捕获CO2的部分煤气化氢电联产系统

基于煤炭分级转化、成分对口应用、污染物控制一体化等系统集成思路,提出了一种捕获CO₂的部分煤气化氢电联产系统。该系统利用增压流化床完成煤炭部分气化,降低了气化难度与气化炉造价,具有较好经济性;全面揭示了系统的热力和环境特性规律,指出气化炉碳转化率是影响系统热力性能的主要因素;系统具有良好的热力特性与环境特性,当CO₂的分离率为59.7%时,系统（火用）效率为54.3%。本文的研究为煤炭的清洁高效利用提供了可选择的途径。     

微生物碳捕获电池阴极室CO2捕获速率的计算

本文对含有Botryococcus Braunii UTEX 572的微生物碳捕获电池阴极室内的光合有效辐射（Photosyntheticallyactive radiation,PAR）分布建立数学模型。采用离散坐标法（Discrete Ordinate Method,DOM）求解一维稳态辐射传递方程（Radiative transfer equation.RTE）,使用SMARTS（the Simple Model for Atmospheric Transmission of Sunshine）模式对边界条件进行计算。在所建模型基础上,对400～800 nm波长范围的阴极室内PAR分布情况进行计算,并结合Botry-ococcusBraunii UTEX 572的生长动力学对CO₂的局部吸收速率进行研究。同时对不同散射处理方法,气泡含量以及藻类浓度对CO₂捕获速率的影响进行对比,为改善光在微生物碳捕获燃料电池阴极室的分布和阴极室优化设计提供依据。     

针对现役机组的CO_2捕集系统优化集成

本文在深入分析国内已建电站CO_2捕获性能及能耗分布特点的基础上,就国内600 MW燃煤碳捕获电站普遍存在的能耗高等问题提出了系统集成优化方案.该方案通过汽水系统与脱碳流程的有效集成,实现了余压和中低温热的有效利用,同时降低了化学吸收法脱碳流程对汽水系统安全性的冲击.根据本文的分析,最终可实现现役600 MW电厂加入CO_2捕获系统后,全厂效率提高4个百分点左右.本文提出的思路和方法,为CO_2大规模减排,脱碳电站效率提高提供了一些新的思路和学术见解.     

O2/CO2气氛下循环流化床煤燃烧SO2排放

在热输入功率50 kW的循环流化床O₂/CO₂燃烧试验装置上研究燃煤SO₂排放特性及石灰石脱硫机理。结果发现,未添加石灰石时,O₂/CO₂气氛下SO₂排放量比相同O₂浓度的空气气氛下低;随着O₂浓度的升高,排放量升高。相同钙硫摩尔比下,O₂/CO₂气氛下石灰石的脱硫机理以直接脱硫为主,脱硫效率比空气气氛下高;随着O₂浓度的增加,石灰石脱硫效率提高。     

O2/CO2气氛下CO对煤焦异相还原NO影响的研究

为揭示O₂/CO₂燃烧过程中高浓度的CO对煤焦异相还原NO的影响,在1073 K温度下使用山西褐煤在卧式炉上进行了实验。分别对O₂/CO₂浓度比及CO浓度下NO的还原特性进行详细实验研究。研究结果表明:在O₂/CO₂气氛下,O₂浓度为30%时具有较高的还原率;相同O₂浓度下O₂/CO₂气氛较空气气氛NO还原率高,表明在CO存在的条件下,高浓度的CO₂会促进NO的还原;当CO浓度从1.5%逐渐升高时,NO的还原率逐渐降低,到CO浓度为5%时,NO还原率比没有加入CO时还要低,而在空气气氛下CO浓度的变化对NO的还原率影响较小。     

