生物质制氢及用于区域供能的可行性分析

生物质制氢是一种具有广阔应用前景的生物质能利用方式。介绍CO_2吸收增强气化工作原理及特点。基于该技术,以生物质为原料基于输运床气化技术构建生物质氢、热、电联产系统,探讨生物质氢、热、电联产系统流程。采用ASPEN软件对系统进行模拟,通过分析气化温度、钙碳比、水碳比对CO_2吸收增强气化的合成气中各组分摩尔分数和氢气产量的影响,得到适宜的气化反应器工作参数为:气化温度为1 073～1 098 K,钙碳比为0. 6～2. 0,水碳比为2. 00～2. 75。分析该系统用于区域供能的可行性,根据生物质收购半径,预测通过消纳区域内生物质,可产氢气量及发电量、供热量和可驱动燃料电池公交汽车数量。按收购半径96 km计算,每年可收集的生物质大约28×10~4t。气化反应器给料量取31 963. 5 kg/h,钙碳比取1,水碳比取2. 25,气化温度取1 073K,气化压力(绝对压力)取2 MPa,得到生物质氢、热、电联产系统参数输出。系统产生的氢气可用于分布式燃料电池热电联产系统或驱动燃料电池汽车。如果所产氢气用于驱动燃料电池汽车,可供应500辆燃料电池公交汽车,供热面积达54. 35×10~4m~2。如果所产氢气全部作为分布式燃料电池热电联产装置燃料,可供热105×10~4m~2。     

甲烷蒸汽重整制氢反应路径研究

利用CFD建立了合理的重整管模型,在进口气体614℃、2 944 kPa,水碳比为2. 97的实验条件下进行甲烷蒸汽重整制氢的模拟计算,分析得到了由CH_4生成H_2的反应路径,研究了进口气体温度对反应路径的影响。研究结果表明:在甲烷蒸汽重整制氢反应中,CH_4首先裂解为CH_3,CH_3合成C_2H_6,C_2H_6通过逐步的脱氢反应生成氢气;或者CH_3转化为CH_3OH,CH_3OH发生一系列的脱氢反应生成氢气。从净反应速率来看,反应的重要中间产物CH_3和CH_3OH沿重整管轴线方向先生成后消耗,故其摩尔分数沿轴线方向先升高后降低。进口气体温度从600℃升高到1 000℃,氢气的产率从44. 91%提高至50. 21%。温度超过900℃时,基元反应R60和R112速率的显著减小使CH_3脱氢及其转化为C_2H_6的过程受到阻碍,R100速率依旧增大使得更多的CH_3转化为CH_3OH; C_2H_6所参与的部分脱氢反应路径强度减小,更多的氢气通过CH_4直接脱氢和CH_3OH逐步脱氢生成。     

二甲醚掺氢低压层流预混火焰

利用同步辐射真空紫外光电离结合分子束取样质谱技术,研究了当量比为1.5,燃料掺氢体积分数为0%、40%和80%的二甲醚/氢气/氧气/氩气低压层流预混火焰。测量了火焰温度曲线和火焰物种的摩尔分数分布曲线,分析了掺氢对火焰温度、燃烧主要产物CO和CO2以及主要燃烧中间物CH2O、CH3、C2H2和C2H4的影响。研究结果表明:在低压预混二甲醚/氢气/氧气/氩气火焰中,随着掺氢比的增大,火焰温度逐渐降低,火焰中CO、CO2、CH2O、CH3、C2H2和C2H4的摩尔分数逐渐减小;在后火焰区,CO与CO2的摩尔分数比随着掺氢比的增大而减小,说明掺氢有利于CO氧化成CO2,促进二甲醚完全燃烧。     

水煤浆与天然气共气化热力学模拟

为了降低生产成本,减少CO_2排放,实现n(H_2)/n(CO)可调,将水煤浆与天然气进行联合转化。从热力学角度对共气化过程各反应的竞争能力进行了分析。利用Aspen Plus软件对该过程进行了模拟,分析了氧气进料流量、天然气进料流量对气化炉出口温度、气体摩尔组成、合成气摩尔分数、n(H_2)/n(CO)的影响。计算了多种不同进料流量下的出口参数,通过对这些数据进行筛选,得到气化室出口温度在1 340~1 360℃之间,n(H_2)/n(CO)大于1.15,合成气摩尔分数大于0.72时的天然气和氧气的进料流量。     

在超临界水中由城市污泥制取富氢气体的研究

以城市污泥转化为富氢气体为目的,使用超临界水(SCW)间歇反应器,在反应温度为500～650℃、压力为22.8～37MPa、停留时间为1～36min以及水料比为2.6～6的条件下,考察了城市污泥在超临界水中生成的气体组分及产率.试验结果表明,反应温度和水料比对污泥转化的影响较大.当温度由500℃提高到650℃时,氢气产率由16.54 mL/g上升到62.4 mL/g;当水料比由2.6提高到6时,氢气产率提高了1倍多.与温度相比,压力和停留时间对污泥转化的影响不大.     

