旋转滑动弧促进甲烷干重整制取合成气

实验考察了常温常压下,利用旋转滑动弧等离子体促进CH4-CO2重整制取合成气的效果,分析了放电电压、CH4体积分数和供气流量等参数对反应物转化率、产物选择性和经济效益等的影响.实验发现,CH4体积分数增加,会使CH4转化率升高,CO2转化率先增后减.流量增加,会使CH4、CO2转化率整体呈下降趋势.流量为12,L/min时,CH4、CO2最高转化率分别为43.78%、42.66%,H2、CO最高选择性分别为44.20%、32.48%,H2/CO体积比范围为0~1.56.单位摩尔量合成气所需电耗最低为195.06,kJ/mol,能量转化效率最高为46.535%.     

煤矿低浓度瓦斯发电技术及经济性研究

煤矿瓦斯的处理方式一般分为3类:高浓度瓦斯采抽进入燃气管线;中浓度瓦斯经过提纯压缩后应用;低浓度瓦斯一般存在于煤矿乏风中,瓦斯浓度一般在30%CH4以下,可用于燃烧供热和发电用途。就煤矿低浓度瓦斯发电供热技术及其经济性进行研究,提出应用低浓度瓦斯进行热电联产的必要性,并对其经济性进行测算。     

煤矿瓦斯发电技术的发展现状及前景

煤矿瓦斯发电技术因其在能源转型中的关键地位备受关注。目前,该技术已取得显著进展,将煤矿井下排放的瓦斯转化为电能,不仅降低了温室气体排放,还充分利用了废弃资源。然而,其在创新和安全方面仍存在挑战,包括提升瓦斯抽采效率和降低瓦斯爆炸风险。煤矿瓦斯发电技术的进一步发展,需要采用先进的瓦斯抽采、净化和转化技术,以提高其效率,实现能源的可持续生产,并推动煤矿安全领域的管理创新。     

煤粉再燃过程中主要气体体积分数的变化规律

在一维炉上对煤粉再燃过程中烟气内主要气体体积分数随再燃区初始氧体积分数的变化规律进行了研究.再燃温度为1 273 K时,脱硝效率及H2、CO体积分数曲线随再燃区氧体积分数升高均呈不规则"M"型.脱硝效率与H2体积分数出现峰值时的氧体积分数一致,CO体积分数峰值处的氧体积分数高一些.脱硝效率及H2、CO体积分数的第一次下降是由气相着火引起的.氧体积分数进一步上升时,煤焦被气相燃烧热引燃,颗粒温度的大幅跃升促使异相脱硝反应增强,脱硝效率及H2、CO、CH4体积分数再次上升.氧体积分数更高时煤焦燃烧开始受扩散控制,火焰自焦表面外移,颗粒升温趋缓,能够到达焦表面的氧气减少,必须有氧参与的异相还原反应减弱,脱硝效率再次下降.再燃温度更高时,脱硝效率及H2、CO体积分数的变化趋势与1 273 K时基本类似,但稍平缓.     

定容燃烧弹中瓦斯爆炸的反应动力学模拟

通过修改化学动力学计算软件CHEMKINⅢ中的SENKIN程序包,采用详细化学反应机理建立定容燃烧弹中瓦斯爆炸的计算模型.利用此模型对瓦斯爆炸过程中反应物浓度、活化中心浓度和爆炸后部分致灾性气体浓度的变化趋势进行分析.同时,分析瓦斯中甲烷体积分数对瓦斯爆炸动力学特性的影响,通过对瓦斯爆炸详细反应机理的敏感性分析,找出影响瓦斯爆炸及爆炸后部分致灾性气体生成的关键反应.结果表明,当瓦斯中甲烷体积分数为7%时,瓦斯爆炸后温度、压力分别为2 700 K和0.22 MPa,同时随着瓦斯中甲烷体积分数增加,瓦斯爆炸后温度、压力及CO体积分数升高.通过分析,得到促进瓦斯爆炸的主要反应,促进CO、CO2和NO2生成的关键反应.     

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的甲烷气体监测研究

设计了一种基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的甲烷(CH4)气体监测装置,该装置具有温度监测范围大、监测精度高和实时监测的优点。监测装置的激光光源为波长1650 nm的反馈式激光器,应用波长调谐与锁相放大器技术,对周围环境进行温度补偿与背景扣除,可以较准确地测量周围环境中CH4的体积分数。实验表明,当CH4体积分数小于1%时,该装置的监测精度为±0.02%;当CH4体积分数大于1%时,装置监测误差小于±0.8%,实时监测的最长响应时间为10 s。装置的温度范围为0~40℃,可满足大多数工业生产中对CH4等气体体积分数的监测需求。     

改造废弃预抽井抽采采空区瓦斯技术试验

为解决采煤工作面上隅角瓦斯问题和保证采空区煤层气资源有效利用,提出了一种废弃预抽井改造为采空区煤层气井的工艺。对岳城煤矿2301工作面上方废弃的YC-50预抽煤层气井进行了改造试验。试验结果表明：改造后的采空区煤层气井地面抽采,能降低采煤工作面上隅角瓦斯体积分数,同时又能使煤层气资源得到充分利用,减少对大气环境的污染。     

