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。     

玉米芯流化床快速热解制取生物油试验研究

本文在流化床上对玉米芯进行了快速热解制取生物油的试验研究.首先在非催化条件下考察了温度、气体流量、床高和物料粒径对热解产物产率的影响,得到了制取生物油的最优工况.在此工况下进行了催化热解试验,研究了FCC催化剂对热解产物产率和生物油品质的影响.结果表明,最优工况下生物油产率为56.8%.同未加催化剂相比,FCC催化剂的存在使得生物油中油组分和焦炭的产率降低,不凝结气体、水分和焦的产率增加.分级冷凝系统的应用较好的实现了重油、轻油和水的分离.对催化条件下第二级冷凝器收集的生物油分析表明,其油组分的氧含量和高位热值分别为13.64%和36.7 MJ/kg,具有很好的应用前景.     

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...     

钴基载氧剂制取O_2-CO_2混合气体的流化床实验

利用TGA研究了钴基载氧体释氧的动力学特性,得到氧平衡分压随温度的变化关系;在流化床反应器内对钴基载氧体的吸氧和释氧特性进行了实验研究,并考察了反应温度的影响。结果表明:在流化床内,钴基载氧体能吸收空气中的O_2,并能在CO_2气氛下释放出O_2。在吸氧阶段,钴基载氧体对O_2的适宜吸收的温度范围为680～860℃,低于此温度下限,受反应动力学控制;高于此温度上限,反应受热力学限制。在释氧阶段,随反应温度增加,O_2-CO_2混合气体中O_2含量增加。     

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.     

高分辨1H-NMR研究溶聚丁苯橡胶链化学结构

用高分辨 1H NMR研究了不同溶聚丁苯橡胶链化学结构的特征 ,并对其中的化学组成特别是丁二烯异构体含量进行了定量计算 .揭示了轮胎工业中公认性能优良的拜尔溶聚丁苯橡胶具有较高的cis 1,4丁二烯异构体含量 ,而trans 1,4丁二烯异构体含量较低 ,1,2add丁二烯异构体含量和苯乙烯含量比较适中 ,而且丁二烯异构体具有一定的序列有序性 .正是这些结构因素 ,决定了拜尔溶聚丁苯橡胶能够对绿色轮胎低生热、抗湿滑和耐磨性能起到了最佳平衡作用     

钙基复合载氧体的化学链燃烧循环实验研究

在固定床实验台架上,研究了用浸渍制备的CaSO4复合载氧体与一氧化碳的反应特性。循环实验结果表明添加助剂可大幅度提高CaSO4的反应活性;随着温度的升高,SO2急剧增加,而COS无明显变化;在850℃时含Ni—Fe的载氧体在等生成CO2能力下的硫损失率最小。通过一系列的表征手段,分析了反应前后载氧体组分,表面结构的变化...     

物料在多层流化床内非稳态干燥的实验研究

通过石英砂与绿豆在多层流化床内的非稳态干燥特性实验，得出与稳态干燥的重要区别即为没有稳定的值速干燥段。将Page方程修正后，可用于多层流化床非稳态干燥数据处理。推导出的非稳态干燥动力学方程证明在非稳态干燥时，不可能出现恒速干燥段，并表明变工况与快速高强度干燥是提高干燥速率的重要途径。     

基于Fe2O3载氧体的煤化学链燃烧试验

采用流化床反应器并以水蒸气作为汽化一流化介质,研究了800～950°C内以Fe2O3为载氧体的煤化学链燃烧循环反应特性.实验表明,气态产物CO2的体积浓度(干基)随温度单调递增;CO、CH4的浓度在反应时间内呈单峰特性且随温度单调递减,CH4浓度值高于CO;H2被载氧体完全氧化.载氧体与水煤气化产物在温度高于850°C体现了高的反应活性,CO2干基浓度接近95%.反应器温度900°C时,气态产物CO2体积浓度随循环数而逐渐降低,CO、CH4浓度增加.     

热解碳化学气相沉积中的多重定态和非平衡相变的研究

讨论在热解碳化学气相沉积过程中出现的多重定态和非平衡相变这一典型的非平衡物理现象的机理和发展趋势.通过理论分析和实验结果的分析发现热解碳化学气相沉积的化学反应是一个典型的非平衡化学反应,其中在沉积过程中出现的生成碳黑的过程是一个典型的非平衡相变.在这一非平衡化学反应中,自由基的反应模型符合Schlogl模型.在这一非平衡化学反应中,有线性区和非线性区,线性区的产物是热解碳,而非线性区是碳黑.在线性区,反应速率方程是唯一的、线性的,而在非线性区,反应速率方程是多重的、非线性的. 关键词： 非平衡化学反应 非平衡相变 化学气相沉积 Schlogl模型 热解碳     

超低浓度煤层气在流化床中燃烧的实验和数值研究

超低浓度煤层气由于甲烷含量低、浓度变化大而较难加以利用。采用实验和数值模拟的方法,研究了超低浓度煤层气在流化床中的燃烧,分析了床层温度、甲烷体积浓度,流化风速对甲烷燃烧效率的影响,并用数学模型预测了甲烷沿床层高度方向的分布。研究表明,数学模型和实验数据吻合较好。床层温度是煤层气燃烧反应的关键因素,甲烷的转化率随着床层温...     