扩散层材料对制氢速率的影响

电解水制氢可有效制取氢气作为绿色能源,而该制氢过程中扩散层材料对制氢速率有一定影响。本文详细阐述了电解水过程中扩散层的特征及需求,在微米级别下利用KEYENCE形状测量激光显微系统对碳纸和西格里扩散层的形态进行观测分析,并通过固体聚合物电解池装置对碳纸和西格里扩散层材料进行性能测试。观测及实验表明:碳纸表面粗糙,具有良好的导电性及空隙率,但其质地轻脆易碎,无弹性和韧性;西格里扩散层表光滑,柔软且具有韧性,有良好导电性,厚度碳纸厚度的一半,但其孔隙率不足;制氢量上,西格里扩散层明显高于碳纸,但二者制氢速率不随温度升高而明显缩小,二者制氢速率的差值没有明显缩小;在制氢能效比上,西格里高于碳纸,且西格里价格相对经济适用。     

LNG制氢加氢一体站技术方案分析

提出一种使用LNG为原料和燃料现场制氢加氢站设计技术方案,解决了依靠氢气气瓶车运输效率低的问题。设计了LNG的冷能综合利用方案以及CO_2捕捉和再利用方案,设计了天然气制氢气装置维护期间氢气不间断供给方案,预留设计了70 MPa加氢功能。结合案例,介绍LNG制氢加氢一体站工艺流程、总平面设计、主要设备,讨论产品氢气的标准。对氢气标准进行对比分析,建议加氢站将GB/T 37244—2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》作为氢气的标准。     

模拟生活污水的厌氧发酵生物制氢研究

采用经高温热处理后的UASB反应器污泥为种源，通过序批式试验研究了模拟生活污水的厌氧发酵产氢效果，探讨了初始pH值、搅拌等条件对生物厌氧发酵产氢的影响。研究表明，在污泥接种量为6gVSS／L、进水COD为250mg／L、HRT为12h、反应器温度为32℃、控制初始pH值为6时，产气量为0．02L／（L·d）且连续稳定，氢气含量高达90％。间歇振荡可以提高发酵气体中的氢气含量，厌氧发酵生物制氢过程可以在5h左右内完成。可见，利用生活污水进行厌氧发酵制氢是可行的。     

光伏发电制氢技术

该文对目前国内企业通常使用的常规水电解制氢、氨分解制氢、天然气制氢、甲醇裂解制氢,以及极具应用前景的光伏发电制氢五种制氢工艺进行了简要介绍,同时结合实际案例对这五种工艺做出技术经济比较,并根据企业实际使用情况以及国内能耗双控现状、碳中和目标,提出光伏发电制氢正好可以实现"绿电"制氢,同时能大幅降低水电解制氢企业运行费用...     

自备制氢加氢站技术方案分析

以某加氢站为例,根据供氢方式及自备制氢氢气的用途,设计2种技术方案。方案1:供氢方式采用自备制氢系统和氢气长管拖车运输,2种方式互为备用关系,不同时进行,自备制氢系统既作为该加氢站的气源,又可给氢气长管拖车充装,作为其他加氢站的气源。方案2:供氢方式采用自备制氢系统和氢气长管拖车运输,两种方式互为备用关系,不同时进行,自备制氢系统不给氢气长管拖车充装,仅作为该加氢站的气源。对技术方案从总平面布置、建站等级、工艺流程、消防给水系统、氢气纯度方面进行分析。     

焦炉煤气制甲醇的工艺技术研究

焦炉煤气制甲醇的硫是干法脱硫的主要目标,加氢转化有机硫并防止发生甲烷化副反应是加氢转化脱硫的技术难点,组合式两级转化、两级吸收是精脱高浓度有机硫的优选方案.催化部分氧化工艺是目前焦炉煤气烷烃转化的主要技术手段.及时移走反应热以防止合成催化剂过热失活同时副产高品质蒸汽是甲醇合成反应器的基本技术要求.低压法合成甲醇催化剂的活性与选择性是决定甲醇合成效率和副反应产率的关键.     

