火焰合成Pt修饰CuO氧载体低温化学链燃烧特性

采用火焰喷雾热解方法(FSP)合成了Pt修饰CuO纳米氧载体材料(FSP-Pt/Cu O),首先通过XRD、SEM等表征手段分析了Pt/CuO的结构和组成;通过热重分析仪、化学吸附仪对比研究了FSP合成的CuO、Pt/CuO以及商用CuO纳米颗粒的化学链燃烧反应性能．结果表明,FSP-Pt/CuO氧载体材料与H₂、CO、CH₄的还原反应温度能够分别降低到200℃、105℃、290℃以下．进一步考察了H₂、O₂不同浓度对Pt/CuO氧载体还原、氧化特性的影响,并测试了Pt/CuO氧载体的低温化学链燃烧循环稳定性．最后通过Pt/CuO氧载体颗粒表面的氢溢流原理对低温化学链燃烧过程进行了模型机理解释．     

铜基氧载体化学链氧解耦的流化床实验研究

采用溶胶-凝胶法制备了CuO/CuAl2O4氧载体,在CO2气氛下和空气气氛下,分别研究了该氧载体的释氧和吸氧性能,研究结果表明,随着温度的升高,氧载体的释氧、吸氧速率不断升高.随后在N2气氛下研究了3种典型煤的化学链氧解耦燃烧过程,结果表明,煤中挥发分的含量直接影响燃烧过程的快慢,在氧解耦燃烧时,高挥发分的褐煤尾气中,CO2体积分数比无烟煤高15%左右,褐煤中碳的平均转化率为无烟煤的2～3倍.     

化学链燃烧技术的研究现状

化学链燃烧是一种新型的无火焰燃烧技术，它把金属氧化物作为载氧体，对能源进行了更为合理和高效的利用，介绍了化学链燃烧的基本概念，主要特点，概括了载氧体的研究进展，提出了若干问题。对化学链燃烧的前景进行了展望。     

基于铁矿石为氧载体的生物质化学链气化技术实验研究

生物质能因为其资源分布广泛、低污染和可再生等性能成为当前人们关注的重点。基于传统气化技术和化学链燃烧技术而衍生出的化学链气化技术具有低气化成本、高产气率和碳转化率高等优点。采用松木屑作为生物质原料,选用铁矿石作为氧载体,探究基于铁矿石为氧载体的生物质化学链气化反应过程,在流化床反应器上进行实验,采用控制变量法,从氧载体、水蒸气和温度等3个方面分析对化学链气化过程的影响。实验结果表明,氧载体对于气化反应的产气率和碳转化率都起到了促进作用,水蒸气的通入使得可燃气中H2的含量明显增多,温度的升高使气化反应最终的产气率和碳转化率逐渐增大。     

化学链燃烧技术的研究进展

化学链燃烧技术是一种高效、清洁、经济的新型无火焰燃烧技术.介绍了化学链燃烧的基本概念及特点,总结了载氧体、化学链燃烧反应器及化学链燃烧系统分析的研究进展,并指出了化学链燃烧技术仍存在且亟待解决的问题.非金属载氧体、同体燃料化学链燃烧是该技术的最新研究热点,其中固体燃料化学链燃烧是未来研究的重要趋势.     

煤化学链燃烧技术的研究进展

介绍了国内外煤化学链燃烧技术的研究和发展状况,分析了其技术特点、限制环节、改进措施和发展方向.相对于以煤气化产物为燃料的煤间接化学链燃烧技术,直接以煤为燃料的化学链燃烧技术系统简单、运行成本低,具有显著的经济优势,但是过低的煤气化速率是其中的限制环节.为了提高煤的气化速率、促进煤的充分转化,需要从氧载体和煤质的选择及活化、运行参数的优化和燃料反应器结构的改进等方面进行全面考虑.高性能氧载体是煤化学链燃烧技术的基础,深入研究煤中硫组分和灰分的演化及其对氧载体活性的影响非常必要.另外,氧解耦煤化学链燃烧技术以及基于煤化学链制氢技术也需要重视.     

高硫煤-CuO化学链燃烧特性及硫演化热力学研究

以贵州六枝高硫煤为研究对象,通过热重实验对该典型高硫煤和CuO氧载体的化学链燃烧特性及其与空气直接接触时的燃烧特性加以定性分析和定量评估。为探索煤中硫的演化及其与CuO氧载体作用对CuO氧化活性的影响,进一步采用HSC Chemistry软件,分析了氧载体过量系数Φ对煤中硫分布的影响。研究表明:相比于空气下煤直接燃烧,CuO与六枝煤化学链燃烧的着火温度高,可燃指数和综合燃烧特性指数小,显示CuO氧载体更低的反应活性;在热力学平衡状态下,当0Φ≤1.25及Φ1.25时,系统中硫组分分别以固相Cu_2S和气相SO_2形式存在。基于上述研究结果,提出了一种煤化学链燃烧系统中同时进行脱硫和CO_2捕集的新方案。     

