流态化下电石渣循环煅烧/碳酸化捕集CO_2特性

在鼓泡流化床上研究电石渣在循环煅烧/碳酸化反应中的CO2捕集特性,考察循环次数、反应温度、流化数和颗粒粒径对流态化下电石渣循环碳酸化转化率和速率的影响。结果表明:循环次数增加使电石渣碳酸化转化率衰减,经过50次循环其转化率可达0.2,高于石灰石。反应初期,电石渣碳酸化速率低于石灰石,但经过一段时间后高于石灰石。碳酸化温度为700℃,煅烧温度为850~900℃时可使电石渣保持较高循环捕集CO2性能。增加流化数提高了电石渣化学反应控制阶段的碳酸化速率,对产物层扩散阶段速率影响较小。颗粒粒径增大对化学反应控制阶段速率影响不大,但降低了产物层扩散阶段速率。     

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。     

煅烧温度对石灰石循环分离CO_2的影响及动力学分析

在热重分析仪上研究了煅烧温度对石灰石循环分离CO2特性的影响,并利用两段的收缩核模型考察了不同煅烧温度下循环碳酸化反应过程动力学参数的变化规律。结果表明：煅烧温度和循环次数的增加皆导致化学反应控制阶段提前结束,致使产物层扩散控制阶段提前,导致CaO最终转化率随煅烧温度和循环次数的增加而降低。较高的煅烧温度致使化学反应控制阶段表观反应速率常数较小且随着循环次数的增加而快速降低,产物层扩散控制阶段表观速率常数较大且随着循环次数的增加而缓慢降低。     

负载型K2CO3/Al2O3吸收剂鼓泡床吸收CO2特性及数值模拟

利用负载型K2CO3/Al2O3吸收剂吸收燃煤电厂烟气中的CO2是一种较好的CO2减排方法。在小型鼓泡床试验台上对K2CO3/Al2O3吸收剂吸收CO2的特性进行了研究。结果表明,K2CO3/Al2O3吸收剂具有良好的CO2吸收性能,吸收剂转化率超过70%,在反应开始3min内CO2的脱除率达到了100%。基于K-L鼓泡床两相模型建立了负载型K2CO3/Al2O3吸收剂鼓泡床吸收CO2的数学模型,化学反应源项采用了颗粒缩核模型。CO2脱除率和K2CO3/Al2O3吸收剂转化率的模拟值与试验值较吻合,同时模型给出反应气体在气泡相和乳化相中的浓度分布,揭示了反应器某些细节特征。利用所建立的模型对试验系统进行了分析计算,结果表明,增加CO2浓度不利于提高CO2脱除率。增加流化数,气泡速度和直径均迅速增大,CO2脱除率迅速降低。增加床料量有利于提高CO2脱除率。模型的预测结果具备一定的合理性和准确性,为开展相应的试验研究和系统设计提供了基础数据。     

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。     

煅烧温度对石灰石循环分离CO2的影响及动力学分析

在热重分析仪上研究了煅烧温度对石灰石循环分离C02特性的影响,并利用两段的收缩核模型考察了不同煅烧温度下循环碳酸化反应过程动力学参数的变化规律.结果表明:煅烧温度和循环次数的增加皆导致化学反应控制阶段提前结束,致使产物层扩散控制阶段提前,导致CaO最终转化率随煅烧温度和循环次数的增加而降低.较高的煅烧温度致使化学反应控制阶段表观反应速率常数较小且随着循环次数的增加而快速降低,产物层扩散控制阶段表观速率常数较大且随着循环次数的增加而缓慢降低.     

催化剂对脉冲放电转化CO2为CO的影响

分析研究了催化剂对脉冲放电等离子体作用下,CO2;转化为CO的规律。由于催化剂载体对CO2有一定的吸附能力,在其表面形成CO2富积区;而且催化剂表面为场强加强区,更易发生化学反应,因此催化剂存在时,CO的产生量几乎不受CO2含量的影响;而无催化剂情况下,CO2含量对CO的生成有较大影响。当有O2存在时,有无催化剂情况下,CO生成量都随O2含量的增加而减少,尤其是O2含量从零刚开始增加时;无催化剂情况下CO生成量受O2含量影响较大。     

CO2/N2作输送载气对煤粉高压密相气力输送特性的影响

该文在自主研发的密相气力输送实验装置上,分别以CO2和N2作输送载气,进行了兖州烟煤的输送实验,对两种输送载气下输送特性的异同进行比较分析,研究了操作参数和输送载气对输送特性的影响。研究结果表明,输送载气不同时,操作参数对输送特性的影响有相似规律,载气差异导致输送特性的差别也比较明显。两种载气下,煤粉质量流量都随总输送压差的增大而增大,随补充风流量的增大而减小;滑移速度都随总输送压差的增加而增大,随补充风流量的增加而减小;煤粉质量流量均随滑移速度的增大而增加。相同操作条件下,用CO2输送时,煤粉质量流量和滑移速度均较小,滑移速度与煤粉质量流量的关系也与用N2输送时有较大差异。     