焦炉煤气变压吸附制氢工艺的应用

结合工程实例，论述了焦炉煤气变压吸附制氢技术的基本原理、工艺流程及应用效果。     

焦炉煤气化工利用方案选择

介绍了焦炉煤气制甲烷联产氢气、制甲醇的工艺流程,探讨了开发中的焦炉煤气制甲烷的工艺。     

脱硫剂箱内间歇性再生技术的应用

根据焦炉煤气生产净化实际运行情况,采用箱内间歇性再生技术,解决了脱碌箱出口硫化氢含量过高的问题,提高了脱硫效率,保证了安全运行。     

CO低温变换工艺在燃气生产的应用

论述了CO变换工艺的选择及流程,生产操作过程中温度、汽气比、系统阻力、煤气变换量的控制,变换效率及能耗情况。所采用的CB-3型催化剂耐硫,低温活性好,活性温度范围宽。实际生产表明,该工艺变换效率高,能耗低。     

热回收炼焦工艺技术的清洁生产

热回收炼焦技术采用炼焦负压操作和热回收工艺,炼焦产生的焦炉煤气、化学产品和有害物质在焦炉内充分燃烧,从生产工艺上制止了炼焦烟尘外泄,杜绝了污水的产生。污染物的排放远远低于国家标准,保护了环境和人民健康,实现了炼焦行业的清洁生产。     

Efficiency analysis of a solar photovoltaic array coupled with an electrolyser power unit: a case study

Hydrogen as an energy carrier is one of the most potential candidates for clean energy and can be produced by water electrolysis. The use of 10?kW photovoltaic arrays for supplying a 5?kW electrolyser which consists of 10 series-connected electrolyser stacks and a 28% alkaline (KOH) solution electrolyte has been investigated at the Taleghan renewable energies site in Iran. The hydrogen produced by the electrolyser provides energy for the 1?kW polymer electrolyte membrane fuel cell, which meets the load when the solar energy is insufficient. Variations of the solar radiation intensity, the hydrogen production rate, the solar hydrogen efficiency and the overall efficiency of the solar hydrogen energy unit were monitored in detail. The overall energy efficiency was found to range from 0.93% to 5.01%. The obtained results demonstrate the great potential of such a power system for producing and storing energy in a solar-belt country like Iran.     

大容积焦炉砌筑的实践经验

从耐火材料的质量管理、焦炉本体的砌筑、炉门、上升管、火床的砌筑及与焦炉本体砌筑相关问题等方面总结了焦炉砌筑的经验.     

Effect of anaerobic reactor process configuration on useful energy production

The effect of reactor process configuration on anaerobic production of useful energy (hydrogen and methane) from a complex substrate was investigated for the following reactor systems: suspended growth, two-phase mixed, two-stage mixed, upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor, and two-phase UASB. The mixed two-phase and two-stage configurations yielded the highest specific energy productions of 13.3 and 13.4 kJ/g COD fed, respectively. Reactor process configuration influenced microbial pathways in acidogenic reactors in that butyrate was the predominant volatile acid in phased configurations, whereas acetate was predominant in the staged configuration. The UASB reactor achieved the highest average daily energy production per reactor volume of 101 kJ/L reactor-d. All reactor configurations achieved high COD removals on the order of 99%. However, hydrogen represented only 3% of the total energy produced by the two-phase mixed and two-phase UASB configurations. Theoretical analysis revealed that the maximum specific energy production by the two-phase suspended-growth configuration is only 9% higher than that for a single-stage mixed reactor. Consequently, the production of hydrogen from complex substrates in these process configurations does not seem to be justifiable solely from an energy point of view. Instead, it is suggested that phased anaerobic systems should be considered primarily for improved process stability whereas resultant hydrogen production is of secondary benefit.     

Influence of spark timing on the performance and emission characteristics of gasoline–hydrogen-blended high-speed spark-ignition engine

This article experimentally investigates the effect of spark timing on performance and emission characteristics of high-speed spark-ignition (SI) engine operated with different hydrogen–gasoline fuel blends. For this purpose, the conventional carbureted SI engine is modified into an electronically controllable engine, wherein an electronically controllable unit was used to control the ignition timings and injection duration of gasoline. The tests were conducted with different spark timings at the wide open throttle position and 3000 rpm engine speed. The experimental results demonstrated that brake mean effective pressure and engine brake thermal efficiency increased first and then decreased with the increase in spark advance. Peak cylinder pressure, temperature and heat release rate were increased until 20% hydrogen addition and with increased spark timings. NO_x emissions were continuously increased with the increment in both spark timings and hydrogen addition, whereas hydrocarbon emissions were increased with spark timings but decreased with hydrogen addition. CO emissions were reduced with the increase in spark timing and hydrogen addition.