生物质超临界水流化床气化制氢系统与方法研究

本文提出在生物质超临界水气化制氢过程中采用流化床反应器防止反应器结渣堵塞.首先,基于流化床内多相流动力学理论,通过分析获得了超临界水流化床的主要参数包括最小流化速度、终端速度、流化方式等的设计准则.应用此设计准则成功构建了一套超临界水流化床气化制氢系统,实验研究表明高浓度生物质浆料在长达5个小时的气化过程中反应器未见堵塞现象,并获得了与生物质在管流反应器中气化相似的气体产物.     

超临界水中纤维素气化制氢的实验研究

在500～650℃、20-35 MPa条件下,对超临界水- 纤维素混合物进行气化反应实验,发现压力、温度、反应停留时间、物料浓度等参数对纤维素的气化率和气态产物的组成都有明显影响,得出上述因素的影响规律。结果表明纤维素在超临界水中具有较高的气化率,生成以H2和CO2为丰要成份的气态产物。     

超临界水生物质催化气化制氢实验系统与方法研究

在分析比较目前国际上较好的几种超临界水生物质催化气化制氢实验系统及实验方法的基础上，成功地设计研制出一套连续式超临界水湿生物质催化气化制氢实验系统，简要介绍了该系统的特点及使用该系统取得的初步实验结果，并对各类实验系统存在的问题及待改进处作了分析．     

煤炭超临界水气化制氢发电多联产技术

<正>1技术简介我国以煤为主的能源结构短期内不会改变,现有燃煤发电技术主要利用煤炭在空气中的燃烧放热,将煤炭化学能转化为热能加热水-蒸汽用于做功发电;常规煤气化技术主要利用煤炭在空气中的部分氧化-气化反应制取合成气。上述两类转化利用过程中煤的能量品质损耗大,且不可避免地生成大量SO_x、NO_x、固体颗粒物、重金属污染物及低浓度温室气体等,减排成本高,急需研发一种全新的煤     

煤炭超临界水流化床制氢反应器内颗粒流动及传热特性的数值分析

煤炭超临界水气化是极具发展前景的高效洁净煤转化利用技术,深入研究反应器内流动和传热过程对反应器的设计及优化具有重要意义.本文基于欧拉-拉格朗日方法,耦合化学反应动力学模型,建立了煤炭超临界水流化床制氢反应器的三维瞬态CFD模型,研究了反应器内流动和传热特性、颗粒及产物组分的分布转化规律,得到了煤炭颗粒表面的对流和辐射换热系数,并从传热学的角度,揭示了颗粒粒径对煤炭转化速率的影响机理。     

超临界水稠油改质反应动力学研究

超临界水稠油改质具有速度快,抑制结焦等优势,本文考察了反应温度380～440?C和反应时长0～500 min对超临界水稠油改质反应的影响,实验结果表明超临界水稠油改质反应呈现三个阶段：诱导期、裂解期、生气期,诱导期内胶质的裂解十分显著,并且无结焦产生,裂解期内重质组分裂解加深,产生大量轻质组分,生气期内饱和烃二次裂解持续产生气体。同时超临界水稠油改质反应的进程随温度提高而加快。基于相分离的方法建立了6集总反应动力学模型,沥青质溶解度系数随着温度升高而下降,高温下软沥青对沥青质的分散作用减弱。反应动力学的方法有助于解释超临界水稠油改质的反应路径和反应机理。     

超临界水流化床内煤气化过程建模与仿真(2):气化反应动力学模型及气化规律

本文成功建立了煤超临界水气化动力学模型,其中包括煤在超临界水中热解、液化、固相残碳及液化产物的蒸汽重整等均相和非相反应。该动力学模型能准确反应煤在超临界水中气化特征。在前述第一部分工作的基础上,耦合该气化动力学模型,对煤在超临界水流化床中气化过程进行了建模。通过该模型研究了宽温度参数范围下反应器内典型反应速率、反应组分分布演变规律,揭示了反应器内部化学反应特征与气化规律。研究加深了对超临界水流化床内煤气化过程的认识,对超临界水流化床反应器的优化、放大以及实际运行具有指导意义。     

