煤沥青球的氧化不熔化过程特性

氧化不熔化过程是煤沥青基球状活性炭制备中的核心工艺,对其过程特性和动力学机理的认识是实现氧化过程工艺优化的关键。本文以煤沥青萃取球为原料,通过实验研究,重点探讨了粒径范围、升温速率和氧化温度对其氧化不熔化过程的影响,并确定氧化动力学参数及其反应机理函数。结果表明:氧化不熔化过程可分为轻组分热解、初步氧化、氧化增重和恒温氧化失重4个阶段。煤沥青球经过氧化不熔化后,C、H含量减少,O含量增加,表面光滑平整。减小粒径并选取合适的升温速率(0.25~0.5℃·min-1)以及氧化温度(275~325℃),更有利于氧化不熔化快速稳定地进行。粒径范围为0.3~0.6 mm的煤沥青球在升温速率为0.5℃·min-1、氧化温度为300℃的条件下活化能最小,各个阶段的值分别为83.34、293.19、302.25和357.05 k J·mol-1。     

煤沥青球的氧化不熔化过程特性

氧化不熔化过程是煤沥青基球状活性炭制备中的核心工艺,对其过程特性和动力学机理的认识是实现氧化过程工艺优化的关键。本文以煤沥青萃取球为原料,通过实验研究,重点探讨了粒径范围、升温速率和氧化温度对其氧化不熔化过程的影响,并确定氧化动力学参数及其反应机理函数。结果表明：氧化不熔化过程可分为轻组分热解、初步氧化、氧化增重和恒温氧化失重4个阶段。煤沥青球经过氧化不熔化后,C、H含量减少,O含量增加,表面光滑平整。减小粒径并选取合适的升温速率（0.25～0.5℃·min^-1）以及氧化温度（275～325℃）,更有利于氧化不熔化快速稳定地进行。粒径范围为0.3～0.6 mm的煤沥青球在升温速率为0.5℃·min^-1、氧化温度为300℃的条件下活化能最小,各个阶段的值分别为83.34、293.19、302.25和357.05 kJ·mol^-1。     

固体燃料流化床富氧燃烧的研究动态与进展

二氧化碳捕集与利用是全球学术界和工业界关注的热点,也是燃烧科学技术领域的前沿和难点。固体燃料的流化床富氧燃烧耦合了流化床燃烧和富氧燃烧的诸多优点,是最具工业应用前景的燃烧中碳捕集技术之一。为更全面把握该领域最新动态,对近年来流化床富氧燃烧的研究进行了系统梳理,在简述富氧燃烧基本技术原理基础上,分析了国内外的研究动态,总结了主要研究进展,包括单一燃料流化床富氧燃烧、混合燃料流化床富氧燃烧、加压流化床富氧燃烧和新型流化床富氧燃烧,并探讨了固体燃料流化床富氧燃烧技术将来发展趋势和研究重点。     

固体燃料流化床富氧燃烧的研究动态与进展

二氧化碳捕集与利用是全球学术界和工业界关注的热点,也是燃烧科学技术领域的前沿和难点。固体燃料的流化床富氧燃烧耦合了流化床燃烧和富氧燃烧的诸多优点,是最具工业应用前景的燃烧中碳捕集技术之一。为更全面把握该领域最新动态,对近年来流化床富氧燃烧的研究进行了系统梳理,在简述富氧燃烧基本技术原理基础上,分析了国内外的研究动态,总结了主要研究进展,包括单一燃料流化床富氧燃烧、混合燃料流化床富氧燃烧、加压流化床富氧燃烧和新型流化床富氧燃烧,并探讨了固体燃料流化床富氧燃烧技术将来发展趋势和研究重点。     

煤/生物质流态化富氧燃烧的CO2富集特性

流化床富氧燃烧是具有重要应用前景的燃烧中碳捕集技术。为更深入认识固体燃料的流态化富氧燃烧行为,构建了微型流态化反应-质谱联用实验系统,反应器直径10 mm,燃烧温度700～900℃,探索了基于在线质谱分析的流态化燃烧过程特性表征方法,以烟煤和花梨木为对象,研究了煤、生物质及其混合物在富氧气氛和流态化条件下的燃烧行为,重点考察了氧浓度、燃烧温度、煤与生物质质量比对CO₂谱峰曲线形态、反应总时间、起始反应时刻、烟气中富集CO₂体积分数、颗粒燃烧产生CO₂量、CO₂相对生成率等特性的影响。结果表明,在O₂/CO₂燃烧气氛下,随着氧体积分数增加,燃烧总反应时间缩短,颗粒燃烧产生的CO₂量和生成速率均增加,但烟气中富集的CO₂体积分数减小;提高燃烧温度,缩短了燃烧过程所需的时间,可以促进CO₂的富集,烟气中CO₂浓度、颗粒燃烧产生的CO₂量和生成速率均增加;生物质比例增大,起始反应时间提前,燃烧反应所需总时间减少,烟气中富集的CO₂浓度和颗粒燃烧产生的CO₂均减少,但CO₂生成速率增加。     

煤沥青球气固流化磨损特性实验研究

固体颗粒的流化磨损是流态化技术重要的基础问题之一,气固流动过程中颗粒的磨损特性以及两种磨损机制的研究,对流态化技术的应用具有重要意义。针对煤沥青球设计可视化冷态流化实验系统,研究表观气速、初始粒径和高径比对颗粒流化磨损行为的影响,探讨颗粒流化磨损机理。结果表明：经过流化磨损后,仍在初始粒径范围内的煤沥青颗粒球形度增加,表面更光滑;流化磨损过程受到体相断裂和表面剥层两种磨损机制的共同作用：高速磨损阶段由表面剥层主导,低速磨损阶段表面剥层和体相断裂同时存在,稳态阶段再次由表面剥层主导;提高表观气速和高径比、降低初始粒径均会加剧流化磨损过程,流化数从2.7增加到3.9,体相断裂和表面剥层程度分别增加了3.6%和1.4%。     

超临界二氧化碳垂直管内传热恶化数值模拟研究

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide, S-CO₂)布雷顿循环燃煤发电系统中,炉膛内水冷壁管内S-CO₂传热恶化行为,对该系统的设计建造与安全运行具有重要意义。建立S-CO₂垂直上升管流动传热过程数值模型,开展S-CO₂在垂直上升管流动及传热行为的数值模拟研究,分析了压力、质量流量、热通量和管径以及由物性变化引起的浮升力效应与流动加速效应等因素对传热特性的影响。结果表明：对于垂直上升管内加热条件下的S-CO₂,提高其压力与质量流量有利于降低传热恶化程度。而提高热通量与管径则会加剧传热恶化。此外,在S-CO₂垂直上升管内,存在明显的浮升力效应,导致发生传热恶化现象,而流动加速效应对传热的影响可以忽略。最后,在内径为4~10 mm、压力为11.07~22.14 MPa、质量流量为0~1200 kg/(m²·s)、热通量为0~200 kW/m²的宽范围工况下,建立深度神经网络模型(DNN),提出了临界热通量预测关联式,其预测精度可提升至94.96%。