基于铁基载氧体的燃煤加压化学链燃烧循环反应特性

在煤加压化学链燃烧试验装置上,以巴西CVRD铁矿石为载氧体,徐州煤为燃料,进行了煤加压化学链燃烧还原/氧化循环反应试验研究.试验结果表明:随还原/氧化循环次数增加,载氧体反应能力有所增加,载氧体及碳的转化率基本保持稳定;提高反应压力,CO2的捕获效率增加,载氧体还原程度加深,载氧体以及燃料的转化率增加.对载氧体进行表征分析结果表明,随循环次数增加,载氧体颗粒比表面积及孔容积逐渐增加.高压下载氧体颗粒的平均孔径减少,且没有明显发现Fe基载氧体与煤灰相互作用形成复杂的化合物导致载氧体不可逆失活.SEM分析表明,随着循环反应进行,载氧体表面变为疏松多孔状结构,没有发现载氧体颗粒的团聚、烧结现象.试验结果表明该铁矿石载氧体可以应用于煤加压化学链燃烧.     

生物质灰对铁矿石载氧体性能的影响

在小型固定床上以铁矿石为载氧体、CO为燃料,进行了化学链燃烧试验.通过在铁矿石中加入生物质灰,探讨了生物质灰的种类(玉米秆灰、油菜秆灰和稻草灰)、灰的添加量(5%~20%)及灰中碱金属对铁矿石载氧体反应活性的影响.试验结果表明:生物质灰中无机组分不同,对铁矿石载氧体反应活性的影响也不同.由于玉米秆灰和油菜秆灰中碱金属K含量较高,高温下K以气态形式迁移到铁矿石表面,生成了K3Fe O2,从而提高了铁矿石的还原反应活性.稻草灰中Si含量很高,高温下碱金属K及Fe O与铁矿石反应,生成低熔点共晶体,加剧了铁矿石表面的烧结,减少了气固反应的接触面积,导致CO总转化率急剧下降.     

基于过渡金属氧化物载氧体的煤矿通风瓦斯处理性能

采用反应管对基于过渡金属氧化物载氧体的煤矿通风瓦斯(VAM)处理性能展开了研究.结果表明,经活化后的三种载氧体均能将CH4完全转化为CO2,其活性顺序为CuO60/γ-Al2 O3>NiO60/γ-Al2 O3>Fe2 O360/γ-Al2 O3;基于CuO60/γ-Al2 O3的CH4转化率随空速的增加而减小,随CuO负载量和床层温度的升高而增大;煤矿通风瓦斯中的CH4浓度越低,CH4转化率达到90%所需的床层温度就越低;对活性物质低分散高负载的CuO60/γ-Al2 O3和活性物质高分散低负载的CuO5.5/γ-Al2 O3两种CuO/γ-Al2 O3系载氧体进行了比较,发现两种载氧体的CH4转化机理均包含有化学链燃烧和催化燃烧两种机理,基于催化燃烧机理的CH4转化率在一定温度下存在极大值,当床层温度高于该极大值温度时,化学链燃烧对CH4转化率的贡献明显大于催化燃烧对CH4转化率的贡献;相同条件下,CuO5.5/γ-Al2 O3的初期活性优于Cu60/γ-Al2 O3,但CuO60/γ-Al2 O3的活性稳定性优于CuO5.5/γ-Al2 O3.     

烟气组分对载溴高硫石油焦吸附痕量Hg~0的影响

通过固定床痕量Hg~0吸附试验台系统,考察了O_2、SO_2、NO、HCl共4种烟气组分对载溴高硫石油焦吸附转化Hg~0性能的影响。试验结果表明:O_2的存在有利于载溴石油焦捕获烟气中的Hg~0;NO存在的情况下,吸附剂的吸附量和吸附效率要明显大于纯N_2气氛;HCl对载溴石油焦汞吸附的促进作用非常明显;SO_2对载溴石油焦吸附氧化Hg~0有一定的促进作用,但这样的促进作用随着SO_2浓度的升高向抑制作用转变。     

浅谈铜基载氧体与可燃固体废弃物化学链燃烧特性实践探讨

随着人类数量的爆炸式增长,城市进程也随之加快,物质生活的丰富使得生活垃圾大量产生,如何处理这些城市垃圾,成了目前城市环境建设的重要问题.Cu80Si950是一种理想型载氧体,这种通过机械混合法产生的铜基载氧体具有高转化率、高强度、高循环稳定性的特点.文章对固体废弃物热解处理以及化学链燃烧处理等常见处理方式进行了介绍和分析,并以Cu80Si950为研究对象,对铜基载氧体与可燃性固体垃圾进行化学链燃烧特性的试验研究.     

