钙基CO2吸收剂的循环特性

对钙基CO₂吸收剂的循环特性进行了实验研究,考察了煅烧温度和碳酸化（吸收）温度对吸收剂最大转化率的影响,比较了常压煅烧-碳酸化（CC）过程和煅烧-水合-碳酸化（CHC）过程中吸收剂的最大吸收能力,并就添加剂对吸收剂循环性能的影响进行了实验研究.结果表明,随着循环次数的增加,吸收剂的吸收能力明显下降,未经处理的吸收剂,循环10次后,其吸收能力基本都下降到20％左右;温和的煅烧温度和较高的吸收温度下,吸收剂的最大转化率比较高;CC过程中吸收剂的最大转化率明显低于CHC过程;添加了氯化钠和碳酸钠的吸收剂的吸收能力急剧下降,但循环性能稳定;多次循环后对吸收剂进行再活化,可使其活性恢复到初始的95％.     

热解条件对煤膨胀和球形度的影响

针对粉煤密相输运床气化技术,使用滴管炉对云南褐煤(YN)、山东次烟煤(SD)和内蒙烟煤(NM)进行快速升温热解实验,应用数字成像颗粒分析仪同时获得颗粒粒径和球形度,研究了不同煤阶、粒径、温度、预烘干除水对煤焦形貌参数的影响.结果表明:随着煤阶提高,热解膨胀度和球形度均提高,1 273 K热解后YN褐煤因收缩和破碎,膨胀度为0.66;SD煤和NM煤的膨胀度均大于1;焦的球形度因热解软化,较原煤均略有提高;NM烟煤随着热解温度的提高,膨胀度降低,球形度先增加后减小;小粒径NM煤颗粒的膨胀度和球形度均更高.干燥NM煤的膨胀度显著高于含水原煤,且随温度升高,膨胀度提高,变化规律与含水原煤相反;球形度随温度变化规律相似,但却低于原煤,预烘干除水对NM煤焦形貌的影响显著.     

基于非混合燃烧的焦炉煤气自热重整制氢系统

构建了基于非混合燃烧的焦炉煤气自热重整制氢系统,将回收焦炉煤气用于制氢.对该系统进行模拟和分析,结果表明,基于非混合燃烧的焦炉煤气自热重整制氢系统可以用于制氢,在产物干气中氢气浓度可达92.4%;通过调整进料量并合理分配系统热量,可使整个系统达到自热平衡,无需外界供给额外热量,系统制氢的热效率可达80.7%;该系统采用的非混合燃烧技术避免了焦炉煤气与空气的直接接触,尾气中包含的CO2不会被空气中的N2所稀释,可以有效地对CO2进行捕集.     

不同充气条件下密相输运床返料系统气固流动数值模拟

采用计算颗粒流体力学对密相输运床返料系统内的气固流动行为进行了数值模拟,分析了曳力模型和颗粒最大堆积浓度等参数对模拟结果的影响,确定了合适的模型参数。通过对比3组工况的模拟结果,获得了与实验结果基本一致的立管压力分布和固体循环流率随充气条件的变化规律,并分析了立管内压力梯度分布、气体流动方向、颗粒浓度分布等。结果表明立管充气口处压力梯度绝对值为局部最大值;当立管充气口气量为零时,会使充气口上方一段距离的压力梯度绝对值较小;充气量增大到一定值时会在充气口附近形成明显的气泡。当缺少立管高位充气时,会导致立管下部区域形成大的压力梯度,增加颗粒下落阻力。充气松动颗粒的作用仅对充气口附近区域有一定影响,更大的作用是在立管内形成均匀的压力梯度分布,使立管内气固流动状态保持上下一致。在制定充气方案时,应根据固体循环流率确定立管压降,补充合适气体量以维持气体下行速度均衡,使得各段的平均压力梯度相同。     

