基于Ca循环的生物质加压气化制氢系统的模拟与优化

建立了基于Ca循环的生物质气化制氢模型,包括气化单元和燃烧单元.气化单元包括热解与重整2个模块,通过快速热解试验获得初始热解模块的结果,并进行了压力和温度的修正计算;通过调整二次热解时进入燃烧炉的焦炭量,使得燃烧炉能够达到煅烧碳酸钙的温度,剩余焦炭进入气化炉;重整模块以及燃烧单元采用Gibbs自由能最小化原理进行计算.通过控制气化反应平衡趋近温度得到系统加压时非平衡态工况的结果,并与气化炉试验结果进行了对比验证.考察了压力、温度、n（Ca）/n（C）和n（H2O）/n（C）对氢气体积分数与产量、碳酸化率和碳酸钙煅烧率等的影响.通过优化,得到了最优的氢气产量为106.4 g/kg,体积分数可达94.0％.     

煤焦油中芳烃(萘)的加氢饱和试验

为了优化煤焦油加氢制取燃料油过程中芳烃的加氢饱和反应工艺,选取萘作为煤焦油中芳烃的模型化合物,在固定床加氢反应器上,使用MoNiWP/γ-Al2O3催化剂,探究反应温度、压力、体积空速及氢油体积比对萘的转化率以及四氢萘和十氢萘选择性的影响.研究煤焦油中不同质量分数的二苯并噻吩(S)、喹啉(N)和邻甲酚(O)杂原子的存在对芳烃化合物加氢饱和的影响,并初步考察多种芳烃化合物加氢饱和的效果.结果表明:MoNiWP/γ-Al2O3催化剂在萘的加氢饱和反应中表现出良好的催化活性;反应温度和体积空速对萘加氢反应的影响比较明显,且萘加氢饱和的最佳反应条件为温度320℃,压力4MPa,氢油体积比600∶1以及体积空速2h-1;微量质量分数的S和N对萘的加氢饱和影响不大,但是当S、N质量分数高于0.15%,O质量分数高于0.30%时,萘加氢反应,尤其是第二个苯环的加氢饱和反应都受到明显的抑制;不同种类的芳烃类化合物的加氢饱和反应存在相互影响的现象.因此,建议在煤焦油加氢精制工艺中使用两步加氢,并对原料进行脱酚处理.     

颗粒团影响循环流化床内气固流场的PIV测试

利用自行构建的可用于循环流化床内流动特性测试的PIV系统对一台高4m截面200mm×200mm的冷态循环流化床进行了PIV测试研究。采用适合于较高粒子浓度的互相关处理MQD方法来处理PIV图像,获得了循环流化床内颗粒团运动对流场内颗粒速度的动态影响。结果表明:(1)颗粒团可能出现在流场截面内的各个位置,形状和速度都随时间的变化而变化;(2)颗粒团对床内的气固流动行为有较大的影响。只要有颗粒团出现,无论它的流动方向与主流颗粒的流动方向异同,气流和分散固粒都受到它的驱动向不同方向运动;(3)在颗粒团增长过程中,随着时间的增加,流场截面内颗粒平均速度虽然有波动,但总的变化趋势是增加的。     

基于Aspen Plus的煤炭空气部分气化联合循环发电系统模拟

煤炭空气部分气化联合循环发电技术采用循环流化床反应器作为气化炉和燃烧炉,煤由给料装置送入气化炉中与空气发生反应,产生燃气然后送入燃气轮机中发电;反应剩余的半焦则送入循环流化床燃烧炉中燃烧发电。本文采用甘肃华亭煤为设计煤种,利用Aspen Plus软件对煤炭空气部分气化联合循环发电技术进行模拟研究,得出了空气煤比、碳转化率对气化温度、燃气组分、燃气热值、气化效率、发电效率等因素的影响。结果表明:随着空气煤比的增大,气化温度升高,燃气热值、发电效率及气化效率降低;随着碳转化率增大,燃气的热值提高,气化效率及发电效率均增加;系统发电效率随着碳转化率增加而增加,然而当碳转化率大于80%时,发电效率的增加幅度大幅减小,因此将碳转化率选为80%较为合适,此时的发电效率约为57%,这相较于现有的煤粉燃烧发电系统有极大的提高。     