基于铁基载氧体串行流化床煤化学链燃烧的滞流化现象

以高纯的Fe2O3为载氧体在1 kW串行流化床反应器上进行了煤化学链燃烧连续实验研究.结果表明:实验前期,载氧体展现出了良好的反应性能,煤气化产物转换率较高,额外氧耗率仅为1.0%～2.4%;实验后期,载氧体颗粒表面的严重烧结导致其孔容和比表面积急剧降低,载氧体的活性降低,各项指标衰减;载氧体氧化过程强放热引起颗粒团聚并结块,导致空气反应器出现滞流化现象,实验无法正常继续,因而有必要对该高纯的铁基载氧体加入惰性材料(SiO2,Al2O3等),以提高其抗烧结能力.     

KNO_3修饰铁矿石化学链制氢试验研究

采用添加KNO_3修饰的铁矿石作为载氧体,以CO为燃料,在小型流化床反应器上进行化学链制氢试验研究,探究了KNO_3添加量及反应温度对载氧体还原过程及制氢过程的影响,并研究其循环特性.研究结果表明:KNO_3的添加使得铁矿石与其发生反应,生成的新相具有良好的催化还原效果,且随着KNO_3添加量的增加,最终氢气生成量也随之增加;反应温度的增加加快了载氧体还原过程,使得最终氢气生成量也随之增加;循环过程中发现载氧体表现出良好的循环特性,氢气生成量保持稳定,表面形态没有发生明显变化;整个循环过程中发现了K的流失现象,尤其在第一次循环中流失较多,但在随后的循环中,K的催化效果保持稳定.     

具有CO2分离的煤气化化学链置换燃烧初步研究

利用Fe2O3,Fe3O4作为载氧体,通过气化、化学链置换燃烧和联合循环等技术,实现燃煤发电的高效和CO2分离.假设煤气完全反应,建立了化学链置换燃烧空气反应器和燃料反应器的质量平衡和能量平衡数学模型,对置换燃烧系统特性进行仿真计算,研究了载氧体还原比率、循环倍率、煤气成分等参数对化学链置换燃烧性能的影响.结果表明:还原比率的升高将增加所需载氧体量,使空气反应器出口空气作功能力下降;循环倍率的提高将使空气反应器空气作功能力下降;而煤气中CH4体积分数升高,热值增加,空气反应器空气作功能力则随之增加.     

CaSO4的复合载氧体制备及其反应特性

利用浸渍法制备出载氧性能较好及价格低廉的复合型CaSO4载氧体,同时研究其固体燃料化学链燃烧特性.在综合热分析仪中研究复合型载氧体同H2和CO等气体燃料和煤焦固体燃料的反应性能,发现浸渍有微量Fe2O3和NiO的CaSO4复合型栽氧体同气体、固体燃料的反应速率加快,反应时间大大缩短,Fe2O3改善载氧体的反应性能方面优于NiO.SEM照片显示复合型载氧体同固体燃料高温下反应前后颗粒形态发生较大变化,并出现颗粒聚团.XRD分析表明循环反应后浸渍的Ni以Ni3S2形式出现,而浸渍的Fe以Fe3O4化舍物的形式存在,CaSO4的还原产物只有CaS.加入CaCO3颗粒后,大大改善了复合CaSO4栽氧体的循环性能.     

煤在加压流化床富氧燃烧条件下的碳转化规律

在15 kW加压流化床富氧燃烧实验台上,进行了内蒙古烟煤在850～900℃下的加压富氧燃烧实验,研究了压力为0. 1～0. 4 MPa、空气和21%～30%氧浓度的O_2/CO_2气氛下燃烧的碳转化规律.研究结果表明:稳态富氧燃烧条件下,加压流化床富氧燃烧实验台干烟气中CO_2浓度均超过90%.提高燃烧压力有利于提高碳转化率和CO_2生成率,有利于降低CO生成率.在压力0. 1～0. 3 M Pa范围内,CO_2生成率随着压力的增加基本呈线性递增关系,从85%左右增加到93%左右.进一步增加压力,CO_2生成率逐渐趋于平稳,并保持在较高水平.在压力为0. 4 MPa条件下,CO_2生成率增加到95%左右.提高O_2/CO_2气氛的氧浓度能够提高碳转化率和CO_2生成率,但是随着压力的提高,氧浓度对碳转化率和CO_2生成率的影响减小.     

