煤与天然气适度转化的甲醇-动力联产系统

本文开拓性地提出了一个新型煤和天然气综合利用、甲醇和电力联产的能源动力系统。新系统采用了燃料化学能适度转化的方法,煤先和纯氧与蒸汽发生部分气化反应,适度转化成合成气和半焦,碳转化率约为50%;半焦在天然气/水蒸气重整反应器中燃烧,为重整反应提供反应热;将甲醇生产系统与联合循环发电系统有机整合,来自煤和天然气的合成气先用于甲醇生产,未反应合成气用作发电燃料。研究表明在相同产出条件下,多功能系统比分产系统少消耗10%左右的化石燃料。本文工作为煤和天然气综合高效利用提供了新途径。     

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.     

生物质气化-天然气重整-甲醇动力多联产系统特性分析

本文根据生物质能源具有的自身特点,提出一个适合生物质能源利用的新型多联产系统.在原有天然气基甲醇生产系统中增加生物质气化子系统,充分利用天然气-水蒸气重整与生物质气化制取合成气中碳氢有效成分互补的特点,通过合理配气满足最佳的甲醇合成要求,因此屏蔽掉了变换,补碳,脱碳等分产必需的工艺过程,同时借助动力系统实现未反应气的合理利用,在满足较高的甲醇产率前提下降低了化工产品能耗,动力系统借助化工过程克服燃料燃烧过程品位损失过大的难题,是组分对口分级转化能量梯级利用的本质体现.针对不同天然气生物质输入比情况下合成气一次性通过,以及最佳输入比情况下未反应气适度循环两种方案,本文分别进行了深入分析,具有8%～14%的节能潜力.为生物质能的高效应用以及缓解能源危机提供了一条有效的途径.     

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.     

新型双燃料重整联合循环发电系统

本文提出了一种新型双燃料重整联合循环发电系统。该系统通过重整反应实现了煤和天然气的综合利用,煤的燃烧过程为天然气/水蒸汽重整反应提供了高温反应热,通过双燃料重整煤的部分化学能间接转化到合成气中,然后合成气进入联合循环燃烧作功。研究结果表明双燃料联合循环的供电效率为49.4%-53.2%,煤的折合供电效率为42.4%-44.6%,与IGCC(动力部分相同时为44%-46%)相比供电效率降低1-2个百分点,但是投资大约降低30%。本文的研究开拓性地为煤的清洁高效利用提供了新途径。     

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。     

基于太阳能甲醇分解的冷热电联产系统

本文从太阳能与化石能源综合互补利用的思路出发,将中低温太阳能利用与冷热电联产系统有机结合,研究提出了一种太阳能甲醇分解冷热电联产系统.该联产系统能够提高现有太阳能系统在中低温范围内的能源利用效率,并能部分替代化石能源.(火用)分析表明,系统节能关键在于太阳能供热甲醇分解过程有效减少了燃烧过程能量损失.本文的研究可为太阳能系统的发展及化石能源的替代提供新的思路.     

一类煤与天然气互补利用的新型发电系统

提出一种新型发电系统,通过煤和天然气的互补利用来减少能量转化过程的不可逆损失。煤气化炉采用空气和水蒸气做氧化剂,碳转化率约为60%,未转化部分形成半焦,半焦燃烧释放的热量驱动天然气重整反应,制取合成气。煤部分气化所得气化煤气和半焦燃烧驱动天然气重整所得合成气混合,作为联合循环的燃料。结果显示,新系统的热效率为51.5%,效率为50.3%,天然气折合发电效率为61%。新系统为高效合理利用煤和天然气提供了一种新途径。     

近零排放双燃料多功能系统特性规律分析及优化

本文对煤/天然气双燃料氢电联产多功能系统进行了特性规律分析.从燃料互补和能量综合梯级利用角度,分析了重整条件、氢气分离率对系统节能率的影响,以及多功能系统特征参数的变化规律,得到了新系统可以提高燃料化学能利用效率,同时可以降低CO2分离能耗的结论.在能量利用上的优势和对CO2的有效控制,使得新系统相对参考系统可以实现低能耗分CO2.     

基于化学链燃烧生物质煤互补的天然气动力联产系统研究

针对传统煤制天然气过程存在的能量利用不合理、碳捕集能耗过高等技术瓶颈,本文探索了一种能实现CO_2零排放的基于化学链燃烧的生物质煤互补天然气动力联产系统。生物质与煤互补从气化源头调节了合成气中H_2/CO比例,有利于甲烷化反应过程,化学链燃烧实现了零能耗的CO_2捕集。研究结果表明:系统总能效率(η_(en))为57.03,效率(η_(ex))为54.65,系统能源节约率高达18.6,实现了系统CO_2零排放。分析了关键参数如氧气碳比(O/C)、蒸气碳比(S/C)、生物质煤互补比例和未反应气循环倍率对系统热力学性能的影响。     

甲醇--动力联产系统热功转换过程分析

在联产系统能量和物质转换过程模拟和分析的基础上,重点研究了热功转换过程及其与甲醇合成过程的相互影响.得到部分联产率对系统输出功、甲醇合成压缩机耗功、甲醇产量、合成塔副产蒸汽的影响.并对比了动力独立生产系统和部分联产系统供电效率.     

