微富氧燃烧技术下氨法脱碳试验研究

针对微富氧燃烧下烟气组分（CO₂体积分数约30%~40% ）,利用填料塔进行了氨法脱碳试验研究,考察了烟气CO₂浓度、氨水浓度、吸收液pH值、氨水流量、烟气温度、烟气流量等因素对CO₂脱除率的影响。试验结果表明：① 随氨水浓度、吸收液pH值、氨水流量增加以及填料增多,CO₂脱除率升高,但在pH值=10.5时出现一定波动;② 烟气温度为50 ℃时,CO₂脱除率最高;③ 当氨水中NH₃质量分数大于4%时,烟气中CO₂脱除率达90%以上,微富氧燃烧条件下,单位质量氨（1 kg NH₃）对烟气中CO₂吸收质量为0.32 kg,脱碳效率是常规燃烧条件下的2倍多,因此采用微富氧燃烧有利于缩小吸收塔和再生塔的体积、降低能耗。     

C4F7N/CO2/O2混合气体PD作用下气体和固体副产物生成特性

C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体以其优异的环保和绝缘性能成为目前最具潜力替代SF₆应用于电力工业的气体绝缘介质。尽管O₂的加入可以在一定程度上提升C₄F₇N/CO₂混合气体的绝缘性能和化学稳定性,但O₂加入及其体积分数变化对混合气体局部放电(partial discharge,PD)作用下气体和固体副产物生成特性的影响规律尚不清楚。因此通过针–板电极模拟设备内的金属突出物缺陷开展C₄F₇N/CO₂/O₂ 96 h PD及其分解特性试验。研究发现C₄F₇N/CO₂混合气体中加入体积分数2%～4%的O₂可以显著抑制大部分副产物的生成,O₂体积分数大于6%时每秒累积放电量和平均放电...     

煅烧沸石咪唑骨架吸附烟气CO2促进节旋藻生长固碳

利用藻类生物捕集CO₂是一种很有前景的减排烟气CO₂的方法,但是烟气CO₂在藻液中停留时间短,向溶解无机碳的转化困难,限制了藻细胞的生长固碳。通过煅烧不同时间的锌沸石咪唑骨架来制备CO₂吸附剂,利用不饱和金属活性位点吸附CO₂并促进CO₂向HCOO₃^-的转化,为藻细胞的生长固碳提供充足的溶解无机碳。结果表明:煅烧6h得到的吸附剂拥有最大的比表面积和孔容积有利于CO₂吸附和转化,可提高藻液中HCOO₃^-浓度55.7%,使得钝顶节旋藻的光能利用效率在99.99%煤化工烟气CO₂条件下增加了2.43倍,培养时间从7天缩短至5天,生物质产量提高了74.7%,CO₂固定速率提高了93.7%,为微藻减排烟气CO₂提供了新思路。     

富氧燃烧模拟烟气石灰石-石膏湿法脱硫试验研究

为了研究富氧燃烧情况下烟气石灰石-石膏湿法脱硫系统的效率,在自行搭建的富氧燃烧烟气石灰石-石膏湿法脱硫实验台上进行脱硫试验,通过控制脱硫系统中的CO₂浓度（体积分数14%、60%、70%、80%和90%）,研究富氧燃烧气氛下不同烟气流速、液气比、入口SO₂浓度以及浆液pH值对SO₂脱除特性的影响。发现随着烟气流速和入口SO₂浓度的增加,液气比和浆液pH值的减小,脱硫效率逐渐减小,系统中CO₂浓度越大,脱硫效率越小;对不同CO₂浓度气氛和浆液pH下的石膏晶体进行粒度分析和SEM电镜扫描,发现浆液pH值和CO₂对石膏的结晶并不会产生明显的影响。     

空气掺混CO2对CH4燃烧特性影响

采用数值模拟对空气掺混CO₂后与CH₄的燃烧特性进行了研究,分析不同CO₂掺混率对燃烧室温度场、速度场及污染物NO_x排放的影响。结果表明:提高CO₂掺混率,燃烧室高温区面积减少,最高温度降低,出口温度也逐渐下降;燃烧室回流区面积减小,不同径向截面处的轴向速度峰谷差降低,平均轴向速度逐渐下降。综合空气掺混CO₂后与CH₄完全燃烧的流场特性,认为该燃烧室模型对应的最佳CO₂掺混率为10%。     