基于Aspen Plus的船舶尾气海水脱硫过程模拟分析

利用Aspen Plus中的rate-based模式,对船舶尾气海水脱硫过程进行模拟.首先计算了填料高度以达到设计效率,然后考察填料高度、海水量、海水碱度、海水温度、SO2体积分数及烟气流量对脱硫效率的影响.结果 表明:填料高度、海水量、海水碱度与脱硫效率正相关;海水温度、SO2体积分数、烟气流量与脱硫效率负相关.考虑油耗、负荷率、烟气量等因素的影响,提出了船舶尾气SO2体积分数的计算公式,对脱硫废水中的亚硫酸盐体系进行分析,计算得到了排放水的PH值,并分析了排放水在舷外稀释过程中亚硫酸盐体系组分的变化.     

成庄矿井上下立体递进式瓦斯抽采技术研究

为平衡高瓦斯矿井瓦斯抽采工程与煤矿采掘生产之间的关系,成庄矿形成了井上下立体递进式瓦斯抽采技术体系。在规划区,采用地面直井、 U型井、定向井、卸压井等对煤体预抽5～15 a,降低煤层瓦斯含量至8～14 m³/t;在准备区,在井下采用定向长钻孔区域递进式模块抽采+条带区域抽采+密集钻孔抽采技术,对煤层瓦斯进行递进式、持续性、大范围的预抽;在回采区及采空区,采用“高位定向长钻孔高体积分数小流量+低位采空区横川埋管低体积分数大流量”的抽采方法,改变采空区的风流方向及瓦斯分布状态,降低了上隅角的瓦斯体积分数。综合抽采治理后,成庄矿工作面风排瓦斯量降低到17.86 m³/min,回风巷瓦斯体积分数保持在0.2%～0.4%,工作面上隅角瓦斯体积分数低于0.63%。     

超低热值燃气催化燃烧室特性的模拟

对一种新型超低热值燃气催化燃烧室的特性进行了数值模拟研究.这种燃烧室采用蜂窝结构,应用于超低热值燃气轮机系统;超低热值预混气体流过蜂窝状燃烧器的每一个微细通道,在通道表面发生催化反应.分析了催化燃烧室催化剂负载量、预混气体体积流量、燃烧室入口温度和燃料体积分数等主要因素对催化反应器催化特性的影响.计算表明:催化剂负载量制约整个催化反应的速度;减小体积流量、提高燃料体积分数和提高燃烧室入口温度能够显著提高催化转化效率;为避免反应器温度过高导致催化剂失活,甲烷的浓度和燃气入口温度必须合理控制.     

李阳煤业瓦斯综合利用的实践与探索

中国煤矿瓦斯治理和利用的政策体系基本形成,根据李阳煤业瓦斯抽采及利用现状,结合当前瓦斯综合利用技术,提出了李阳煤业“高浓度瓦斯并网销售+低浓度瓦斯发电+余热利用+掺混燃烧”的瓦斯综合利用方案,分析了所能产生的环境效益、社会效益和经济效益,并对煤矿瓦斯综合利用的发展提出了建议。     

高灰熔点煤气化特性及灰渣熔融特性的研究

在0.1-0.2 kg/h小型电加热式常压气流床气化装置上,研究了不同温度、不同O/C物质的量比对高灰熔点煤气化特性和煤灰熔融特性的影响.结果表明：在不同温度下,随着O/C物质的量比增加,CO2体积分数呈线性增加.当O/C物质的量比较低时,H2和CH4体积分数较高;随着O/C物质的量比的增加,合成气中H2和CH4的含量下降较快.在不同温度下,随着O/C物质的量比的增加,碳转化率增加;但当O/C物质的量比达到1.1时,进一步增大O/C物质的量比,则使得炉内煤焦及合成气中可燃气体（CO、H2、CH4等）的燃烧份额增加,从而导致冷煤气效率下降;在该文试验条件下的最佳O/C物质的量比为0.9-1.1.对于淮南高灰熔点煤,该试验条件下适合干排渣工艺的最佳气化温度为1 300-1 350℃.     

CH4-ZnO太阳能热化学制氢过程的数值分析

以文献中提出的SynMet太阳能反应器为基础,利用数值软件计算并分析了腔体温度、反应物进口速度和CH4-Ar体积比对反应效率的影响.结果表明:当腔体温度在1450K以上,反应物进口速度低于1m·s-1时,反应效率可达到90%以上;相对于腔体温度和反应物进口速度,CH4-Ar体积比对反应效率的影响较小,基于经济及安全方面的考虑不应超过1:1.     