天然气水蒸气重整甲醇动力串联型多联产系统性能分析与优化

本文重点对一个基于天然气的甲醇与动力联产系统的关键参数进行了系统性能影响性、规律性分析研究.在之前的研究工作中,根据化学能、物理梯级利用原理,提出了基于天然气部分重整的化工动力多联产系统,相比独立的分产化工与动力系统,可以节省10%左右的原料输入,相应的研究成果发表在2007年的Energy杂志上面(2007,33:2...     

Thermodynamic Evaluation and Sensitivity Analysis of a Novel Compressed Air Energy Storage System Incorporated with a Coal-Fired Power Plant

A novel compressed air energy storage (CAES) system has been developed, which is innovatively integrated with a coal-fired power plant based on its feedwater heating system. In the hybrid design, the compression heat of the CAES system is transferred to the feedwater of the coal power plant, and the compressed air before the expanders is heated by the feedwater taken from the coal power plant. Furthermore, the exhaust air of the expanders is employed to warm partial feedwater of the coal power plant. Via the suggested integration, the thermal energy storage equipment for a regular CAES system can be eliminated and the performance of the CAES system can be improved. Based on a 350 MW supercritical coal power plant, the proposed concept was thermodynamically evaluated, and the results indicate that the round-trip efficiency and exergy efficiency of the new CAES system can reach 64.08% and 70.01%, respectively. Besides, a sensitivity analysis was conducted to examine the effects of ambient temperature, air storage pressure, expander inlet temperature, and coal power load on the performance of the CAES system. The above work proves that the novel design is efficient under various conditions, providing important insights into the development of CAES technology.     

低CO2排放的太阳能/甲醇互补系统热力经济性分析

基于品位匹配和多能源综合梯级利用的原则,本文提出了低CO₂排放的太阳能与化石能源互补发电系统LESOLCC,并对其进行了热力经济性能分析。所提系统以甲醇为燃料,中低温太阳能首先提供甲醇重整反应的反应热,从而转化为富氢合成气的化学能,实现品位提升;其次通过燃烧前对CO₂的捕集,实现燃料的清洁燃烧,最终在高效联合循环中实现其热功转换。结果表明:基本工况下,系统当量效率达到55.1%,比投资为833$/kW,发电成本为0.124$/kWh,回收期17年;与相同化石燃料输入及CO₂捕集水平的尾气捕集CO₂的常规燃气-蒸汽联合循环（CC-Post）相比,发电成本下降了10.1%,充分显示其优越性。     

液化天然气汽车的发展优势

天然气是优质的绿色燃料。用作汽车燃料 ,可明显减少有害气体排放。较之压缩天然气、液化天然气 (LNG) ,具有能量存储密度大、一次充灌行驶里程长的巨大优势。此外 ,低压的 LNG存储在1 1 0 K的低温下 ,因而蕴藏着大量的冷能 ,回收该冷能用于汽车空调或低温冷藏链中的冷藏运输过程 ,这不仅有效回收、利用了能源 ,而且减少了机械制冷造成的大量动力消耗和制冷剂泄漏造成的臭氧层破坏 ,具有可观的经济效益和环保效益     

Review of proton conductors for hydrogen separation

There is a global push to develop a range of hydrogen technologies for timely adoption of the hydrogen economy. This is critical in view of the depleting oil reserves and looming transport fuel shortage, global warming, and increasing pollution. Molecular hydrogen (H₂) can be generated by a number of renewable and fossil-fuel-based resources. However, given the high cost of H₂ generation by renewable energy at this stage, fossil or carbon fuels are likely to meet the short- to medium-term demand for hydrogen. In view of this, effective technologies are required for the separation of H₂ from a gas feed (by-products of coal or bio-mass gasification plants, or gases from fossil fuel partial oxidation or reforming) consisting mainly of H₂ and CO₂ with small quantities of other gases such as CH₄, CO, H₂O, and traces of sulphur compounds. Several technologies are under development for hydrogen separation. One such technology is based on ion transport membranes, which conduct protons or both protons and electrons. Although these materials have been considered for other applications, such as gas sensors, fuel cells and water electrolysis, the interest in their use as gas separation membranes has developed only recently. In this paper, various classes of proton-conducting materials have been reviewed with specific emphasis on their potential use as H₂ separation membranes in the industrial processes of coal gasification, natural gas reforming, methanol reforming and the water–gas shift (WGS) reaction. Key material requirements for their use in these applications have been discussed.