50 MW超临界二氧化碳燃煤发电系统设计与参数分析

相比于传统的蒸汽朗肯循环,超临界二氧化碳(SCO₂)布雷顿循环具有发电效率高、系统体积小,噪声低、变工况响应快等优点。然而SCO₂燃煤发电尚处于起步阶段,探索小型燃煤发电系统性能对于建设示范工程,推广SCO₂燃煤发电技术具有重要意义。但由于系统结构复杂,锅炉和回热器等设备设计涉及大量的设备参数、物性和热集成计算,全系统集成设计困难。本文针对SCO₂燃煤发电系统包含工质物性参数、循环操作参数、设备结构参数的强耦合而导致设计困难的问题,提出了一种高效的SCO₂燃煤发电系统全局建模和求解方法,并应用于50 MW再压缩和再热SCO₂循环发电系统的设计。设计计算结果表明,再热SCO₂循环发电系统的发电效率较再压缩SCO₂循环发电系统提高1.8个百分点,煤耗降低0.0125 kg/kWh;此外,50 MW SCO₂燃煤发电系统还具有压降小的特点,有利于系统效率的提高。     

V2CO2MXene从CO2/N2混合气体中选择性吸附CO2的第一性原理计算

二氧化碳作为温室气体中最重要的组成部分,其含量的变化将直接影响全球气候变化,在燃烧后气体中选择性捕获CO₂,对减缓因CO₂浓度过高引发的环境问题具有十分重要的意义.本文采用第一性原理计算的方法,研究了V₂CO₂ MXene材料对CO₂的选择性吸附性能.首先研究了不同官能团V₂CT_X MXene材料的结构和性质,发现V₂CO₂具有良好的稳定性.后研究了V₂CO₂对CO₂的吸附行为,结果表明,当CO₂被水平吸附时,V₂CO₂对CO₂气体分子的吸附能力较强且均满足在高性能吸附剂表面吸附CO₂的理想值(-0.42 eV-0.82 eV),可以适用于探测/捕获CO₂气体分子.此外,进一步研究了相同条件下V<...     

Cu掺杂纳米TiO2光催化还原CO2实验研究

利用溶胶凝胶法制备不同掺杂量的CuO-TiO₂纳米粉体,采用热重差热分析仪（TG-DTA）,X射线衍射仪（XRD）,场发射扫描电镜（FSEM-EDX）等手段对其进行表征;在波长为253.7nm的紫外灯照射下,进行CO₂光催化还原实验研究,探究CO₂光催化资源化利用可行性,。结果表明,溶胶凝胶法制备所得CuO掺杂TiO₂纳米粉体,粒径大小在20～30 nm之间;CO₂光催化还原主要产物为甲醇,掺杂量为5%（质量分数）CnO-TiO₂纳米粉体催化效果最好,反应10 h后得到甲醇产量为27mg·（g-cata）^-1;随着反应时间的增加,产物中甲醇含量也逐渐增加。     

基于循环拆分法的S-CO2燃煤发电优化研究

对于S-CO₂燃煤发电系统,系统复杂难以横向比较,拆分法通过对循环流量分配,能够梳理循环回热过程并进行循环间的比较,应用循环拆分法有助于对复杂燃煤发电系统的性能进行分析。本文以再压缩循环(RC)为例,构建了集成冷却器热量回收(CHR)和烟气冷却器法(FGC)的S-CO₂燃煤发电系统(RC+LFGC+CHR),论证了拆分法在分析燃煤发电系统中的优势。当主气参数为620?C/28 MPa时,应用拆分法分析,RC+FGC+CHR可等效为在热效率49.21%的RC基础上,叠加热效率为57.49%的子循环(SSC+LFGC+CHR),故RC+FGC+CHR效率(49.80%)高于RC(49.21%)。     

电场作用下S修饰C24N24从CO2/N2混合气体中选择性吸附CO2的第一性原理计算

在燃烧后气体中选择性捕获CO₂,对减缓因CO₂浓度过高引发的环境问题具有十分重要的意义.本文采用第一性原理计算的方法,研究了外加电场作用下S修饰C₂₄N₂₄富勒烯(S@C₂₄N₂₄)对CO₂的选择性吸附性能.首先研究了S@C₂₄N₂₄的结构和性质,发现其具有良好的稳定性.其次,研究了无电场时S@C₂₄N₂₄对CO₂的吸附行为,发现其吸附为弱的物理吸附.另外,进一步研究了外加电场作用下S@C₂₄N₂₄对CO₂的吸附行为.结果表明,结合距离(CO₂与S)和CO₂的键角(O=C=O)随电场的增大而减小;当电场增加到0.018 a.u.时,物理吸附转变为化学吸附.关闭电场时,化学吸附又转化为物理吸附.此外,即使在相同的电场条件...     