CO2气氛下生物质气化制氢的数值分析

生物质气化制氢有重要的工业应用价值,本文采用ASPEN PLUS软件数值模拟了稻壳在流化床中的气化过程。本次模拟运用吉布斯自由能最小化原理,选择RGibbs和RYield模块,采用CO2作为气化剂,计算获得了气化温度、CO2质量流量、CO2和稻壳质量比和碳转化率对产氢率的影响规律。结果表明：在CO2质量流量为200kg/h时,H2的生成率高达43%。随着CO2/B增加,CO和CO2体积分数逐渐升高,CH4体积分数下降,H2体积分数在不同的气化温度下趋于平稳（600~700℃）或下降（800~1000℃）。随着气化温度升高,碳转化率增加;随着CO2和稻壳质量比的升高,碳转化率下降。     

杨木微波热解产气特性实验研究

以杨木为研究对象,利用自行设计的钟罩式生物质微波热解实验装置,研究杨木在不同微波功率下热解的产气特性,探讨微波功率和热解终温对热解过程产气成分、产气率和热值的影响规律,并引入热解气化效率概念。实验结果表明:在不同温度段,杨木微波热解产生的气体各组分体积分数的相对大小有差异,微波功率增加,对CO、CO2和CH4的产生起到一定的促进作用,而对H2的产生影响不明显。随着热解终温的升高,热解产气中CO、CO2、CH4和H2的体积分数均有所增加。提高微波功率和热解终温均可提升热解产气率,增大产气热值峰值,提高热解气化效率。     

定壁温下甲烷自热重整产氢暂态特性数值模拟

采用甲烷自热重整的详细反应机理,通过数值模拟的方法研究了恒壁温、微型直通道内的CH4、O2、H2O镍基催化剂上的自热重整反应。重点分析了混合物组分及质量流量对自热重整产氢暂态特性的影响。结果表明,在较高温度下,微型反应器出口H2产量达到最大值所需的时间受混合气质量流量影响较大,而受混合物组分影响很小;氢气产量达到稳定所需的时间随H2O、CH4摩尔比的增大而缩短,随O2/CH4摩尔比的增大而增长。CH4/O2/H2 O摩尔比为1∶0.5∶3.5时,氢气体积分数可在90 ms时稳定于54%。     

脉动频率对低浓度瓦斯脉动燃烧影响的试验分析

脉动燃烧是低浓度瓦斯的有效利用方式,利用试验的方法分析了脉动频率对低浓度瓦斯燃烧的影响.试验结果发现；频率为99 Hz至120 Hz之间的脉动燃烧不仅可以降低贫燃极限,实现瓦斯在5%浓度下稳定而充分的燃烧,而且在相同温度下提高了瓦斯燃烧效率,污染物的排放也得到了改善.     

Oxy-steam气氛下低热值燃气燃烧特性研究

利用Fluent软件对高炉煤气在Oxy-steam气氛下的燃烧进行数值模拟,分析了水蒸气体积分数对高炉煤气燃烧温度、炉内温度分布、烟气组分体积分数、NOx体积分数以及烟黑体积分数的影响.结果 表明:在Oxy-steam气氛下燃烧时,由于水蒸气比热容较N2更高,且存在大量的OH和H基团,高炉煤气的最高燃烧温度从1350 K下降至1290 K;与O2/N2气氛下的燃烧相比,在Oxy-steam气氛下燃烧时炉内温度分布更加均匀,CO燃烧更完全,炉膛出口处NOx和烟黑的体积分数均迅速减小;随着水蒸气体积分数的不断增大,炉膛出口烟气流速从0.55 m/s减小至0.505 m/s;与在O2/N2气氛下的燃烧相比,在Oxy-steam气氛下炉膛出口H2和CH4摩尔分数略增大.     

双介质NTP反应器性能试验及空气放电产生NO_x的机理分析

为研究双介质阻挡放电型低温等离子体反应器的性能,对自行设计的双介质阻挡放电型低温等离子体反应器进行静态试验,分析了不同空气流量和工作电压对放电区域温度、NO、NO_2体积分数的影响,采集了不同空气流量和工作电压时放电区域的光谱信息,探讨了低温等离子体化学反应机理。研究结果表明:相同空气流量时,放电区域温度及光谱强度均随工作电压增大而增大,NO体积分数随工作电压呈线性增长关系,NO_2体积分数在空气流量为2L/min和4L/min时随工作电压增大而增大,在6L/min、8L/min和10L/min时几乎保持不变。相同工作电压时,放电区域温度随空气流量增大而减小,光谱强度几乎不随空气流量的改变而改变,NO体积分数随空气流量增大而减小,NO_2体积分数先随空气流量增大而减小,当空气流量大于6L/min后趋于稳定。     

工质及隔热层对废弃油井单井地热发电的影响

以利用废弃油井进行地热发电为研究对象,通过数值模拟的方法,主要研究混合工质相对于单一工质在地热发电上的优势,以及隔热层的厚度和热导率对地热发电的影响。研究结果表明:混合工质HFC437a的发电效率高于单一工质HFC134a在1.2%,隔热层热导率的增加会降低工质的出口温度以及发电量,同时在流量一定的情况下,隔热层厚度的增加则会提高地热发电的效率。