O2/CO2/H2O气氛下CO燃烧机理的分子动力学模拟研究

采用反应分子动力学(ReaxFF MD)模拟方法研究了O₂/CO₂/H₂O气氛下CO的燃烧。结果表明：根据化学平衡原理,高浓度CO₂抑制CO的氧化,同时CO₂在高温下参与反应CO₂+H—→CO+OH,进一步抑制CO氧化。在较低温度条件下,较高浓度H₂O的三体效应显著,抑制了CO氧化。另一方面,在较高温度条件下,H₂O参与的H₂O+H—→H₂+OH和H₂O+O—→OH+OH反应占据其化学作用的主导地位,进而促进CO氧化。随着O₂浓度的增加,CO的氧化速度加快。     

O2/CO2气氛下考虑斯蒂芬流的碳粒燃烧模型

针对富氧燃烧中的O2/CO2气氛,考虑表面氧化反应、表面还原反应和斯蒂芬流,建立了新的碳粒燃烧理论模型.实验表明,与未考虑斯蒂芬流的模型相比,该模型的预报结果与实验值符合得更好.对斯蒂芬流影响的分析计算显示,无论斯蒂芬流存在与否,燃烧速率均随氧体积分数(20%和30%)、粒径(100～240,μm)、表面温度(1,750～1,900,K)、环境气体温度(1,200～1,400,K)的增大而增大,但由于斯蒂芬流阻碍了反应气体向颗粒表面的扩散,减缓了反应进程,因此在本文计算条件下,新模型计算得到的燃烧速率比未考虑斯蒂芬流的情况低1/4～1/3.     

流化床O2/CO2燃烧（Ⅱ）-高氧浓度的中试研究

为给大型循环流化床O2/CO2燃烧系统在高氧气浓度下的燃烧提供参考,在燃烧室直径140 mm、高度6 000 mm的0.15 MW循环流化床燃烧试验系统上,在O2/N2气氛中,进行了煤在高氧浓度下的燃烧试验。实验结果表明,在一次风氧气浓度49.0%～53.3%、二次风氧气浓度50.8%～56.0%时仍可以安全、稳定燃烧。煤在燃烧过程中SO2收率为92.2%～94.0%,配风对SO2收率影响不大。不同风量配比下,NOx收率为6.71%～7.64%,N2O收率为5.13%～7.23%。降低一次风氧量,有助于降低NOx收率和N2O收率。推迟二次风加入时间,有助于降低N2O收率,但会使NOx收率升高。     

O2/CO2气氛下煤燃烧NOx排放特性的实验研究

利用管式电阻炉在O₂/CO₂气氛和O₂/N₂气氛下对煤粉燃烧过程中NO_x排放特性进行实验,研究在不同停留时间、炉内燃料/氧化学当量比、温度、氧浓度等因素对燃煤过程中NO_x放特性的影响,并对这两种燃烧方式下NO_x的排放特性进行对比。结果表明:在O₂/CO₂气氛下NO_x的生成量要远远低于O₂/N₂气氛下NO_x的生成量。随着停留时间的延长,NO_x沿程释放特性是先增大后减少。随着燃料/氧化学当量比的增加,NO_x排放浓度也呈现出先增加后降低的趋势。随着炉内温度的增加,2种气氛下NO_x的排放浓度均增加。随着氧浓度的提高,NO_x排放浓度增大。     

汽车用代用燃料CO2和有害排放生命周期分析

通过应用全生命周期分析方法,本文对各种代用燃料的CO2排放和有害排放进行了全面分析,为未来大规模推广会造成的环境影响给出量化评估结果。研究表明,煤基代用燃料CO2排放和有害排放都较高;电动汽车能减少油箱到车轮阶段的CO2和有害排放,但发电过程中大量使用煤炭又会造成大量的环境污染;汽油车温室气体排放量高,柴油车有害气体排放量大,在短期如果没有法规的限制和技术进步将会进一步影响环境;燃料电池是最清洁的能源形势,无论WTT阶段和TTW阶段,CO2和有害气体排放都很少。     

O2/CO2气氛添加CaCO3对徐州烟煤PM2.5排放的影响

采用管式炉研究了在O2/CO2气氛下添加CaCO3对PM2.5(空气动力学直径小于2.5,μm的颗粒物)排放特性的影响.试验采用荷电低压撞击器(ELPI)采集和分析燃烧后的PM2.5.结果表明,添加CaCO3是燃烧过程中影响PM2.5生成的重要因素.添加CaCO3后,生成PM1的数密度和质量浓度均降低,而PM1-2.5的数密度和质量浓度均略有增加,PM2.5粒径分布均呈双峰分布,峰值点分别出现在0.2,μm和2.0,μm左右.随着CaCO3添加质量分数的增加,PM2.5中的S、Pb、Cu、Na和K几种元素的浓度呈下降趋势.     