铁基载氧体化学链CH4/CO2转化研究进展

从工艺优化、载氧体选择与优化以及反应器设计角度对化学链CH4/CO2转化研究进展进行综述与探讨.目前提出的多种化学链CH4/CO2转化工艺可以归结为CH4和CO2在同一反应器以及CH4和CO2在不同反应器2类.热力学计算结果表明铁基载氧体适合于化学链CH4/CO2转化,多种载体和助剂有利于提高铁基载氧体性能甲烷反应性、...     

热解及燃烧过程中燃料氮的N2转化特性

利用气相色谱设备实验研究了国内4种煤在热解及燃烧过程中煤中燃料氮向N2的转化特性.研究结果表明:在煤的热解过程中,燃料氮能够转化为N2,煤种不同,N2的转化率也不同;神木煤氮的N2转化率最高,焦作煤最低;随热解温度的升高,燃料氮的N2转化率升高;在煤燃烧过程中,燃料氮同样能够转化为对环境无害的N2,转化率同样与温度有关且随着温度的升高而增加,但当燃烧温度达到1 100℃时,除神木煤外,其他煤中燃料氮的N2转化率均有明显下降;无论是热解还是燃烧,所研究煤中的矿物质均能够促进燃料氮向N2的转化;无论脱灰与否,低温燃烧时燃料氮的N2转化率远比低温热解时高,但在1 100℃下的热解与燃烧时,N2转化率与煤种有关.     

基于铁基载氧体的甲烷化学链燃烧数值模拟

基于Gibbs自由能最小化原理,建立了以Fe2O3为载氧体的甲烷化学链燃烧模型,研究了流化床燃料反应器内反应物摩尔比、温度以及操作压力对反应产物分布和载氧体反应活性的影响,并揭示了其反应机理.结果表明:当Fe2O3与CH4反应物摩尔比保持在12左右,反应器温度控制在850～900℃范围时,出口处CO2的摩尔分数达到最大...     

Fe/CaO载氧体作用下生物质化学链气化研究

生物质化学链气化技术是一种高效的生物质能源利用技术，其过程中载氧体能够起到载氧、载热和催化的作用。为了提高载氧体的氧化还原特性，同时提高生物质气化得到合成气的产率，研究了机械混合法和浸渍法制备的Fe/CaO载氧体在生物质化学链气化过程中的作用。制备了不同Fe负载量的Fe/CaO载氧体，对其进行了XRD、CO₂-TPD和H₂-TPR表征以分析其物理化学性能。随着Fe负载量的增大，载氧体的还原性增强，同时CO₂吸收性减弱。在固定床装置上对其反应性能进行了实验研究，结果表明在反应温度为850 ℃时，随着Fe负载量增大，气体转化率逐渐增大，CO2和CO的产气量逐渐增大，H₂的产气量减少。当Fe负载量为40%得到的载氧体能够得到最大合成气产量453.4 mL，H₂和CO的产气量分别为146.6 mL和306.8 mL。     

二氧化硫对作物含硫量和蛋白质含量的影响

二氧化硫是大气主要污染物之一,它主要来自矿物燃料、煤和石油的燃烧。故在用煤作燃料的厂(如热电厂、钢铁厂等)及含硫矿物冶炼,制酸厂有较多SO_2~-向大气排放,就在城市的生活用煤中也不断有SO_2~-排放,根据记载每年向全世界大气排放SO_2~-来源于煤燃烧为51公屯硫/年,石油提炼为3公屯硫/年,石油燃烧为11公屯硫/年,冶炼为8公屯硫/年,因此,SO_2~-是当前数量最多,分布最广,危害最大的一种气体。     

基于铁基载氧体的稻秆水蒸气气化特性

在固定床管式炉中以氩气为介质,在添加水蒸气的条件下,对稻秆常规气化和化学链气化过程进行了研究,并对比了分析纯Fe2O3与赤铁矿的循环特性。研究结果表明:常规气化或者无水蒸气条件下的化学链气化效率均不高,水蒸气和氧载体的联合对气化过程存在显著的促进作用,二者的共同作用可以显著提高H2的产气率,碳转化率和气化效率均能达到80%左右;在温度为850℃,水蒸气泵转速为1. 2 r/min以及Fe2O3/C的摩尔比为0. 25时,产气率、气化效率和碳转化率达到较佳平衡;温度的提高可以促进气化反应,但容易导致氧载体失活; Fe2O3氧载体在气化过程中主要转化为Fe3O4,在多次循环反应后,氧载体的反应性能下降;与纯Fe2O3相比,赤铁矿在循环气化过程中表现为较好的稳定性。     