化学链中Cu、Fe基复合氧载体各组分间相互作用的研究进展

化学链燃烧是一种新型的燃烧方式,既可以避免氮氧化物的产生,又可以实现二氧化碳的内分离,近年来受到了国内外研究人员的广泛关注.氧载体的反应性、循环稳定性以及载氧能力等性能,是化学链燃烧系统的重要影响因素.添加惰性载体和制备多活性组分复合氧载体都是可以有效提高氧载体性能的主要方式.为了解决氧载体中各组分之间反应降低氧载体性能的问题,本文就近年来国内外有关Cu基和Fe基复合氧载体的研究进行了总结和分析,发现TiO2和SiO2会与Fe2 O3形成尖晶石,不适合做Fe2 O3的载体;添加活性组分虽然可以使氧载体释氧速率和循环反应性增强,但也会和Fe2 O3或者CuO反应产生复杂物相,使氧载体反应活性下降或者烧结.在此基础上针对活性组分与惰性组分以及活性组分与活性组分之间的相互作用两个方面进行了综述和展望.     

基于铁矿石载氧体的化学链燃烧

针对铁矿石载氧体,在流化床上进行了模拟煤气成分化学链燃烧循环试验研究.结果表明,在反应初期可得到高浓度的CO2,CO的转化率随着循环次数的增加先减少后增加,H2的转化率在整个循环过程中为100%;CO2的收率随循环次数的增加先缓慢增加最后趋于稳定;该铁矿石载氧体在多次循环反应中保持了很高的活性,开始几个循环中,随循环次...     

氧载体CaSO_4与CO的化学链循环试验研究

以非金属CaSO4作为氧载体,在固定床反应器上,研究了CaSO4与CO/空气在950℃下的循环反应性。在反应过程中记录分析反应后生成的尾气成分,收集反应后的固体并进行了XRD、FSEM等表征分析,得出结论:950℃时CaSO4与CO还原反应阶段主要生成CaS,只生成极少量的CaO,并且没有出现碳沉积现象;SO2气体主要是在氧化反应初始阶段生成的,当氧气体积浓度为4%时,SO2体积浓度最高可达到0.5%。表征分析表明,CaSO4具有很好的机械性能、抗团聚和抗烧结能力,但持续循环能力不强。     

NiFe2O4为载氧体的生物质半焦化学链燃烧热力学模拟研究

本文建立了以铁酸镍（NiFe2O4）为载氧体的生物质半焦化学链燃烧模型,利用HSC Chemistry 5.0软件对生物质半焦和NiFe2O4载氧体之间的化学链燃烧反应进行了热力学计算,模拟载氧体被半焦还原以及载氧体被空气氧化两个步骤的氧化还原过程,得到燃料反应器的优化操作参数为：载氧体和生物质半焦的摩尔比（O/BC）为1.5,燃料反应器的温度为800℃。热力学分析显示,NiFe2O4在化学链燃烧反应中是按照NiFe2O4→Ni-Fe2O3→ Ni-Fe3O4→Ni-FeO→Ni-Fe的顺序逐级被还原的。氧化过程的模拟说明,在空气气氛中,失去的晶格氧可以恢复到初始的程度,而实验手段得到的氧化产物的X射线衍射图则证明,通过氧化,被还原的载氧体可以大部分恢复到NiFe2O4尖晶石结构。     

Fe2O3为载氧体的煤/秸秆化学链燃烧循环特性研究

对煤、秸秆与Fe2O3以不同质量掺混比混合后化学链燃烧过程中载氧体还原/再生的多循环反应特性进行了研究,重点分析了固体燃料带入的灰分对化学链反应速率的影响以及秸秆的掺入对化学链反应的改善.结果表明：载氧体Fe2O3质量掺混比的增大有利于化学链反应的进行,燃烧起始反应温度降低;Fe2O3作为载氧体受灰分积累的影响较大,其可持续循环能力较差;煤中掺入秸秆改善了煤的化学链燃烧特性,提高了燃烧反应速率和载氧体的再生反应速率.     

O_2/CO_2燃烧方式下锅炉对流传热系数的修正算法和数值研究

采用热力计算与数值模拟相结合的方法,对富氧燃烧方式下锅炉对流受热面的传热特性进行研究,荻得了富氧气氛受热面对流传热系数的变化规律,由此提出了对流传热系数的修正算法.采用该算法,以某电厂300 MW锅炉为例,分别对空气燃烧方式和O2/CO2:燃烧方式下的各受热面进行了热力计算,并将计算结果与模拟结果进行了对比分析,结果两者相吻合,表明修正算法是可行的.分析结果还表明:富氧气氛下烟气的传热能力增强,即相同的受热面积传热量增加.     

