低温太阳热与甲醇化学链整合能量释放机理实验初探

本文在低温太阳热能与CH3OH-Fe2O3化学链燃烧相结合控制CO2分离动力系统的基础上,进一步探讨了低温太阳热能品位提升的内在规律,分别揭示出辐照强度与CH3OH-Fe2O3反应特性、低温太阳热能品位提升的关联关系.本文采用溶胶凝胶法制作了Fe2O3反应颗粒,在热重反应器中进行了模拟太阳热能与甲醇化学链实验的初步研究,通过电镜,分析了反应前后金属氧化物的表面形貌特征.研究成果将为低温太阳热能与化学链燃烧整合能量释放新机理的研究提供理论依据和基础实验数据.     

新型甲醇重整–化学链氢电联产系统热力学分析

本文提出了一种新颖的甲醇重整–化学链发电制氢联产系统。该系统利用化学链燃烧氧化反应的显热给甲醇重整制氢部分提供反应热,充分利用了甲醇重整制氢的驰放气,同时实现了Fe_2O_3高温热的合理利用,使新系统内部能量品位的匹配变得更加合理。重整反应部分温度为250℃左右时,该新型联产系统的效率达到了61.8%,展现出了良好的热力学性能。本文对该系统进行了分析,并以常规制氢和化学链燃烧耦合发电系统为参照进行了对比,研究了其性能。新系统的效率较高,同时实现了CO_2的无能耗分离。     

利用间冷的甲醇重整制氢-发电联产系统

基于能的梯级利用的思路,本文提出了一种新颖的制氢-发电联产系统.新系统利用空气压缩的间冷热提供甲醇重整反应热,不仅合理地利用低温间冷热,同时实现了甲醇重整制氢弛放气的综合利用.新的联产系统具有优良的热力件能,相对节能率达到4.8%.根据图像(火用)分析方法,阐明了利用间冷热甲醇重整制氰过程删损失减少和间冷热品位提升的机理.本文对新循环进行了分析,并以制氢和发电的分产系统为参照,研究了其性能规律.     

基于化学链燃烧的氢氧联合循环

提出一种新颖的基于化学链的氢氧联合动力循环系统,该系统利用透平余热提供化学链中天然气和Fe3O4反应热,将余热转换为高品位化学能。系统综合了化学链零能耗分离CO2和氢氧联合循环高效率的优点。与化学链燃烧联合循环相比,该循环取消了余热锅炉和底循环,系统内能量品位匹配更加合理。根据图像分析方法,阐明了化学链氢氧联合循环中损...     

低温太阳热能与化学链燃烧相结合控制CO2分离动力系统

本文探索并提出控制CO2分离的低温太阳热能与清洁合成燃料甲醇-三氧化二铁化学链燃烧相结合的新颖能源动力系统。基于图象(?)分析方法,明确地指出甲醇化学链燃烧能量释放过程燃烧堋损失减小和低温太阳热能品位提升的机理。从能源有效利用和环境相容出发,研究和揭示化学链燃烧与太阳能有机整合共同减小CO2分离能耗的特性规律。相比不分离常规联合循环,新系统(?)效率提高约6．2个百分点;与分离CO2的联合循环相比,新系统媚效率提高约14．2个百分点。同时,低温太阳热能热转功效率可达到22．5％。     

低温太阳热与乙醇化学链燃烧的系统研究

探索并提出低温太阳热能与乙醇一氧化镍化学链燃烧相结合的新颖能量动力系统。该系统利用中低温太阳热能提供乙醇和氧化镍反应热,将低温太阳能转换为高品位化学能储存在固体金属氧化物中。基于图像[火用]分析方法,明确地指出乙醇化学链燃烧能量释放过程燃烧[火用]损失减小和低温太阳热品位提升的机理。本文对新循环进行了分析,相比常规联合...     

