集超临界水煤气化和CO2捕集的CO2/H2O动力循环性能

基于超临界水煤气化技术,提出并研究了以超临界水煤气化合成气/O₂燃烧产物加循环H₂O为循环工质,集高效发电、CO₂捕集、移峰储能、低污染物排放等特点的燃气蒸汽混合工质动力循环(GSMC-C循环)。利用数值模拟的方法,研究了关键参数对于循环性能的影响。气化炉中的超临界水和热量均由系统内部提供,液氧的冷能用于实现CO₂的液化捕集。在超高压透平进口参数和冷凝参数分别为30 MPa/650℃、30 kPa/30℃,ASU的单位制氧功耗为0.245 kW·h/kg, CO₂全捕集参数为4 MPa/5℃的情况下,GSMC-C循环的净效率和毛效率分别为41.34%和48.06%。     

CO2浓度对钙基CO2吸收剂循环反应动力学特性的影响

为分析CO2浓度对钙基CO2吸收剂循环反应动力学特性的影响规律,利用两段的收缩核模型对石灰石循环反应特性进行了研究。结果表明:反应气氛中CO2浓度的变化只对化学反应控制阶段有较大影响,对产物层扩散控制阶段影响不明显。对于单次循环,CO2浓度的增大促使化学反应控制阶段结束时间缩短,表观化学反应速率常数增大;对于多次循环,CO2浓度的增大导致化学反应阶段表观反应速率常数随着循环次数的增加加速衰减。另外,CaO碳酸化反应在25%CO2浓度下已经饱和,继续增大CO2浓度不能提高最终转化率。     

燃煤CO2发电系统两级压缩优化

相对于燃煤水蒸汽发电机组,高参数燃煤CO₂发电系统在效率、体积及选材方面都是具有潜在优势的新型发电系统。对燃煤CO₂发电系统中压缩冷却流程进行优化研究,以压缩机总耗功和系统效率为评价指标,采用EES软件模拟分析。首先分析常规燃煤CO₂发电系统中压缩机部分耗功及压缩机出口温度的变化规律,在此基础上依据能量梯级利用原理,提出优化系统。结果表明:压缩机总耗功随着低压压比增大先减小后增大,即低压压缩机存在最佳低压压比,当主蒸汽参数为30MPa/600 ℃时,最佳低压压比为1.66,系统效率为44.1%;低压压缩机出口温度随低压压比增加而增大,而高压压缩机出口温度变化趋势相反;优化压缩冷却流程,得到系统效率提高且随低压压缩机入口温度和压比增大而增加,当低压压缩机入口温度为160 ℃时,系统效率为46.2%,最佳压比为1.325。     

100 MW超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统热力性能研究

使用EBSILON软件对100 MW超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统进行仿真研究,选择以分流再压缩与再热耦合作为循环方式,讨论了关键参数包括压缩机入口压力、压缩机出口压力、再热透平入口压力、压缩机分流比对系统循环效率的影响.研究结果表明:主压缩入口压力、主压缩机出口压力、分流比、再热压力对系统循环效率有较大影响.最后使用遗传算法进行全局优化,找到了最高循环效率点的最佳关键参数.     

超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环多目标优化

建立超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环多目标优化模型,研究分流系数、循环压比、主压缩机吸气压力和膨胀机入口温度对系统性能的影响规律,并进行综合评价.结果表明:随着分流系数的增大,多目标函数先增大后减小,同时分流系数具有最优值;随着主压缩机吸气压力的增加,多目标函数和系统热效率均降低;膨胀机入口温度越高,多目标函数越小;4个...     

超临界二氧化碳闭式循环性能仿真研究及应用

为了研究超临界二氧化碳闭式循环动力系统的稳态性能,本文通过整合压缩机、透平、换热器、管道等动力系统主要部件的数学模型,形成各部件共同工作需要满足的非线性方 程组,发展出了超临界二氧化碳闭式循环系统级模型。采用建立的系统级模型对比分析了10 MW等级简单循环和再压缩循环系统在设计状态和非设计状态的性能。结果表明:在设计状态下,再压缩循环的热效率高于简单循环;在非设计状态下,如果不优化分流比,再压缩循环的性能下降速率更快。     

超临界CO2两级离心式压缩机实验研究

以超临界CO₂单级离心式压缩机设计及实验经验为基础,设计开发超临界CO₂两级离心式压缩机,解决原有单级离心式压缩机存在的气动设计、轴向力平衡以及密封问题,并完成该两级离心式压缩机多进口工况全载实验,实现超临界CO₂两级离心式压缩机安全稳定运行,累计运行时间接近100h,运行转速达到100%设计转速,并获取90%、80%、70%等转速下的压缩机性能曲线,实验最大总压比超过2.69,最大质量流量接近16kg/s。从实验对象、实验平台以及实验结果等角度对实验进行详细介绍,为超临界CO₂离心式压缩机设计理论及数值模拟研究提供更具价值的实验数据。最后,将实验压缩机与多个型号单级离心式压缩机实验结果进行对比,提出降低转速是提高超临界CO₂离心式压缩机性能的技术路径之一。     