CO2体积分数对燃煤细颗粒物在水汽环境中凝结长大的影响

为研究燃煤烟气中CO₂体积分数对细颗粒物在水汽环境中凝结长大效果的影响,建立了计算模型并搭建了实验平台,分别从理论计算和实验研究两方面探讨了CO₂体积分数对细颗粒物凝结长大效果的影响。结果表明:随着CO₂体积分数升高,混合烟气的热、质扩散系数均降低,生长管内平均过饱和度增加,细颗粒物长大效果明显;管壁温度越高,随着CO₂体积分数的提高,细颗粒物粒径越大。     

C4F7N/CO2/O2混合气体局部放电起始电压的试验研究

研究C₄F₇N/CO₂/O₂环保绝缘气体的局部放电特性，可为环保型气体绝缘电气设备的设计制造及运维提供技术支撑。为此，利用针–板电极研究了极不均匀电场中C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体的交流局部放电起始电压(partial discharge initial voltage,PDIV)，并分析了O₂的体积分数、气压以及电场不均匀系数对其PDIV的影响。试验结果表明：在0.15～0.25 MPa气压范围内，C₄F₇N/CO₂混合气体中加入O₂体积分数不宜超过4%；而在0.35～0.65 MPa气压范围内，3种O₂占比中，在C₄F₇N/CO₂混合气体加入体积分数为4%的O₂的方案相对最优。混合气体的P...     

富氧燃烧气氛石灰石溶解特性研究

在实验室小型试验台上研究富氧燃烧气氛下湿法脱硫用石灰石溶解特性,研究结果表明：较高的CO₂浓度对石灰石的溶解有促进作用,CO₂体积分数在80%时,石灰石的溶解速率明显增大;在相同的pH值情况下,CO₂浓度越高,石灰石的溶解速率越快。在pH=4.5时,低浓度CO₂气氛比高浓度CO₂气氛下溶解时间增加70 min,CO₂浓度对溶解速率的影响比较明显。     

1 000 MW超超临界锅炉低NOx 燃烧技术改造及性能优化试验

为降低NO_x排放,某电厂对其1 000 MW超超临界锅炉进行了低NO_x燃烧技术改造。改造后锅炉NO_x排放质量浓度较改造前降低42%,但CO排放质量浓度、飞灰含碳质量分数较改造前均有上升。在分析改造前后锅炉燃烧工况变化的基础上进行了燃烧调整试验,通过改变省煤器出口O₂体积分数、二次风配风方式、OFA风量和SOFA风量,研究了不同工况下锅炉燃烧及NO_x排放特性。调整后锅炉在高负荷下CO排放质量浓度降至100 mg/m³以下,飞灰含碳质量分数降至1%以下。     

生物质在增氧气氛下燃烧行为的研究

研究了3种生物质在不同O₂摩尔分数的O₂/N₂气氛下的着火特性,其中生物质粒径为500～700μm, O₂摩尔分数为21%、30%、50%、70%和100%。结果表明:O₂摩尔分数决定了生物质着火机理的转变,随着O₂摩尔分数的升高,稻谷壳、竹子和黄豆秆的着火机理分别在100%、70%和30%O₂摩尔分数下由均相着火转变为非均相着火。O₂摩尔分数能影响3种生物质的着火距离及燃尽时间,并且着火距离和燃尽时间均随O₂摩尔分数的增加而减小。     

基于TDLAS的H2S高温反应特性实验研究

电站锅炉在低NOx燃烧过程中因锅炉内还原性气氛浓度较高,会产生较多H₂S气体。针对H₂S因具有易燃、强腐蚀性、剧毒性而可能对火电厂造成多种危害的问题,采用可调谐二极管激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)方法结合多通池和计算机搭建低气体摩尔分数在线测量系统,实现了对混合气体中摩尔分数在10^–6量级H₂S的精确在线测量,并利用该测量系统进行了H₂S高温反应实验,探究实验温度和混合气体中O₂摩尔分数对该反应的影响。实验结果展示了压力为80kPa、O₂摩尔分数为0～5%的条件下,H₂S开始发生化学反应的温度随O₂摩尔分数变化的变化规律,整体而言,混合气体中O₂摩尔分数越高,H₂S开始发生化学反应的温度越低。实验结果可以为锅炉烟气中H₂S的生成、转化和危害控制...     