神华煤粉在CO2和N2高温气氛下SOx生成释放规律的研究

通过在固定反应床实验系统上,进行了不同燃烧气氛、不同氧气体积浓度、不同燃烧环境温度及不同颗粒粒径下神华煤粉的燃烧实验,在实验过程中对气体污染物SOx生成释放规律进行了研究。发现了CO2气氛下SOx呈现双峰现象,即在煤粉燃烧过程中,S元素转化成SOx的过程分为挥发分释放阶段和焦炭燃烧阶段。SOx释放过程中第一个峰的积分值占总积分值的百分比随着燃烧环境温度的升高而降低,即在较高的燃烧环境温度下SOx主要来源于无机硫化合物。在煤粉燃烧过程中,SOx生成释放曲线的2个峰值随着氧气浓度的升高而增加,SOx总生成量也略为增加;单位氧气消耗量生成的SOx(记为YSOx)随着燃烧环境温度的升高而升高;煤粉颗粒粒径对YSOx的影响规律不明显。高温1 600℃下,煤粉自固硫特性的作用下SOx的生成量与1 000℃时相当。     

高压O2/CO2气氛下煤焦理论计算研究

研究表明在6MPa压力,富氧浓度为30%的条件下的增压富氧燃烧的经济性可以达到最佳。在此气氛下用一个简单的燃烧模型对碳球燃烧的情况进行理论计算,与空气气氛下的燃烧情况作对比,得到增压富氧燃烧在煤粉的燃烧时间和对烟气捕集回收二氧化碳上的优越性。从而为增压富氧燃烧的进一步发展提供理论基础。     

O2/CO2气氛下生物质混煤燃烧SO2排放特性的实验研究

在水平管式炉上通过在线烟气分析仪研究了O2/CO2气氛下生物质混合比例、温度、燃烧气氛及氧浓度对生物质混煤SO2排放特性的影响规律。结果表明,O2/CO2气氛下,随着生物质混合比例的增大,生物质混煤SO2释放峰值减小,SO2排放完毕的时间减少,SO2的排放量降低;随着温度的升高,生物质混煤SO2的排放量增加。O2/CO2和O2/N2气氛下随着氧浓度的增大,生物质混煤SO2的排放量均增加。相同氧浓度时,O2/CO2气氛下生物质混煤SO2的排放量略小于O2/N2气氛下的情况,其降低幅度约为5%左右。     

固体氧化剂提高生物质燃料燃烧性能的研究

运用热分析手段考察了一种固态氧化剂M对粉末状生物质燃料燃烧性能的改善作用,对米糠、木屑两种典型粉末状生物质以空气为氧化剂和以M为氧化剂的燃烧过程进行了对比考察。研究结果表明,M能增加米糠和木屑的放热量,其增加比例分别为1．6倍和2、1倍;添加M能使米糠和木屑的最大燃烧速度由0．37mg／mg．min和0．49mg/mg.min提高到0．63mg／mg．min和1．21mg／mg、min,对应温度由292℃和319℃降低至280℃和278℃。     

O2/CO2气氛下石灰石脱硫特性的研究

在沉降炉中进行了石灰石的脱硫特性研究.表明用20%O2+80%CO2的混合气体作助燃气时比用空气作助燃气时有较好的脱硫效果,并能减少NOx的排放,是一种新的能同时控制CO2,SO2和NOx三种污染物的好方法.图8参8     

煤粉富氧燃烧CO2富集特性与NOx生成量模拟预测研究

分析了富氧下的煤粉燃烧特性、CO₂富集特性和NO_x生成特性,并模拟了CO₂富集和NO_x生成量的协同控制趋势。结果表明：与空气燃烧相比,富氧燃烧条件下CO₂富集分布与NO_x体积分数分布是负协同效应;不同O₂/CO₂体积分数比的富氧下,随着O₂体积分数的增加,炉膛出口的CO₂体积分数和NO_x体积分数都先上升到最大值后稍微下降,呈正协同效应,但出现拐点的O₂体积分数不同;CO₂富集到一定程度时,能有效抑制NO_x的生成量;在富氧条件下,可实现炉膛出口的高CO₂富集与低NO_x生成量的协同控制技术。     