超临界水的谱学研究进展

超临界水具有独特的性质，在理论和实际应用上都已经受到广泛的关注，超临界水的的静态结构和动力学的研究是认识其性质的理论基础，氢键是静态结构研究的一个重要的内容，在实验上主要是通过谱学的方法如拉曼光谱，核磁共振（NMR），以及衍射分析等进行，动力学研究是探讨其作为反应介质的机理研究的基础，微波波谱法，NMR法，以及准弹性不相干中子散射方法都用于对超临界水的分子动力学重排的研究。     

金属Pd薄膜的超临界流体沉积制备及其结构表征

用超临界流体化学沉积法以有机金属化合物为前驱物制备金属单质薄膜.超临界CO₂为溶剂,六氟乙酰丙酮钯(Pd(Ⅱ)(hfac)₂)为前驱物,在温度为100 ℃、压力为12-18 MPa、反应时间为10-20 h的条件下,经过H₂气催化还原在单晶Si片上制备金属Pd薄膜,薄膜均匀且连续,厚度为0.3-1.5 μm.经X射线光电子能谱和X射线衍射谱分析可知,沉积的薄膜为金属Pd单质晶体结构.扫描电子显微镜研究结果表明,沉积压力对薄膜的晶粒尺寸有很大 关键词： 超临界流体沉积 金属Pd薄膜 2气')" href="#">H₂气 柱腔     

超临界水中甲酸分解反应动力学的密度泛函理论研究

采用密度泛函方法(B3LYP)在6-311+g(3df,2p)基组水平上,针对甲酸在超临界水中分解,研究了HCOOH+2H_2O反应和HCOOH+3H_2O反应的微观动力学机理。将理论计算结果与已有的实验结果对比发现,甲酸在超临界水中分解主要通过HCOOH+3H_2O反应机理进行,存在脱羧反应R(HCOOH+3H_2O)→d→TSd/e→e→TSe/P3→P3和脱羰反应R(HCOOH+3H_2O)→f→TSf/P4→P4两条主反应通道。利用传统过渡态理论(TST)计算得到两条主通道速控步骤在650～1500 K温度范围内的速率常数k_3和k_4,其表达式分别为k_3=2.99×10~(12)exp(-169.89 kJ·mol~(-1)/RT)s~(-1)和k_4=3.00×10~9exp(-159.01 kJ·mol~(-1)/RT)s~(-1)。     

超临界水驱超稠油提高采收率热物理特性研究

超稠油资源的高效开发对于提高石油供给和保障我国石油安全意义重大。针对深层超稠油资源由于原始地层压力高、原油黏度大导致常规蒸汽驱无法有效开发的问题,本文提出超临界水驱开发深层超稠油的新思路。本文首先研制了超临界水驱油提高采收率实验平台,研发的管式填砂岩心模型能够模拟岩心升温和驱替的同步过程,然后开展了超临界水驱、蒸汽驱和热水驱对比实验研究,实验结果表明,相对于蒸汽驱,超临界水驱能显著提高采收率并具有更高的热效率,25MPa、400℃超临界水驱鲁克沁超稠油的采收率达到97.07%;获得了超临界水驱过程的温度场和驱替压差变化规律,发现了超临界水超覆现象,与蒸汽超覆相比,超临界水超覆发生晚且持续短,可扩大波及范围,提高采收率。     

超临界水流化床反应器加料方式优化的数值模拟

超临界水流化床反应器是应用于生物质气化制氢工程中的一种新型反应器,它避免了以往管式反应器容易出现结渣、堵管的不足,而且还具有床内升温迅速、生物质气化充分以及产氢率高等优点。由于采用超临界水作为流化工质,传统流化床的设计方法已经不能满足设计要求。本文基于欧拉双流体模型对超临界水流化床加料方式进行了数值模拟研究,建立了最优加料口结构评价方法,分析了加料口结构、加料速度比以及初始床层高度对超临界水流化床颗粒分布的影响。本文研究进一步完善了超临界水流化床的设计理论。     