基于化学链燃烧的吸收剂引导的焦炉煤气水蒸气重整制氢过程模拟

建立了基于化学链燃烧供能的吸收剂引导的焦炉煤气水蒸气重整制氢系统,该系统包含吸收剂引导的焦炉煤气重整反应器（SECOGSR）、燃料反应器和空气反应器。该系统能产生高纯H₂［93.23%（mol）］,仅通过冷凝即可实现CO₂的捕获,分离能耗低。采用Aspen Plus软件对吸收剂引导的焦炉煤气重整制氢过程进行了模拟,得到优化的反应条件为：温度650℃,压力1.5 MPa,Ca/C=1,H₂O/C=4。并对系统进行了模拟,以NiO/Y₂O₃/ZrO₂(0.73/0.022/0.248,摩尔比）为化学链燃烧的载氧体和载能体,在满足反应器自热平衡和系统吸放热平衡的基础上,重整1mol焦炉煤气,燃料反应器和空气反应器所需的焦炉煤气、空气及载氧体NiO/Y₂O₃/ZrO₂的量分别为0.139、0.648、3.11 mol。该系统消耗1 mol焦炉煤气的产H₂量为1.30 mol,捕获的CO₂的量为0.355 mol。     

高密度循环流化床不同截面结构提升管内流动特性研究

先后在高10m,提升管截面分别为边长0．27m方形和内径0．187m圆形的冷态循环流化床实验台上开展针对B类石英砂颗粒的实验,研究提升管结构及操作条件对床内流动特性的影响,并分析实现高密度循环流动的条件。圆床中固体循环流量G超过300kg／（m^2s）,实现了高密度循环;方床中由于装置结构因素,影响了G的提高。与A类颗粒不同,对于实验采用的B类颗粒,固体循环流率超过饱和循环流率时,轴向固体颗粒浓度依然呈现指数型分布,未出现S型分布。实验操作条件下,圆床和方床中提升管总压降均与固气比成线性关系,但线性斜率差别明显。通过无量纲提升管高径比关联固气比和提升管总压降,正确反映了提升管结构对流动的影响,通过实验值的比较,采用高径比关联后,固气比与不同结构下提升管总压降的线性关系较一致。     

密相输运床径向颗粒体积分数分布的研究

在提升管高17 m,内径0.102 m的密相输运床冷态实验装置中,采用B类石英砂颗粒,针对径向颗粒体积分数分布进行了研究。结果表明,径向颗粒体积分数分布不均匀:提升管中心至近壁面附近(r/R=0—0.7),颗粒体积分数较低且基本一致;近壁面处(r/R=0.7—0.9)颗粒体积分数显著升高;壁面附近(r/R=0.9—0.97)达到最大。增加固体循环流率或降低提升管气量,各径向位置颗粒体积分数都增加。其中壁面附近最为明显,提升管中心至近壁面附近变化较小。文中建立了径向颗粒体积分数分布描述关系式,对于A类颗粒和B类颗粒实验结果都能较好地预测。     

锥形料仓中粉体的重力卸料特性

在有机玻璃锥形料仓卸料系统中,对7种不同粒径的石英砂在9种不同结构料仓内的重力卸料特性进行实验研究。结果表明:料位高度对卸料质量流率没有影响;颗粒由A类颗粒过渡到B类颗粒,卸料质量流率显著增大;粒径继续增大至D类颗粒,卸料质量流率缓慢减小;粒径或料仓出口直径较小时(A类颗粒,料仓出口直径为20 mm),半锥角对卸料质量流率影响不大;粒径和料仓出口直径较大时(B、D类颗粒,料仓出口直径为32 mm),卸料质量流率随着半锥角的增大而减小;Beverloo模型和Brown模型均具有良好的精度。     

混合方式对CaO/煤焦水蒸气气化反应的影响

采用某内蒙烟煤,基于加压固定床反应器,通过气体产物分析研究了CaO/煤焦混合方式以及反应条件对煤焦水蒸气气化反应的影响。研究表明,在相同反应气氛下,添加CaO能够显著提高煤焦水蒸气气化反应速度,且其提高程度与CaO/煤焦的混合方式有关,与不添加CaO时相比,CaO/煤焦混合物共热解制得的煤焦/CaO水蒸气气化反应速度可提高182.34%,而煤单独热解制得煤焦与CaO机械混合的煤焦/CaO水蒸气气化反应速度仅提高21.13%,钙离子在煤焦中的分散程度是影响CaO/煤焦水蒸气气化反应的主要因素。CaO/煤焦水蒸气气化反应速率随Ca/C摩尔比增加先升高后降低,在Ca/C摩尔比约为1.0时反应最快。当温度由650℃升高至750℃,CaO/煤焦水蒸气气化反应速度提高了594.67%;水蒸气分压力由0.35 MPa提高至0.50,0.65 MPa,气化反应速度分别提高了95.86%和204.14%。