激光激活氧分子作用下CH_4/O_2反应数值模拟

基于化学动力学模型GRI-Mech3.0机理,利用CHEMKIN4.0软件柱寒流反应器模型模拟了激光作用下CH_4/O_2燃烧反应过程.结果表明,通过激光作用控制反应过程,利用特定波长的激光将氧分子激发到相应的亚稳态,能够有效减少化学反应延迟时间.在波长762 nm、光强10 kW/cm~2(温度1 000 K,压强10~5 Pa)条件下,反应延迟时间由0.23 s减小为0.04 s.特别是在温度及压强较低情况下,反应延迟时间明显减小,具有较好的优化效果.     

Fabrication of NiO/Ta2O5 composite photocatalyst for hydrogen production under visible light

A series of novel composite photocatalysts, NiO/Ta₂O₅, were synthesized by the solid‐state reaction and successfully characterized by X‐ray diffraction, Transmission electron microscopy, diffused reflectance ultraviolet and visible (DRUV‐vis) spectroscopy, Photoluminescence and X‐ray photoelectron spectroscopy. Powder X‐ray diffraction (PXRD) pattern indicated the formation of composite material. The red shift in the absorption edges of the newly prepared composite photocatalysts were well observed from the DRUV‐vis spectra. The composite photocatalyst prepared at metal ratio (1:3) showed highest result toward hydrogen production under ultraviolet and visible light irradiation in the presence of methanol as a sacrificial agent. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

煤基化学链燃烧串行流化床的冷态试验研究

采用“湍动床＋快速床”作为煤基化学链燃烧（CLC）系统的空气反应器（AR）,鼓泡床作为燃料反应器（FR）,设计了流动密封阀和旋风分离器,分别用于隔绝2个反应器之间的气氛和进行气固分离,在冷态试验装置上分析研究了CLC系统的压力分布、固体循环流量、气体泄漏率及煤灰与循环载体的分离效果．结果表明：该串行流化床反应器之间气氛隔绝性良好,气体泄漏率较低,固体循环流量达到甚至超过设计标准,FR二级旋风分离器的分离效率接近100％,FR中煤灰进入AR的质量分数小于1．55％,煤灰分离效果良好;装置可以长时间连续稳定运行,且操作气速范围较广,自行设计建造的循环流化床作为煤基化学链燃烧试验装置是可行的．     

O2/H2O气氛下煤粉燃烧SO2生成特性

为了研究煤粉在O_2/H_2O气氛下SO_2的生成特性,选取3种特定含硫量和Ca/S摩尔比的煤粉,在沉降炉燃烧系统上对其在O_2/N_2、O_2/CO_2和O_2/H_2O 3种不同气氛下SO_2生成与煤灰自固硫特性进行研究。结果表明:神华煤SO_2排放质量浓度分别为120、125和129 mg/m~3、自固硫效率为26%、26.01%和25.29%,霍林河煤为153、145和160 mg/m~3以及35.65%、36.18%和35.43%,平顶山煤为1 007、1 071和1 064 mg/m~3以及18.54%、19.69%和19.6%,煤燃烧产生的SO_2以及煤灰的自固硫特性与燃烧气氛基本无关,与煤中硫的质量分数有关;含硫量越高的煤,SO_2排放越多;煤灰的自固硫作用并不随Ca/S摩尔比的增加而增加。     

O_2/CO_2气氛下高岭土和石灰石控制燃煤PM_1排放的试验研究

在O2/CO2气氛和不同温度下,在沉降炉中对分别添加2种吸附剂的2种典型褐煤进行了燃烧试验,研究了高岭土和石灰石对碱金属、重金属和硫的吸附以及温度对PM1排放特性的影响.结果表明:高岭土与煤中金属发生吸附反应,而石灰石吸附了大量的硫,使金属和硫由小于1μm的颗粒向大于1μm的颗粒转移;添加吸附剂后,2种煤的PM1排放均明显减少,且均在1100℃时减排效果最好.对PM1的减少率进行比较发现,A煤添加高岭土比B煤添加高岭土的效果好,而B煤添加石灰石比A煤添加石灰石的效果好.     

不同粒径煤粉在O2/CO2气氛下的燃烧特性

用TG研究了不同粒径煤粉在空气和O2/CO2气氛下的燃烧特性,对比分析了两种气氛下不同粒径对煤粉特征温度和特征指数的影响情况.结果表明,O2/CO2气氛下,粒径对煤粉燃烧的影响要大于空气气氛,且挥发分含量越高的煤种其影响越大.相比空气气氛,O2/CO2气氛下煤粉的燃烧特性随粒径变化会呈现较大的波动性,且随着煤种挥发分含量的增加,小粒径段煤粉的波动性增强.可以通过提高氧浓度来减少燃烧波动的影响.     

利用TG-FTIR研究O2/CO2气氛下焦炭氮的转化

在热重分析仪(TGA)上进行了O(2)/CO(2)及O(2) /Ar气氛下煤焦的燃烧实验,同时利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对燃烧产物进行实时检测.结果表明,在焦炭颗粒的燃烧过程中焦炭氮会转化为HCN、HNCO、N(2)0等.与O(2)/Ar气氛下的燃烧相比,0(2) /CO(2)气氛煤焦燃烧焦炭氮的转化时间延长...