中温太阳能驱动天然气钙钛矿化学链燃烧实验研究

提出一种天然气基钙钛矿型氧化物化学链燃烧中温太阳能燃料转化方法,利用近400℃太阳热驱动天然气基的LaCu_(0.1)Ni_(0.9)O_3化学链燃烧,将太阳能转化为高品位燃料化学能。新方法不仅能利用低焦比的槽式聚光吸收反应器,而且降低了太阳能天然气热化学互补反应热品位。采用热重实验,开展天然气基LaCu_(0.1)Ni_(0.9)O_3反应与再生性能研究。研究结果表明:天然气-LaCu_(0.1)Ni_(0.9)O_3化学链燃烧的还原温度为350℃,氧载体最大释氧量为22%,多次循环反应之后氧载体的晶格结构和表面形貌均没有发生明显的变化。本文为开展中温太阳能与天然气热化学互补利用提供了新途径。     

中低温余热与甲醇化学间冷相结合热力循环研究

本文基于探讨中低温余热与清洁合成燃料间接燃烧相结合的能量释放新思路,揭示同时降低燃烧过程品位损失和提高低品位能的功能力的机理。采用图象佣分析方法,明确地指出甲醇间接燃烧佣损失减少的原因。从系统集成角度,探讨燃气轮机循环中利用压气机间冷的低温热与甲醇吸热裂解相结合的热力循环,并研究和揭示该循环热力特性规律。本文为能量释放新机理的研究和构思新颖中低温余热的热力循环提供基础依据。     

溶胶凝胶Fe2O3/Al2O3氧载体与甲烷的循环反应性研究

高性能的氧载体是化学链燃烧技术实施的关键.本文采用溶胶凝胶法制备的Fe2O3/A12Oa氧载体,在固定床反应器中研究了它与CH4/空气在900℃下的循环反应性,并利用XRD、ESEM和BET对反应前后的氧载体进行了物化表征.试验结果表明,溶胶凝胶法制备的Fe2O3/A12O3氧载体具有良好的循环反应能力.随着循环次数的...     

耦合化学链燃烧和有机朗肯循环的多联产系统

本文将甲醇化学链燃烧间冷循环和内置CO_2超临界热泵的有机朗肯循环集成,提出了一种新的分布式冷热电多联产系统。以外置热泵循环为参比系统,利用ASPEN Plus对新系统和参比系统进行热力学模拟计算,并通过图像(?)分析方法(EUD分析法)对两系统的关键对比部位进行了(?)损失图像比较。结果表明,新循环的(?)效率和能量利用率分别比参比循环高约4%和20%,同时可以实现动力系统和CO_2分离技术一体化。     

双级压缩跨临界CO_2热泵中间冷却型式优化

双级压缩跨临界CO_2热泵适合于低温地板辐射采暖.以北京市某建筑为对象,进行了双级压缩跨临界CO_2热泵中间冷却型式的优化分析.结果表明:与单级压缩循环相比,双级压缩循环提高了系统供热的性能系数(COP),并且双级压缩循环中间完全冷却的COP高于中间不完全冷却型式.同时在保持最佳中间冷却压力下,双级压缩中间不完全冷却型式的COP随着高压级压缩机入口CO_2蒸气过热度的增加而逐渐减小.因此在实际系统设计中,双级压缩跨临界CO_2采暖热泵宜采用中间完全冷却型式.     

太阳能甲醇重整制氢-发电联产系统

基于不同用能系统整合和能的综合梯级利用思路,研究提出一种新颖的太阳能甲醇重整制氢-发电联产系统.将太阳能甲醇重整制氢与发电有机整合,不仅合理地利用中低温太阳能,同时实现甲醇重整制氢弛放气的综合利用.新的联产系统具有优良的热力性能,化石能源的相对节能率达到29%,制氢单位能耗降低为0.85 GJ/GJ-H2.研究表明,减小能量转化传递过程的品位差和合理利用太阳能热是系统节能的关键所在.研究成果将为太阳能多功能能源系统发展提供新方案与新思路.     

Chemical-looping combustion: Status and research needs

Chemical-Looping Combustion (CLC) has emerged in recent years as a very promising combustion technology for power plants and industrial applications with inherent CO₂ capture, which circumvent the energy penalty imposed on other competing technologies. The process is based on the use of a metal oxide to transport the oxygen needed for combustion in order to prevent direct contact between the fuel and air. CLC is performed in two interconnected reactors, and the CO₂ separation inherent to the process practically eliminates the energy penalty associated with gas separation. The CLC process was initially developed for gaseous fuels, and its application was subsequently extended to solid fuels. The process has been demonstrated in units of different size, from bench scale to MW-scale pilot plants, burning natural gas, syngas, coal and biomass, and using ores and synthetic materials as oxygen-carriers.An overview of the status of the process, starting with the fundamentals and considering the main experimental results and characteristics of process performance, is made both for gaseous and solid fuels. Process modelling of the system for solid and gaseous fuels is also analysed. The main research needs and challenges both for gaseous and solid fuel are highlighted.     