加压条件下CaO碳酸化反应动力学研究

利用加压热重分析仪研究加压条件下CaO碳酸化反应的动力学特性。实验研究表明，CaO最终转化率随反应总压、CO2分压的提高而增大。随着CO2分压的提高，碳酸化反应在化学反应控制阶段的反应速率明显增大。收缩核机理模型能很好地描述CaO碳酸化反应的过程。利用该模型进行动力学研究发现，随反应总压和CO2分压的提高，化学反应控制阶段的反应活化能明显降低。依据实验结果建立了综合考虑反应温度和CO2分压影响的CaO碳酸化反应速率方程，其计算结果和实验结果能较好地吻合。研究表明加压条件有利于CaO碳酸化反应的进行，所得结果可以用于近零排放制氢系统和电厂烟气CO2捕获等反应过程的模拟。     

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。     

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%。     

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。     

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。     

CO_2作输送介质的煤粉高压密相输送实验研究

利用CO2作输送介质进行了干煤粉加压密相输送实验,研究输送管道中物料的流动状况、总输送差压和补充风流量变化对输送特性的影响以及输送水平管中的阻力特性。研究结果表明,以CO2为输送介质的煤粉密相加压输送系统可以稳定、可控运行;补充风流量增大时,煤粉速率通量逐渐减小,表观气速逐渐增大;在相同的表观气速下,压降随着固气比和煤粉速率通量的增大而升高。此外,得到了CO2作输送介质的水平管压降的回归公式,预测值与实验值符合较好。     

利用非平衡等离子体方法将CO2还原成CO的研究

CO2和H2合成CO是CO2化学利用的重要过程,然而,传统的催化转化难以实现高效转化。在室温和大气压下,通过非平衡等离子体对H2和CO2的活化作用,考察了等离子体反应器结构、极间距、放电功率和氢碳比等对CO2转化率、CO选择性和CO2转化的能量效率影响。实验结果表明,在室温和大气压下,用等离子体法可将CO2高效的还原为CO,适当调节上述各参数可提高CO2的转化率。采用管管式等离子体反应器,在放电频率为10kHz、H2与CO2体积进料比为2:1、放电功率为80W、CO2气体体积流量为120mL/min的条件下,CO2转化率为88.2%,CO选择性为100%。     

基于室内CO2浓度的按需控制通风原理

按需通风通常采用室内CO2浓度作为房间内相关污染物的控制指标。其目的是在保证室内空气品质的同时,最大可能降低电耗。本文讨论了室内CO2浓度和空气流通率的关系,并在此基础上介绍了按需控制通风系统的基本工作原理。根据实际工程具体情况,按需控制通风在保证室内空气品质的前提下尽可能达到节能要求,是一种比较有前景的通风控制策略。     

K_2CO_3颗粒吸收CO_2反应机制模型

颗粒粒径对气固化学反应速率有着重要的影响,利用改造后的热重分析仪对K2CO3颗粒吸收CO2的化学反应机制进行分析,获得了不同粒径吸收剂转化率随反应时间的变化规律。采用缩核反应模型对K2CO3颗粒吸收CO2的化学反应过程进行研究,利用热重试验数据分别计算出产物层扩散系数和反应速率常数等关键参数,并建立了产物层扩散系数与固体转化率的关联式。研究结果表明,不同粒径的颗粒均存在由化学反应控制向内扩散控制转变的现象,颗粒粒径增大不利于气固化学反应的进行,同时产物层扩散系数随着转化率的增加而不断减小。所建立的颗粒反应机制模型计算结果与试验值吻合较好,揭示了一定粒径范围内K2CO3颗粒吸收CO2的反应机制,为开展反应器模型研究提供参考。     

反应温度对石灰石循环煅烧/碳酸化分离CO2的影响

采用可以实现恒温过程的自制热重分析装置,在每次循环过程中,不固定反应时间,根据化学反应进程决定停留时间,在排除反应时间的干扰前提下,研究了反应温度对石灰石循环煅烧/碳酸化高温分离CO2的特性。结果表明,实验范围内煅烧温度在900℃与950℃下碳酸化转化率相差不多,而1 000℃时,吸收剂活性明显下降。碳酸化温度700℃时转化率最高。     

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。