不同粒径准东煤CO2强化水洗脱钠及燃烧特性研究

为探究不同粒径准东煤经过CO₂强化水洗后的Na脱除率以及燃烧特性的变化,利用连续式水洗装置,以高纯CO₂作为酸源对0.5～1 mm、>1～3 mm、>3～5 mm 3种粒径区间的准东煤样分别进行CO₂强化水洗1 h和6 h,使用X射线荧光光谱仪对试验样品的灰样进行分析,通过实验数据计算获得不同粒径准东煤CO₂强化水洗后的Na脱除率,并结合X-射线衍射分析结果得出其变化规律;然后采用扫描电镜和热重分析仪研究粒径>3～5 mm的煤样和原煤样的燃烧特性。结果表明：经CO₂强化水洗时间越长且粒径越小的准东煤,其Na脱除率就越高;经过CO₂强化水洗后煤样的着火温度和燃尽温度均略低于原煤样,燃烧特性有所提高。     

CO2/O2环境对柴油着火及燃烧特性的影响

为研究CO₂/O₂环境对柴油着火和燃烧特性的影响,以正庚烷为柴油表征燃料,利用CONVERGE计算了不同CO₂/O₂环境下正庚烷的着火和燃烧过程,并搭建了可视化定容燃烧弹试验平台进行了验证。使用高速摄影机记录了初始温度850 K,初始压力3 MPa,CO₂体积分数分别为35%、40%、50%和60%时正庚烷燃烧的自发光强度,利用CHEMKIN中定容均质反应器分析了CO₂物理和化学作用对着火的影响。研究结果表明：在CO₂体积分数35%时存在爆燃的现象,随着CO₂体积分数增长,着火延迟时间增长,着火位置远离喷嘴,稳态燃烧阶段火焰的长度和宽度也增大,CO₂体积分数在50%～60%之间时火焰自发光强度峰值明显下降;CO₂的物理作用抑制了着火,第三体作用对着火的促进作用大于直接参与反应对着火的抑制作用,造成CO₂的化学作用缩短了着火延迟时间,并且随着CO     

生物质固体成型燃料燃烧监测技术与设备研究

介绍了典型的生物质固体成型燃料自动燃烧器和成型燃料炉排式锅炉,分析了国家相关设备的热工性能检测指标、污染物排放监测指标及国内外成型燃料燃烧设备的监测系统的差距,指出我国目前存在的燃烧设备检测监测标准缺乏、不完善,监测设备独立、单一及未成系统等问题,提出提高燃烧效率,建立统一的评价标准等相关建议,以期为我国生物质固体成型燃料产业发展提供参考。     

替代燃料与煤混合燃烧的特点与应用前景

替代燃料与煤混合燃烧既可综合利用废物和煤炭资源，又能降低污染排放。阐述了替代燃料与煤混合燃烧的燃料特性、污染物排放和结渣特性，探讨了该技术目前的应用前景和存在的问题。     

缺陷态Bi2MoO6光热催化CO2和H2O还原成CO的性能

在不同温度下采用乙二醇溶剂热合成法合成Bi₂MoO₆催化剂(BMO-x,x=140、160、180),BMO-160在450℃下煅烧的样品为BMO。用XRD、BET、SEM、EDS、UV-visDRS、XPS、in-situ DRIFTS等表征方法研究其理化特性,建立BMO和BMO-x(x=140、160、180)催化剂的反应性能与孔道结构、材料形貌和缺陷空位的构效关系。结果表明,适宜的溶剂合成温度可以形成更高的孔隙率,调控氧空位的占比,有助于产生更好的催化性能。其中,BMO-160的CO产率更高,这是由于在160℃溶剂热合成温度下制备的样品形貌更优,氧空位占比适中。     

中国农村生物能源利用的CO2排放量估算与空间分析

中国作为世界能源消费大国,同时也是农业大国,其生物质能源利用在农村能源消费构成中占据很大比重。文章采用排放因子法对2010年中国各省(市\区)农村生物质能源利用的CO2排放量进行了估算,利用ArcGIS对估算结果进行空间分析,运用空间统计方法,在Geoda平台上分析各地区碳排放量的空间自相关性。结果表明:秸秆和薪柴的利用对农村生物能源利用的CO2排放量有重要贡献,沼气所占比例较小。在空间分布特征上,生物质能源利用的CO2排放量呈现出中西高、东南偏低的分布特征。     

25MW跨临界CO2离心压缩机设计

基于25 MW压缩CO₂电热储能系统参数要求,自主研制了跨临界CO₂离心压缩机。介绍了一维热力气动方案设计、轴向力平衡方案设计、三维气动性能校核、变工况特性分析、结构方案设计和轴系稳定性核算的情况,并通过CFX软件对压缩机气动性能进行了分析,结果表明：所设计的离心压缩机设计点喘振裕度大,等熵效率高,结构方案合理。