新型燃煤发电-CO2捕获-供热一体化系统

本文在深入分析燃煤电站CO₂捕获和汽水系统热平衡的基础上,提出一种新型燃煤发电-CO₂捕获-供热一体化系统。该系统通过汽水流程、碳捕获流程及地暖供热流程的有效集成,实现了系统中、低温余热的高效利用,降低了碳捕获对电厂效率的影响。分析结果显示,本文提出的一体化系统,在CO₂回收率90%时,供电效率可达31.32%,供电效率降低8.96%,而传统化学吸收法碳捕获电站效率惩罚普遍在10～12个百分点或更高。同时,该系统可供热350 MW,全厂（火用）效率达34.49%,全厂热效率高达55.88%;该系统以较少的能耗代价实现高效供电、供热与CO₂减排,为燃煤发电机组碳减排提供了独特的学术思路与技术方案。     

间冷过程对三级回热压缩S-CO2循环系统的影响

三级回热压缩循环效率高、结构简单,是一种比再压缩循环更具潜力的超临界二氧化碳循环.间冷过程是一种常用的提高布雷顿循环效率的方法,当应用该方法时,可进一步提高循环效率.本文研究了三级回热压缩循环与间冷过程耦合时的特性,计算发现,当间冷压力偏离最优值时,循环效率会有明显下降,甚至低于同参数无间冷循环的效率.而在最优间冷压力...     

Modelling Chemical-Looping assisted by Oxygen Uncoupling (CLaOU): Assessment of natural gas combustion with calcium manganite as oxygen carrier

Chemical-Looping Combustion (CLC) is a promising technology for performing CO₂ capture in combustion processes at low cost and with lower energy consumption. Fuel conversion modelling assists in optimizing and predicting the performance of the CLC process under different operating conditions. For this work, the combustion of natural gas was modelled using a CaMnO₃-type perovskite as oxygen-carrier and taking into consideration the processes of fluid dynamics and reaction kinetics involved in fuel conversion. The CLC model was validated against experimental results obtained from the 120?kW_th CLC unit at the Vienna University of Technology (TUV). Good agreement between experimental and model predictions of fuel conversion was found when the temperature, pressure drop, solids circulation rate and fuel flow were varied. Model predictions showed that oxygen transfer by means of the gas–solid reaction of the fuel with the oxygen-carrier was relevant throughout the entire fuel-reactor. However, complete combustion could be only achieved under operating conditions where the process of Chemical-Looping assisted by Oxygen Uncoupling (CLaOU) became dominant, i.e. a relevant fraction of the fuel was burnt with molecular oxygen (O₂) released by the oxygen-carrier. This phenomenon was improved by the design configuration of the 120?kW_th CLC unit at TUV, in which oxidized particles are recirculated to the upper part of the fuel-reactor. Thus, the validated model identified the conditions at which complete combustion can be achieved, demonstrating that it is a powerful tool for the simulation and optimization of the CLC process with the CaMnO₃-type material.     

非线性拉曼激光雷达测量CO2气体的研究

提出了利用气体的受激拉曼散射(SRS)效应激光雷达光源来探测大气中的CO2气体的新方法,设计出探测大气中CO2气体含量的非线性拉曼增益激光雷达,用Nd:YAG激光器(1064 nm)的三倍频光(354.7 nm)通过分别装有CO2气体和N2气体的拉曼管,分别得到CO2气体和N2气体的受激拉曼散射的一阶斯托克斯线(S1),并用S1线作为雷达的种子发射光源.通过实验得到拉曼管中的气压与S1能量的变化关系,对其优化条件和物理机制进行了分析.该实验方法已经成功测出了大气中CO2气体的回波电压信号.     

Investigation of the energy resolution with a RETGEM detector

A novel Micro-pattern gaseous detector (MPGD), thick GEM with electrodes made of a resistive material (RETGEM) is presented. In this paper we mainly investigate the energy resolution of a RETGEM in Ar+CO_2 with different gas mixtures. The results indicate that an energy resolution 30% in single and double mode can be obtained. The existence of an optimum energy resolution is discussed.