中温太阳能与化学链燃烧整合的冷热电系统

本文提出了中温太阳能与二甲醚-氧化钴化学链燃烧整合的新颖冷热电联产系统,并对系统热力性能及关键参数对系统热力性能的影响进行了分析。研究表明,燃气透平入口初温(TIT)1000℃,压比8.8时,新系统的总能效高达92.6%。在输出量相同的情况下,新系统的化石能源节能率达29.3%,太阳能集热面积节省率可达69.8%。同时,采用热重分析仪对系统关键过程—二甲醚-氧化钴化学链燃烧开展了初步的实验研究,验证了新系统的可行性。     

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...     

耦合反应器中化学链燃烧的模拟

基于颗粒动理学和化学动力学理论,建立化学链燃烧计算模型,数值模拟了耦合反应器内化学链燃烧过程,获得了反应器内流场特性和各组分分布规律,并很好地捕捉到了空气反应器中颗粒呈现出的非均匀环核流动结构。模拟结果同时给出了反应器中温度分布规律以及各出口颗粒质量流率和各组分浓度随时间的变化,为耦合反应器的设计优化提供了一定的依据。     

煤化学链燃烧还原阶段的污染物抑制

基于CaSO_4载氧体的煤化学链燃烧,在CaSO_4与煤的反应阶段存在污染物释放问题。针对反应器气氛为还原性,在不同温度下研究了CaO和CaSO_4的不同加入量对污染物的影响。结果表明,950℃时,加入CaO有利于抑制SO_2和CO,但其释放量仍较多;增加CaSO_4可以抑制CO,但会导致SO_2排放增加。由于添加CaO对煤气化具有催化作用,900℃是一个既有利于抑制气态污染物的排放,也能保证煤气化-CaSO_4还原反应速率的温度;CaO加入量为CaSO_4摩尔量1.9倍时,可以抑制90%的SO_2排放,具有较理想的脱硫效果。     

煤基化学链燃烧过程中硫的演变

在双阶段流化床反应器内,基于溶胶凝胶法制备的Fe2O3/Al2O3氧载体研究了褐煤化学链燃烧过程中燃料硫的迁移路径及分布特性,并讨论了温度、过氧系数对燃料硫释放分布的影响.结果表明:所有工况下,氧载体均未出现被硫化的现象;在热解气化学链燃烧阶段,气相含硫物质以SO2和H2S为主,煤焦气化气化学链燃烧阶段绝大部分为SO2气体,部分来源于煤焦中CaSO4的分解。另外,部分燃料硫被碱金属固定于煤灰中。同时,提高温度和过氧系数都能导致SO2/H2S值和SO2释放量增大。     

新颖化学链燃烧与空气湿化燃气轮机循环

本文基于工程热力学和化学环境学的有机结合,注重能源与环境的领域交叉,揭示化学链 燃烧新机理,旨在取代传统的造成能源品位利用最差并且引起环境生态污染（产生ＳＯｘ、ＮＯｘ、 ＣＯ２等）的燃烧过程,开拓出第三代能源环境动力系统,寻找同时解决能源与环境两个重大问题的 科学途径。     

铁基复合氧载体的煤化学链燃烧研究

采用热重分析仪、红外频谱仪以及差热分析对PDS烟煤与溶胶凝胶燃烧合成法制备的Fe_2O_3基复合氧载体的反应性能及热流变化进行了研究,发现:就Fe_2O_3基氧载体而言,适当增加Fe_2O_3基氧载体过量系数Φ有利于煤的充分反应;而铁基复合氧载体CuFe_2O_4与PDS煤具有更高的反应性,加入惰性载体Al_2O_3有利于CuFe_2O_4与煤一次热解产物的反应,却阻碍了其与二次热解产物的反应。CuFe_2O_4具有更高的晶格氧容量以及更少的吸热量,用于煤化学链燃烧中是非常合适的,具有很好的应用前景。     

高活性载氧体的化学链燃烧氩气纯化

一次单晶硅生产工艺后,氩气会受到CO、H_2等杂质气体的污染,无法再次使用,且杂质气体浓度通常小于0.01%,传统方法(如物理吸附、化学吸附和催化氧化)难以高效直接进行脱除。基于此背景,本文提出化学链燃烧净化回收氩气技术,采用第一性原理计算对高活性载氧体材料进行筛选,选择并制备了CuCoFe三元尖晶石载氧体材料,实现了中温条件下对低浓度杂质气体的精确脱除,处理后的氩气中CO及H_2含量低于0.001%,回收氩气纯度99.9998%,单次循环回收率90%。     

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...     

污泥和准东煤的化学链燃烧实验研究

化学链燃烧是一种具有CO_2内分离的新型燃烧技术。基于天然铁矿石载氧体在1 kWth的串行流化床上进行了污泥和准东煤化学链混合燃烧实验。探究燃料反应器温度对碳转化率和反应器口体积分数的影响。在批次流化床上进行了固体燃料气化和热解实验。实验结果表明反应器温度由800到930℃,反应器出口的CO_2体积分数上升,CO和CH4降低,碳转化率升高。在整个温度范围内,相比于污泥,混合燃料对应的CO_2体积分数,但碳转化率低。在930℃时,混合燃料的碳转化率可以达到90%左右。准东煤中钠含量较高,但在连续运行过程中无烧结和团聚等问题出现,这主要归结于燃料混合导致的钠含量的降低以及高熔点钠化合物的生成。     