火力发电厂CO2脱除技术的发展现状及CO2的资源化利用

温室气体CO2排放是全球性的环保问题,火电厂作为排放大户面临着巨大的减排压力,对国内外的各种CO2回收技术进行了分析探讨,概述了CO2在食品、化工等方面的应用,为充分利用资源提供了参考。     

O2/CO2气氛下碳酸钙颗粒分解特性模拟研究

结合传质传热和化学动力学原理,首先描述了碳酸钙颗粒在O2/CO2气氛下煅烧情况,模拟结果与实验结果比较吻合,在此基础上模拟分析了碳酸钙颗粒在不同CO2浓度下的转化率和比表面积、孔隙率变化情况。     

低阶煤O2/CO2气氛下燃烧生成颗粒物的特性

选取了2种低阶煤在不同气氛下沉降炉中进行燃烧实验,产生的灰颗收集到粒旋风分离器和低压冲击器中,利用透射电子显微镜和扫描电镜分析亚微米颗粒和超微米颗粒的形态,利用扫描电镜能量色散谱仪联用,透射电子显微镜能量色散谱仪联用和计算机控制的扫描电镜分析灰颗粒的化学元素组成。研究结果表明:O2/CO2燃烧改变超细颗粒物的大小分布和灰中元素的浓度分布,但没有改变细颗粒的生成机制。对于含有更多有机结构矿物质的褐煤,O2/CO2燃烧提高了Fe、Na/K、Al和Si的气化程度,也因此增加了亚微颗粒的浓度,而且褐煤中的Fe元素的气化较为特殊,O2/CO2燃烧氧气浓度的增加提高了Fe气化后在其他粒子上的附着。     

CO2零排放的SOFC复合动力系统分析

基于Aspen-Plus软件建立了SOFC电池堆的模型,设计了不回收CO2的SOFC复合动力系统,针对系统特点,提出了CO2零排放的SOFC复合动力系统,对这两种系统的性能进行了详细的比较和分析。CO2零排放系统利用纯氧燃烧方式得到的燃烧产物只有CO2和水蒸气,通过冷凝得到高浓度的CO2。与带CO2脱除的常规电厂相比,极大地降低了回收CO2的能耗。通过对主要参数(燃料利用率、蒸汽/碳比、运行压力等)进行优化,详细分析了各主要参数对系统性能的影响。本文研究成果将为进一步研究高效的CO2零排放SOFC复合动力系统提供有益的参考。     

新型CO2捕集溶剂及工艺的研究进展

化学吸收法是处理燃煤电厂尾气CO₂最有希望大规模应用的重要途径,然而传统以乙醇胺为吸收剂的化学吸收法由于再生能耗过高限制了其广泛应用。结合新型CO₂捕集溶剂阐述了捕集工艺改进的研究进展,概述了包含吸收塔中间冷却及溶剂再循环的吸收过程工艺改进、闪蒸压缩及蒸汽/戊烷直接吹扫的再生过程工艺改进,并指出结合烟气实际组分开展新型溶剂的中试规模验证、捕集溶剂降解物性及挥发性有机物的处理工艺的研究为碳捕集技术的研发方向,为未来工业碳捕集的研究指明了方向。     

CO2/H2O吸附分离特性研究

CO₂捕集是实现碳中和的重要技术路径。该文实验研究了298、348K的单组分CO₂和298、313K的CO₂/H₂O双组分气体,在活性炭、活性氧化铝、3A、13X中的等温吸附和动态吸附特性。基于Langmuir、LRC、Toth、DA、Freundlich吸附模型,对单组分CO₂吸附预测与实验结果进行了对比分析。研究了CO₂/H₂O吸附过程进气水蒸气含量、流量、温度对4种吸附剂的穿透曲线和吸附量的影响规律。结果表明,单组分CO₂吸附量：13X>活性炭>活性氧化铝>3A,CO₂/H₂O穿透时间随流量增大和温度升高而缩短;沸石类穿透时间随水蒸气含量增多而缩短,其他吸附剂表现相反;水蒸气含量增加会抑制CO₂吸附;3A具有较好的CO₂/H₂O吸附选择性。     

CO2催化氢化催化剂及其反应机理综述

研究二氧化碳资源化利用技术将对电厂CO₂减排工作具有重要意义。综述了基于催化氢化思想的CO₂转化催化剂及其反应机理,其主要涉及铜、镍、锌等过渡金属和钌、铱、钯等贵金属。现有催化氢化CO₂转化技术研究主要集中于研究与开发高活性催化剂,分析与推测反应机理,提高产物产率及选择性,优化反应体系结构与条件等方面。高活性催化剂如双金属合金,过渡金属催化体系将是未来CO₂催化氢化领域主要的研究方向之一。各催化剂催化氢化CO₂反应机理较为复杂,值得深入研究。随着经济、环保、节能等新型CO₂催化氢化技术的开发及研究的深入,电厂CO₂减排及资源化工业应用也将成为可能。     

