气相向碳表面扩散,从而降低了固定碳表面着火温度.同时,计算得到煤和Na、K负载样品的燃烧特性指数分别为4.39×10-6、11.14×10-6、17.22×10-6,可见Na、K负载样品优于煤的燃烧特性,其燃烧特性指数的提高主要在于着火温度的降低,表明Na、K均可降低无烟煤高温燃烧区的表观活化能,提高燃烧反应速度.     

煤矸石工业燃料的燃烧产物及其燃烧反应

利用红外光谱和X射线衍射对华北某热电厂高岭石型煤矸石工业燃料炉渣样品的化学成分和矿物组成进行了实验分析,用SiO2-Al2O3相图研究了高岭石型煤矸石燃料的燃烧反应以及炉渣在冷却过程中发生的变化及其反应产物。高岭石型煤矸石工业燃料炉渣的主要化学成分：W（SiO2）48．70％,W（Al2O3）40．37％,W（CaO）2．92％,全铁3．32％;燃烧产物有莫来石、SiO2和Al2O3玻璃体,有时含有一定的α-石英。     

混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

富氧燃烧会对煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧特性产生重要影响。以130 t/h煤粉和高炉煤气混烧锅炉为研究对象,采用Fluent流体力学软件,对助燃气体（O_2/N_2）在3种不同氧气体积百分数（21%,23%,27%）工况下煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟。模拟得到3种工况下：炉内的温度场分布,烟气流场特性,火焰长度。模拟结果表明：随着氧气浓度的增加,燃料着火速度更快,燃烧更稳定,出口烟温逐渐降低,炉内烟气流速逐渐减少,强化了炉内传热效果,提高了锅炉热效率。     

一种温室气体减排技术

目前，化石燃料燃烧过程的CO2捕集技术主要包括燃烧后吸收、燃烧前脱碳和纯氧燃烧技术三种．然而，这些技术因为成本比较高、工艺复杂等原因，仍未得到广泛的应用．笔者提出了一种新型的燃烧技术——熔融盐循环热载体无烟燃烧技术．该技术把一个燃烧过程分为氧化剂生成和燃料燃烧两个步骤进行．第一步，氧气与氮气实现分离，得到高纯度的氮气；第二步，燃料与第一步生成的氧化物发生反应放出热，同时生成CO2和水蒸气，CO2很容易和水蒸气发生分离而被回收．理论上讲，整个燃烧过程不向环境中排放CO2，NOx和SO2等有害气体．金属氧化物分散在熔融盐中充当氧载体，燃烧过程在熔融盐体系中进行．笔者以Li2CO3 K2CO3 Na2SO4作为熔融盐体系，CH4作为燃料，CuO用作氧载体这一个典型的无烟燃烧体系进行了实验研究．结果表明，燃烧过程可以按照理论分析的过程进行，燃烧放出热能的同时得到了纯度为77．0％～95．0％的CO2和91．9％～99．3％的N2．这样高纯度的CO2有利于进一步捕集和储存，因此，这一技术在减少温室气体排放方面的潜力是巨大的．     

Combustion characteristics and synergy behaviors of biomass and coal blending in oxy-fuel conditions: A single particle co-combustion method

Co-combustion biomass and coal can effectively reduce the emission of CO₂. O₂/H₂O combustion is regarded as the next generation of oxy-fuel combustion technology. By co-combustion biomass and coal under oxy-fuel condition, the emission of CO₂ can be minimized. This work investigates the co-combustion characteristics of single particles from pine sawdust (PS) and bituminous coal (BC) in O₂/N₂, O₂/CO₂ and O₂/H₂O atmospheres at different O² mole fractions (21%, 30% and 40%). The experiments were carried out in a drop tube furnace (DTF), and a high speed camera was used to record the combustion process of fuel particles. The combustion temperature was measured by a two-color method. The experiments in O₂/N₂ atmosphere indicate that the particles from pine sawdust and bituminous coal all ignite homogeneously. After replacing H₂O for N₂, the combustion temperature of volatiles of blended fuel particles decreases, while the combustion temperature of char increases. The ignition delay time in O₂/H₂O atmosphere is shorter than that in O₂/N₂ or O₂/CO₂ atmosphere. The combustion temperature of volatiles of blended fuel particles increases as the mass fraction of bituminous coal increases, while the combustion temperature of char of blended fuel particles is higher than that of biomass or bituminous coal. The ignition delay time of blended fuel particles increases with the increasing mass fraction of bituminous coal, and the experimental ignition delay time of blend fuel particles is shorter than the theoretical one. These reveal a synergy during co-combustion process of pine sawdust and bituminous coal.     

生物质与不同变质程度煤混合燃烧特性的研究

采用TG／DTG／DTA技术研究了不同变质程度煤(褐煤、烟煤和无烟煤)、生物质(小麦秸秆和玉米芯)以及煤和不同比例生物质的混合燃料的燃烧特性，升温速率为15c／min，温度范围为25～900℃，分析了燃烧特征参数如着火温度、燃烧速率最大时的温度、燃尽温度和最大燃烧速率以及燃烧特性指数．采用Freeman-carroll(FC)法计算了燃烧动力学参数．结果表明，生物质和煤相比具有较低的燃烧特征温度和较快的燃烧速率；在褐煤和烟煤中加入生物质后，燃烧特征温度降低，燃烧速率增大；无烟煤中加入生物质后，对其着火温度影响较小，燃尽温度降低；此外，加入生物质后煤的燃烧表观活化能降低，表观活化能E与指前因子A存在动力学补偿效应。     

MnO2对高炉喷吹煤粉助燃作用的实验研究

煤粉助燃添加剂是改善煤粉在高炉喷吹条件下燃烧过程的重要措施。研究了无烟煤、烟煤在添加不同比例的MnO2后对其着火温度、爆炸性和发热量的影响,并分析比较了MnO2对不同煤样的影响。同时,确定了助燃添加剂MnO2对不同煤粉助燃作用的最佳添加比例。     

MnO2对高炉喷吹煤粉助燃作用的实验研究

煤粉助燃添加剂是改善煤粉在高炉喷吹条件下燃烧过程的重要措施。研究了无烟煤、烟煤在添加不同比例的MnO2后对其着火温度、爆炸性和发热量的影响,并分析比较了MnO2对不同煤样的影响。同时,确定了助燃添加剂MnO2对不同煤粉助燃作用的最佳添加比例。