化学链燃烧制氢三联流化床冷态实验研究

针对化学链燃烧制氢中无法实现燃料气的完全转化的问题,本文结合铁氧化物的化学特性提出了一种全新的复合流化床结构,设计搭建了对应热值为50 kW的三联流化床冷态试验台,并对该系统进行了气固流动特性研究,探讨了各反应器送风量对压力特征、固体循环率、物料分布的影响。实验结果表明,反应器的压力随着反应器风量的增大而增大;固体循环率可以在较大范围内调节;整个系统能够长期稳定地运行。     

基于赤铁矿载氧体的污泥化学链燃烧研究

基于污泥处置技术的减容化、无害化、稳定化和资源化的目的,本文首次采用化学链燃烧技术来处置污泥,实验基于赤铁矿载氧体在1 kW_(th)串行流化床上开展。研究了燃料反应器温度对污泥燃烧特性的影响,并对比了淮北无烟煤和污泥化学链燃烧特性的差异,以及考察了赤铁矿长期运行的物化性能。实验结果表明,在本实验的工况下,没有焦炭随载氧体进入到空气反应;随着燃料反应器温度的增加,污泥和煤的碳转化率均增加,但污泥的碳转化率要高于煤;同时,水蒸气的加入可提高污泥的碳转化率,但水蒸气的量对其影响较小;赤铁矿在长时间运行中,体现了良好的反应以及抗烧结性能。     

基于甲醇化学链燃烧的新型燃气轮机间冷循环

本文提出一种新颖的甲醇化学链燃烧动力循环系统.该系统利用空气压缩的间冷热提供甲醇和Fe2O3反应热,将间冷的低温热转换为高品位化学能;同时得到预冷的空气吸收燃烧产物Fe2O3的显热,降低了还原反应的温度.与常规化学链循环相比,该循环利用间冷的热量代替高温Fe2O3的显热提供还原反应的反应热,系统内能量品位匹配更加合理.根据图像(火用)分析方法,阐明了甲醇化学链燃烧过程(火用)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,并以常规化学链循环为参照,研究了其性能.新循环的效率较高,同时可以实现CO2无能耗的分离.     

移动床内合成气化学链燃烧反应的实验研究

近年来,全球变暖带来的一系列问题,减少温室气体CO_2排放已成为全世界关注的焦点。化学链燃烧技术作为一项有前途的CO_2分离技术,已成为各国研究的热点。本文搭建了移动床反应器实验台,对以烧结矿为载氧体的合成气化学链燃烧反应过程进行了研究,获得了稳态工况下气体浓度随床高的变化趋势,并分析了反应温度、烧结矿颗粒粒径、气固流量比对反应的影响。结果表明:自移动床底部到顶部,还原气体浓度逐渐下降;随着温度的升高,合成气转化率有明显的提高;烧结矿载氧体颗粒粒径减小,合成气转化率增加;气固流量比的减小可提高合成气转化率。     

强旋流燃烧中固体燃料沉积特性的模型化

在强旋流燃烧中,固体颗粒向壁面的沉积趋势急剧增强,高温下甚至发生附壁燃烧和熔渣流动等复杂现象。考虑到现有理论模型的缺陷,本文首先构建了相关的颗粒沉积、附壁燃烧和熔渣流动的子模型,并考察了在煤和木粉不同掺混比下,固体颗粒的沉积特性以及渣层的熔融特性。研究结果表明,在同样粒径时,木粉的沉积能力比煤粉弱很多,形成飞灰排放的趋势更加明显;与纯煤工况相比,适量木粉的添加,不但可以提高燃烧性能,同时也可以促使颗粒和沉积表面的快速熔化,有利于形成连续稳定的液渣层。本文的模型和数值模拟研究能够定量地反映出强旋流燃烧时的颗粒沉积规律,对于燃烧工程设计有一定的参考价值。     

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。     

化学链燃烧中Fe氧化过程产物层生长特性

利用TGA、SEM研究了化学链燃烧中Fe氧化反应过程产物层的生长机理,以及产物层形貌对化学反应动力学的影响。考虑了不同的反应条件,包括氧化时间、反应温度、O_2浓度的影响。实验结果表明,氧化产物呈三维岛状生长,反应初期产物岛较小但密度较大,随着反应的进行,产物岛不断长大,但密度先减小后增加;温度及O_2浓度对产物层生长均有影响。产物岛的成核与生长改变了产物层的表观形貌,减小了表观反应速率。     

基于燃料氧化分级的化学链燃烧冷态实验研究

基于燃料氧化分级的原理,设计并搭建了新型串行流化床化学链燃烧反应器,该反应器由空气反应器、气化反应器、还原反应器、空气旋风分离器、燃料旋风分离器、空气返料器、燃料返料器和隔离器组成一个循环回路。采用压力测量和气体成分检测的方法,研究了该系统内的压力分布、物料循环速率以及反应器间气体混合规律。结果表明:隔离器流化风量是影响系统压降以及颗粒循环的决定性因素;空气反应器与燃料反应器之间几乎不发生气体串混,隔离器气体隔离作用良好。     

太阳能跨季节蓄能热泵供暖系统的实验研究

联合太阳能热泵与土壤跨季节蓄能技术,提出并设计建立了太阳能跨季节蓄能热泵这一新型的太阳能供暖系统.经过6个月的实验研究,得出以下结论:采用地下蓄热体对太阳能跨季节蓄能,可以解决非采暖季太阳能系统集热器过热的问题,有助于提高系统运行的可靠性;采用以黏土与粉土为主要介质的地下蓄热体蓄热,使用热泵机组提取跨季节储热时,取热率...