煤炭超临界水气化复叠发电系统热力性能分析

为实现煤炭高效清洁低碳发电,本文基于超临界水气化构建了采用H₂O/CO₂混合工质循环、朗肯循环复叠的发电系统,建立系统热力性能分析模型,其净发电效率和?效率分别为51.1%和49.9%,可实现CO₂完全捕集和水的回收利用。分析了气化给水温度、水煤浆浓度对气化氧化单元以及系统不可逆性的影响规律,发现气化单元?效率随给水温度的升高而升高,气化氧化单元的?效率可提升至81%。当水煤浆浓度为19%时,系统净发电效率和?效率分别可达52.0%和50.7%。     

超临界水流化床流动阻力特性的实验研究

本文在压力23～27 MPa,温度360～420℃的参数范围内,研究了固定床与流化床的流动阻力特性。实验结果表明：传统的计算固定床压降的Ergun公式在超临界水条件下仍可适用,实验值与Ergun公式计算值的平均误差为13.3%。基于固定床及流化床流动阻力特性实验结果拟合了一个适用于超临界水条件下计算流化床最小流化速度的...     

超临界水冷堆混合慢化燃料组件设计

现有的超临界水冷堆（SCWR）燃料组件通过采用水棒组件设计方式,以解决中子慢化不足的问题,但对组件及堆芯设计方案的工程可行性带来巨大挑战。提出混合慢化燃料组件,利用未流经燃料区加热的冷却剂与燃料区内固体慢化剂的混合设计,达到完全取消组件水棒设计的目的,实现超临界水冷堆组件的简化设计。计算分析表明,与水棒组件相比,混合慢化燃料组件不仅设计相对简化,而且具有较高的经济性和安全性。     

超临界水冷堆混合慢化燃料组件设计

现有的超临界水冷堆（SCWR）燃料组件通过采用水棒组件设计方式,以解决中子慢化不足的问题,但对组件及堆芯设计方案的工程可行性带来巨大挑战。提出混合慢化燃料组件,利用未流经燃料区加热的冷却剂与燃料区内固体慢化剂的混合设计,达到完全取消组件水棒设计的目的,实现超临界水冷堆组件的简化设计。计算分析表明,与水棒组件相比,混合慢化燃料组件不仅设计相对简化,而且具有较高的经济性和安全性。     

超临界水流化床内两相流特性的数值模拟研究

本文基于欧拉双流体模型和颗粒动理学理论,对超临界水流化床反应器内气固两相流特性进行数值模拟,模拟获得了超临界水流化床反应器内颗粒分布特性和最小流化速度,分析了表观速度、压力、温度、初始床层高度对超临界水流化床流动特性的影响.本文的研究对超临界水流化床反应器结构的设计及操作条件的优化具有重要的指导意义.     

超临界水冷堆中子能谱计算及安全性分析

超临界水堆是国际第Ⅳ代核能系统论坛推荐的六种第Ⅳ代核电反应堆堆型之一,与现有的轻水堆相比,具有热效率高、系统结构简单、造价低等优点。建立了MCNP程序下的超临界水堆堆芯物理计算模型,解决了燃料组件几何结构过于复杂精细难以建模的技术难题;考虑了堆芯轴向冷却剂密度的不均匀分布,计算并分析各区域的中子能谱分布;对失水事故下的超临界水冷堆安全性进行了分析,研究了不同区域冷却剂丢失程度对反应性及有效增殖系数的影响,表明所设计堆型具有较高的安全性;分析处理失水事故的应对措施,验证了使用注入硼水措施处理超临界水冷堆失水事故的可行性。     

曳力和湍流对超临界水流化床传热特性的影响

本文采用基于颗粒动力学的欧拉双流体模型,对比研究了曳力和湍流对超临界水流化床传热特性的影响,选取了Gidaspow、Syamlal-O'Brien和Wen-Yu三种曳力模型以及标准κ-ε、RNGκ-ε、Realizableκ-ε湍流模型三种高Re数湍流模型及低Re数κ-ε湍流模型。研究结果表明,在三种曳力模型中,Gidaspow曳力模型在超临界水流化床中更为适用;对于所采用的四种κ-ε湍流模型,利用三种高雷诺数湍流模型模拟所得床层与壁面间传热系数基本一致且大于采用低雷诺数模型模拟所得传热系数,而综合考虑,RNGκ-ε湍流模型更适于超临水流化床传热特性的研究。