循环流化床高氧气浓度下的煤燃烧试验

在燃烧室高度6000 mm、直径140 mm、热功率0 15 MW的循环流化床燃烧试验系统上,研究煤在40%以上氧气浓度中的燃烧特性。试验结果表明,循环流化床在O2/N2气氛下、平均氧气浓度48.8%～52.3%范围内,可以实现普通烟煤的稳定燃烧;通过优化试验参数,煤的燃烧效率达到95.6%;物料循环量为404 kg/h,循环倍率为17.6。     

流化床燃烧超低浓度煤层气的轴向气体分布

超低浓度煤层气由于甲烷含量低、浓度变化大而较难加以利用。采用实验和数值模拟的方法,研究了超低浓度煤层气在流化床中燃烧特性,得到燃烧产物的轴向分布规律,分析了进气浓度、床层温度、流化风速等因素对甲烷浓度轴向分布的影响。研究结果表明:随着床层高度的增加,无量纲甲烷浓度逐渐减小,在床层表面达到最小值,然后突然增加,随后达到稳定。实验范围内,CO浓度均小于20mL/m~3减小进气浓度、增加床层温度、降低流化风速部会使相同床层高度处的无量纲甲烷浓度减小。燃烧反应主要发生在密相区,随着进气浓度的减小、床层温度的增加、流化风速的降低,反应区域逐渐向床层下部移动。     

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。     

基于MP-PIC模型的流化床煤气化过程三维数值模拟

本文以多相流质点网格模型(MP-PIC)为基础,采用欧拉-拉格朗日方法,建立了流化床煤气化过程的三维可压缩数理模型,该模型同时考虑了稠密气固流动,传热传质和相内、相间的化学反应。通过不同操作参数下模拟计算,获得反应器内的流型、气体组分分布、化学反应速率变化等规律。模型计算所得的出口气体组分与实验结果进行了比较,数值模拟与实验吻合。     

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...     

脉动流化床内球柱形颗粒流动行为研究

本文结合离散单元模型和计算流体力学方法对脉动流化床内气固流动特性进行数值模拟.结果表明,脉动气流的波形和振幅对球柱形颗粒的流动行为有明显的影响.方波脉动气流作用下的时均颗粒总平动和旋转动能最大,其次是正弦波脉动和三角波脉动,恒定气流下的最小.功率谱分析结果可以发现方波气流下主频幅度最大,其次是正弦波、三角波和恒定气流....     

低变质煤-循环煤气微波共热解研究

低变质煤干馏热解生产兰炭、煤焦油、煤气被认为是其清洁高效转化利用的最佳途径。现有主流生产工艺普遍对原煤具有一定的粒度要求,煤焦油产量较低、质量不高,煤气中H₂,CH₄,CO等有效组分含量较低。为进一步提高低变质煤热解时煤焦油收率和质量,提出将微波热解低变质煤产生的煤气循环通入微波热解反应器中,进行低变质煤-循环煤气微波共热解。结合FTIR及GC-MS等对热解产品的分析表征,系统考察了微波功率、热解时间、煤样粒度对热解产品收率及组成的影响。研究结果表明： 低变质煤在循环煤气流量为0.4 L·min-1、微波功率为800 W、热解时间为40 min、煤样粒度为5～10 mm的工艺条件下热解,所得固体产品兰炭收率达62.2%,液体产品（煤焦油和热解水）收率达26.8%。不同微波功率及热解时间下所得兰炭红外谱线基本重合; 不同粒度煤样热解所得兰炭中—OH,CO, CC和C—O官能团含量差别较大。提高微波功率、延长热解时间、减小煤样粒度均有利于煤焦油的轻质化。     

Characteristics of Minimum Fluidization Velocity for Magnetite Powder used in an Air Dense Medium Fluidized Bed for Coal Beneficiation

Accurate determination of minimum fluidization velocity of medium particle is essential for proper designing and operation of an Air Dense Medium Fluidized Bed Separator for coal beneficiation. Significantly different values of minimum fluidization velocity have been obtained from different available correlations. So, it is necessary to develop a suitable correlation for this specific purpose. In this study, the minimum fluidization velocities of different size magnetite powders are investigated in a 15 cm diameter fluidized bed. Three correlations are derived from the fundamental principles for the theoretical prediction of these minimum fluidization velocities. The adequacy and reliability of each of these correlations is tested by adopting a statistical analysis approach and the most suitable correlation is selected. The predictive capability of this selected correlation is verified by using the data available in the literature. The results show that this new correlation is in very well agreement with these experimental data and shown to be applicable for practical purpose. Moreover, this study reveals that the correlation developed from the basic particle properties and bed characteristics can predict more accurate results.