降低循环流化床锅炉外排烟气中二氧化硫浓度的方法探讨

使用循环流化床锅炉燃烧石油焦在石化企业应用十分广泛,但石油焦中的硫元素含量常常超过5%以上属于高硫燃料,但如果锅炉石灰石输送系统出现问题则外排烟气中的二氧化硫含量将达到数千mg/Nm3,因此改善石灰石输送系统从而稳定流化床锅炉脱硫效果十分重要。而随着国家减排要求的提高,单靠流化床锅炉的脱硫已无法满足要求,通过实际应用证明炉内、外联合脱硫技术,即使燃烧高硫燃料也能达到环保要求。     

循环流化床锅炉内掺高硫石油焦混烧脱硫灰的矿物相组成

粉煤灰的矿物相组成对其资源化具有重要意义,它主要取决于燃料品种和燃烧过程.由于燃烧过程的差异,循环流化床锅炉(CFBC)内掺加高硫石油焦和煤混烧而排放的脱硫灰与煤粉炉粉煤灰在矿物相组成上具有较大差异.利用扫描电镜(SEM)、X-ray衍射(XRD)和傅立叶转换红外光谱(FT-IR)对CFBC掺高硫石油焦混烧脱硫灰的矿物相组成进行了研究,同时采用选择性溶解分离和重力分离的方法富集脱硫灰中的微量矿物,研究表明CFBC掺高硫石油焦混烧脱硫灰的矿物相组成以高α-石英、硬石膏和石灰含量为其主要特征,同时含有少量的方解石、莫来石、钙长石、钙铝黄长石、赤铁矿、硅酸二钙(2CaO·SiO2,C2S)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3,C3A)、七铝酸十二钙(12CaO·7Al2O3,C12A7)及透辉石等矿物,可能含有少量玻璃相.如果样品在空气中存放时间较长,石灰吸收空气中的水分会导致羟钙石生成.而煤粉炉粉煤灰中的矿物主要为莫来石、石英和少量的赤铁矿,并含有大量的玻璃相.     

煤中全硫量之快速测定法——中和法

利用中和法测定煤中硫量的原理是使煤在氧流中燃烧,生成的气体用H_2O_2溶液吸收,全部成为H_2SO_4状态,然后用NaOH滴定。但用这一方法测定全硫量有下面的一些困难:(1)煤样含碱金属或碱土金属硫酸盐较多时,硫分易固定于灰分中。(2)燃烧时生成的SO_3形成分散的雾点,不能完全被H_2O_2吸收,以致逸出液面造成损失。(3)对含硫量在3％以上的煤,由于硫的有机化合物在氧流中燃烧不完全,而使     

电弧炉与卧式炉燃烧测定碳硫的热力学分析

本文研究了卧式炉与电弧炉测定碳琉的一些理论问题。一、热源与温度问题。计算得出,一克钢样,若用0.2克锡助熔,燃烧后,可放出近2000卡的热。若试样用量合适,就温度而言,计算得出,用电弧炉燃烧测定碳硫是可行的。此结论对电弧炉有实际意义。二、SO_2的转化问题。转化与介质、催化剂有关外,重要的是温度影响。本文结合测定碳硫的实际情况得出了转化率 X_T 与平衡常数 K_p 间的简洁公式 X_T=(K_P)/(K_P 1)。通过平衡常数间接的得到了温度与转化率之间的关系。计算所得数据,为提高分析的准确度提供理论依据。三、MoO_3的助熔(发热)理论问题。此问题是钢铁分析工作者关心的问题。作者经过热力学计算发现,电弧炉中有MoO_3 FeO=FeO.MoO_3的反应,X 射线粉末分析,也证实了FeOMoO_3 的存在。此反应的△G_反=-32.311(千卡)。△H_(1500)=～100.426(千卡)。电弧炉中发现此反立,对于阐明 MoO_3的作用机理有重要作用.本文对全国传播很广泛的吸附理论提出了疑议。最后,本文得出七点结论,这些结论与实践相结合,均得到予期效果。