CO_2气氛影响烟煤流化床热解特性的实验研究

为了考察不同浓度的CO_2气氛对煤热解特性的影响,该文以陕西榆林烟煤为研究对象,在小型鼓泡流化床上开展实验研究。考察了CO_2气氛浓度对半焦、焦油、热解水和热解气体产物产率的影响。另外以600℃为例,考察了CO_2气氛对焦油组分、半焦表面官能团、半焦孔隙结构、元素组成和燃烧特性的影响。各温度下,热解产物半焦产率随CO_2浓度的提高而降低,在较高温度下(700和800℃)降低作用更明显。当CO_2浓度较低(10%)时,焦油产率受其影响不大,继续提高CO_2浓度时焦油产率有所提高而热解水产率受CO_2浓度的影响较小。热解气中CH_4产率随CO_2浓度的提高而提高,CO产率受CO_2浓度影响在800℃下最为明显。CO_2浓度越高H_2产率越低,C2~C3气体产率越高。提高CO_2浓度能减少焦油中重质组分相对含量,增加酚类的相对含量。半焦表面官能团中,CO_2浓度的提高抑制了羰基分解成CO_2,—OH伸缩特征峰随CO_2浓度的提高而减弱。半焦热重燃烧特性实验表明,随着CO_2浓度的提高,半焦的着火温度、最大燃烧速率对应温度以及燃尽温度都有所降低,而较高浓度(40%)下这一作用有所减弱。     

平行管超临界流体流动不均匀特性试验研究

为了解超临界循环流化床（CFB）锅炉炉膛中悬吊屏平行管束内工质流动不均匀性,基于流体模化理论,设计超临界工质平行管束试验系统,以R-134a模化超临界水蒸气进行试验研究。试验在工质质量流率500~700 kg/(m2·s),入口温度503~543 K,入口压力4.0~4.3 MPa,CFB颗粒浓度3.9~15.0 kg/m3下进行,研究了上述参数对平行管束中工质流动不均匀性的影响。结果表明:影响工质在管束内流动不均匀性的主要因素包括管外的换热特性、管内的换热特性和管内压降;工质入口温度增加,其在平行管束内的流动不均匀性降低;当工质入口压力高于其临界压力时,入口压力变化对工质整体流动不均匀性影响较小;工质质量流率增加,其流动不均匀性增加;管束外侧颗粒浓度增加,工质流动不均匀性增强;试验条件下,平行管束两侧流动不均系数相对较小。     

石灰石焙烧特性对流化床脱除H2S的影响

在小型流化床装置上,以长广石灰石为样品,进行了焙烧气氛、温度和焙烧时间等参数对石灰石脱除H2S反应影响特性的实验研究。在不同温度下,分别将石灰石在模拟煤气和模拟烟气气氛中焙烧60 s和300 s,然后直接在模拟煤气气氛下进行硫化反应实验,同时进行了未焙烧石灰石的硫化反应实验。实验结果表明,温度、焙烧时间和焙烧反应气氛对石灰石脱硫反应均有不同程度的影响。     

煤催化气化技术的研究现状与展望

煤催化气化由于可以大幅度降低操作条件,实现定向转化,目前正受到国内外重视。本文综述了碱金属、碱土金属、过渡金属催化剂与复合催化剂在煤催化气化过程中的活性、优缺点、反应机理等。对影响煤催化气化的各类因素如煤阶、矿物质、催化剂添加方式、添加量、气化条件等进行了分析。介绍了当前催化气化工业化进程以及合成天然气甲烷和催化气化制氢两种工艺。当前研究的难点是兼顾催化剂的效率与经济性,煤催化气化未来将以开发高活性、易回收且廉价的催化剂为研究方向。     

出口结构对矩形循环流化床稀相区颗粒速度分布影响的实验研究

为了研究不同工况下出口偏置结构、挂屏的布置对稀相区颗粒速度分布的影响,在一矩形截面流化床冷态试验台上,采用高速摄影分别对稀相区左墙和前墙进行拍摄,结合粒子图像测速技术分析,获得速度分布图像。实验结果表明,分离器的偏置布置对稀相区流场的分布影响较大,受出口效应影响,左墙颗粒已不再呈现环核流动分布,中心区向后墙出口区域颗粒几乎完全为横向运动,出口下方磨损较严重。受到挂屏的阻挡和壁面摩擦,颗粒的运动方向改变,挂屏与壁面之间的区域出现了颗粒的再分布,颗粒轴向速度呈现出跟整个床截面相似的抛物线分布。挂屏的布置削弱了出口效应的影响,右墙侧颗粒的分布主要受气流和壁面摩擦的约束。     

循环流化床锅炉飞灰的回燃特性

在小型循环流化床实验台上进行了一系列的飞灰回燃试验,研究了灰煤比、运行温度、飞灰活化方式、循环倍率、流化风速等因素对脱硫效率和飞灰含碳量的影响,寻求合理运行参数.研究结果表明:飞灰回燃时的最佳脱硫温度约为880℃;随着灰煤比的增加,飞灰含碳量逐渐降低,脱硫效率逐渐提高;水灰质量比从0提高到4.5%,脱硫效率增加了13.84%,而飞灰含碳量则无明显变化.