C4F7N/CO2/O2混合气体交流电晕放电分解特性

为研究环保型C₄F₇N/CO₂/O₂三元混合气体放电分解特性，开展了不同O₂体积分数的C₄F₇N/CO₂/O₂三元混合气体交流电晕放电分解试验，主要分解产物包括CF₄、C₂F₆、C₃F₆、C₃F₈、C₆F₁₄、CNCN和CF₃CN,CF₄、C₂F₆和C₃F₈等饱和类碳氟气体生成量较高，不饱和类碳氟气体C₃F₆生成量较低。O₂的加入能显著抑制气体分解，O₂体积分数为4%的混合气体在6...     

基于HJ 75—2017标准与核算指南的燃气机组碳排放监测方法仿真对比分析

准确掌握燃气机组碳排放情况是保证碳交易的保障之一。不少燃气机组开始加装在线气相色谱装置,使燃料端实时监测也成为了一种可能,同时对于未加装CO₂监测系统或存在设备空间已满的机组,则通过O₂体积分数折算进行实时监测是可行路径之一。但不论采用直测还是折算监测方法,在前后端连续监测数据的偏差问题分析上,目前仍然缺乏足够的研究。因此,针对短期内不具备CO₂直测能力的机组,以某F级燃气-蒸汽联合循环发电机组历史数据为仿真对象,基于烟气O₂体积分数数据换算和燃料在线气相色谱数据进行连续仿真监测分析。结果发现：不同监测方法的月度数据之间没有一致性的大小排序关系,相对偏差有正也有负,年度数据相互偏差均小于5%;δ RD,R,fluegas-flue-h与烟囱出口烟气排放连续监测系统(continuous emission monitoring system,CEMS)O₂体积分数相关性最高;该机组的碳排放偏差主要集中在负荷率55%以上的稳燃段;烟囱出口CEMS O₂体积分数...     

生物质焦炭颗粒气化过程模拟与分析

生物质能源的合理利用对减少环境污染和碳减排具有重要意义。本文利用气化过程的随机孔模型为工具,进行了半焦颗粒气化过程的数值计算,并对半焦气化的相关准则数进行了分析。结果表明:在1 123 K气化温度下,颗粒半径小于0.26 mm时气化过程由化学反应过程控制,颗粒半径在0.26~1.45 mm范围时由化学反应过程和CO₂扩散过程共同控制,当颗粒半径大于1.45 mm时,由CO₂扩散过程控制;气化温度在973~1 223 K时,随温度升高,CO₂的扩散过程对反应速率的影响逐渐增大,温度超过1 223 K时,CO₂扩散过程成为影响气化反应速率的主要因素。在实际气化中,可以采取减少焦炭粒径的方法加速气化过程,粒径应当控制在1.45 mm以下;如果颗粒粒径小于0.26 mm时可采取升高气化温度的方法加速气化,防止气化速率完全由CO₂扩散过程控制;对于1 mm焦炭颗粒,应当保持气化温度低于1 223 K。     

浸渍法制备的固态胺CO2吸附剂吸附性能

控制和减缓化石燃料电厂的CO₂排放对于缓解大气中CO₂浓度的持续上升具有重要意义。作为一种燃烧后CO₂ 捕集技术,固体CO₂吸附剂具有低能耗、弱腐蚀性、易再生等优点,在CO₂减排领域有着广泛的应用前景。介绍浸渍法制备的固态有机胺吸附剂对CO₂的吸附性能,着重介绍载体性质、有机胺负载量、温度和烟气含水量等因素对固态胺吸附剂吸附性能的影响,并对其机理进行了分析。此外,对比了不同固态胺吸附剂在75 ℃下对CO₂的吸附能力。分析认为,相对于其他类型的CO₂固体吸附剂,固态胺吸附剂较适用于从高温湿烟气中捕集CO₂。     

焦载体下CH4及CO2气氛对低阶煤流化床热解特性的影响

以新疆润北煤为研究对象,在小型鼓泡流化床上开展了热解实验,结合气相色谱、SEM等表征手段对热解产物及其特性进行了分析,考察了以半焦为热载体不同热解温度条件下CH₄和CO₂气氛对煤炭流化床热解特性的影响。结果表明:由于煤半焦促进了CH₄和CO₂的重整反应,CH₄/CO₂混合气氛下热解产气率与单一气氛相比有所减少,减少幅度随温度和CO₂体积分数提高而增加;同时,热解温度为600 ℃以上时,CO和H₂产率随着CO₂体积分数的提高和温度的升高而明显增加,相应的热解水产率也明显增加;随着温度升高,受CH₄裂解、CH₄与CO₂重整及CO₂与碳的气化等反应的影响,CH₄/CO₂混合气氛下焦油产率有所增加,在热解温度600 ℃左右时焦油产率最高的同时增加幅度也较大;受CH₄裂解反应积碳以及CO₂和半焦的气化反应等过程的影响,CH₄气氛下半焦产率增加,CO₂气氛下半焦产率降低;CH₄/CO₂混合气氛下半焦产率及特性同样有明显的变化,且随热解温度升高变化更大;较低体积分数CO₂（6%）时,CO₂促进CH₄裂解积碳,其影响大于CO₂与碳的气化反应,半焦产率提高且半焦孔隙变小,表面变粗糙;而随着CO₂体积分数提高时（增加到15%）,CO₂与碳的气化作用增强,使得半焦产率反而明显减少且孔隙变大。     