O2/CO2气氛下钙基脱硫剂孔隙分布模拟

以孔径分布密度函数和孔长度分布函数为基础,结合CaO的比表面积和孔容积等参数模拟了在O2/CO2气氛下钙基脱硫剂孔隙分布特性,并与常规空气气氛下进行了对比分析。模拟发现,常规空气气氛下煅烧生成CaO的比表面积和孔容积远大于O2/CO2气氛下,两种气氛下CaO孔径分布密度区别也较大。常规空气气氛下孔径分布宽,峰值对应的孔径大,孔径密度峰值低;O2/CO2气氛下孔径分布窄,峰值对应的孔径较小,孔径密度峰值高。O2/CO2气氛下煅烧生成的CaO孔结构特性与常规空气气氛下明显不同。     

石灰石循环分离CO2过程活性下降原因分析

为了得到石灰石循环分离CO2过程活性下降的原因,在热重分析仪上考察了石灰石循环煅烧/碳酸化反应特性,并利用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)考察了不同循环次数下样品表面结构的差异。结果表明:CaO碳酸化反应主要由化学反应控制阶段和产物层扩散阶段组成,石灰石循环反应活性降低主要由化学反应控制阶段CaO转化率的下降引起,而其根本原因是循环反应过程中烧结所引起的空隙结构变化促使反应迅速的化学反应控制阶段提前结束,CaO碳酸化反应较早地进入到反应缓慢的产物层扩散控制阶段。     

水蒸气和CO2对等离子体—催化还原NOx的影响

等离子体协助选择性催化还原(PF-SCR)可以促进富氧环境下NOx的有效脱除。为研究实际尾气中含有的水蒸气和CO2对PF-SCR脱除NOx系统的影响,以C2H4作为还原剂,Ag/γ-Al2O3为催化剂,考察了3种(N2/O2/NOx/C2H4,N2/O2/NOx/C2H4/H2O(气)和N2/O2/NOx/C2H4/H2O(气)/CO2)配气条件下PF-SCR脱除NOx效果的变化。试验结果表明,较低水蒸气含量(φ(H2O)=1%)对PF-SCR还原NOx具有明显的抑制作用,其原因除了Ag/γ-Al2O3的抗湿性能较差外,水蒸气对等离子体反应器中C2H4和NO氧化的抑制以及由此导致的活性中间产物生成抑制也是一个重要因素。另一方面,水蒸气的存在也抑制了PF-SCR过程中副产物CO的大量生成,这可能是由于PF-SCR对C2H4的氧化减弱以及等离子体氧化生成的中间产物减少造成的。有水蒸气存在时,体系中的CO对PF-SCR还原NO影响不大。     

1952 t/h超临界复合循环锅炉稳压吹管分析

介绍了国产首台1952．21t／h超临界复合循环锅炉的设计特性,比较了锅炉稳压吹管和蓄能降压吹管方式的特点,分析了锅炉吹管出现的问题,提出了稳压吹管的要点。     

加压O2/CO2气氛下煤粉着火特性的实验研究

研究了加压O2/CO2气氛下压力、氧浓度、煤焦结构和煤种等因素对大同烟煤和神火无烟煤着火特性的影响,并采用可燃性指数和综合燃烧特性指数评价不同压力下煤的着火和燃烧特性。加压热重实验结果表明,压力从0.1MPa升高至2MPa,着火温度先降低后升高,在1MPa下着火温度最低,燃烧特性最佳。在常压和加压条件下,提高氧浓度均可加快煤的着火。在常压下,随氧浓度提高,着火温度下降的幅度较小,但在加压时,较高氧浓度会改变着火模式,着火温度降低明显。扫描电镜分析显示加压促进煤在脱挥发分过程的破碎,提高碳氧反应速率,降低着火温度。煤的着火与煤种有关,挥发分含量较高的煤,其着火越容易。结果反映了加压富氧燃烧比常压富氧燃烧更有优越性。     

C4F7N/CO2/O2与三元乙丙橡胶的相容性及相互作用机理研究

C₄F₇N混合气体凭借良好的电气性能以及较低的温室效应潜在值近年来备受关注。然而,在C₄F₇N及其混合气体投入实际使用以前,其与气体绝缘设备内部密封材料的相容性仍需检验。目前虽然已有关于该气体与三元乙丙橡胶的相容性研究,但对于不同第三单体的三元乙丙橡胶与C₄F₇N混合气体的相容性对比以及气固相互作用机理的相关报道较少。该文选取ENB、DCPD两种第三单体的三元乙丙橡胶开展了其与C₄F₇N/CO₂/O₂混合气体的相容性实验,发现三元乙丙橡胶中的某些活性结构与C₄F₇N的CN基团之间存在反应,而通过涂覆硅脂能够有效阻隔气体与橡胶表面的接触,减少C₄F₇N的分解。此外,在对比两种橡胶的实验结果后发现,ENB-三元乙丙橡胶相较于DCPD-三元乙丙橡胶更适合用作C₄F