不同含水率下电—热耦合应力对油纸绝缘界面小分子气体扩散特性的影响机制

油纸绝缘在实际运行过程中，受到电—热耦合应力作用，其内部产生的气体以气泡的形式从界面处析出，造成局部放电甚至绝缘击穿，危害变压器的运行安全。文中通过搭建油纸绝缘电—热耦合实验平台，分别对不同温度、不同电场强度以及不同含水率条件下的油纸绝缘模型进行实验，实验结果表明，随着电场强度以及含水率的提高，气泡析出的起始温度逐渐下降。由此进一步建立油纸绝缘界面分子动力学仿真模型，以绝缘纸老化裂解过程中产生较多的CO₂为例，对其在油纸绝缘界面处的聚集状态、相对浓度，扩散系数，氢键作用以及自由体积分数进行了研究。模拟结果表明，升温提高了自由体积分数，促进了CO₂分子的布朗运动，较多CO₂分子扩散至界面处与绝缘油中，扩散系数提高了187.96%。相同温度作用下，随着电场强度的增大，CO₂分子与其他分子间形成的氢键数量减少，导致CO₂受到的分子间作用力减小，290 K时，电场从50 kV/m增大到200 k V/m时，扩散系数平均提高了90.41%;360 K时，提高14.02%。含水率的提高使得...     

典型电场下C4F7N/CO2/O2混合气体工频击穿特性研究

研究表明O₂可以抑制C₄F₇N/CO₂混合气体的分解,从而提升气体工程应用可靠性,但C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体绝缘特性相关研究较少。为评估O₂对C₄F₇N/CO₂混合气体工频绝缘特性的影响,该文搭建了击穿试验平台,获得了典型运行气压、O₂含量和电场形式下的工频击穿电压。结果表明随着气压增加,1mm气隙准均匀电场下的C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体击穿电压接近线性增长,而在稍不均匀和极不均匀电场下呈现一定的饱和增长趋势,6mm气隙极不均匀电场下则呈现N形变化规律。C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体击穿电压对较高气压和较长气隙下的极...     

不同高温气氛热解生活垃圾的传热及反应特性

在立式热解炉中进行垃圾热解气化实验,研究加热气体组分、预热温度、加热温度等对热解过程的影响。实验结果表明：在热解过程中CO₂的存在有利于热解的进行,并且能够在一定程度上提高气相和液相产物的品质;有效传热系数随着预热温度和加热温度的升高而增大。在相同的预热温度和加热温度时,相比于N₂、N₂/CO₂气氛,CO₂气氛下的有效传热系数有所增加。在预热温度为300℃、加热温度为800℃时,N₂、CO₂、N₂/CO₂ 3种气氛下的有效传热系数分别为181.24 W/(K·m³)、244.87 W/(K·m³)、228.46 W/(K·m³), CO₂的存在有利于热量从加热气体向物料传递。     

O3 /NaClO气液相氧化吸收剂同时脱硫脱硝试验研究

提出以O₃/NaClO为复合吸收剂对火电厂烟气进行同时脱硫脱硝的方法,研究了该方法在不同条件下的脱硫脱硝效率。模拟实际工况,给定SO₂与NO的初始质量浓度分别为600 mg/m³ 和500 mg /m³。模拟试验结果表明：在臭氧投加量为5.35 g/h,NaClO摩尔浓度为15 mmol/L,吸收液初始pH值为5,液气比为50 L/m³,反应温度为50 ℃时,脱硫和脱硝效率分别可达97.04%和95.08%。所研究的方法工艺操作简单,脱除SO₂和NO_x速度快,不存在堵塞、结垢等问题,若能有效降低O₃的生产成本,则具有较好的实用意义和推广应用前景。