Cao吸附CO2系统能耗分析及热集成系统研究

本文以通用流程模拟软件Aspen为平台,对一个600 MW电厂排放的CO₂吸收过程进行了模拟,分析了关键参数对吸收系统性能影响。研究了采用余热锅炉回收系统热量后对整个电厂性能的影响规律,比较了采用25MPa,566/566℃;28MPa,580/580℃和30 MPa,600/600℃三种不同蒸汽参数时整个电厂性能。研究结果表明,采用钙法回收电厂CO₂并合理利用余热后系统效率下降约5个百分点。本文研究成果为基于火电站脱除CO₂提供有益的参考。     

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。     

超临界CO2布雷登循环热电联供系统多目标优化

本文研究了以超临界CO₂布雷登循环为原动机的热电联供系统,对系统主要运行参数进行了分析,得到运行参数对于系统热力学性能和经济性能的影响规律。同时,以一次能源利用率和单位输出成本作为目标函数,采用多目标遗传算法对系统进行了优化;在优化结果的基础上,通过TOPSIS法决策出最优解,并与单目标最优解进行对比。结果表明,透平进口温度、透平进口压力和压缩机进口温度的增大有利于系统效率的提高;作为代价,成本也相应增加。在热电比0~4范围内,尽可能增大热电比能够最大程度上降低系统的单位输出成本,提高能源的利用率。     

R404A/CO2复叠式制冷系统的熵分析

为了研究R404A/CO₂复叠式制冷系统的性能,对其进行了热力学分析。采用理论计算和熵产最小法分析蒸发温度T_e、冷凝温度T_k、冷凝蒸发器的传热温差△T等参数对该系统的性能、部件及整个系统的熵产的影响。结果表明,给定T_e、T_k和△T时,在最佳低温级冷凝温度下,系统COP取得最大值,系统总熵产取得最小值;高温级节流阀和压缩机、冷凝蒸发器和低温级压缩机的熵产约占总熵产的80%。     

CO2/H2O混合气体在水平管外凝结换热与分离特性研究

本文通过实验研究了CO₂质量分数为11.39%~70.95%,壁面过冷度为5~25 K,总压力为5~15 kPa的CO₂/H₂O混合气体自然对流条件下在水平管外的凝结换热规律,结果表明CO₂/H₂O的凝结换热系数随CO₂含量和壁面过冷度的增大而降低,但随总压力的增大而增大。根据实验结果建立了新关联式,将关联式应用到凝汽器的设计计算与分析,且对凝汽器进行了分离特性和经济性分析。     

二氧化碳热泵热水器充注量的不动点优化

二氧化碳跨临界循环应用于热泵热水器具有供水温度高、能效高的优点,而最优高压控制是保证其高能效的关键之一.为了避免实际系统最优高压控制的复杂性,提出通过系统设计实现最优充注量近似不变的充注量不动点优化方法,可避免最优高压控制,在保证系统高能效运行的同时极大地简化了系统控制.仿真计算表明,通过调节换热器大小并在气体冷却器出...     

Absorption coefficients of O3 at CO2 laser wavelengths

The O₃ absorption coefficients for the rotational lines P(12)–P(28) of the 9.4 μm emission band of the CO₂ laser are presented. Measurements were made in O₃–air dilute mixtures (20–600 ppm) at 25°C and a total pressure of 1013.25 h Pa using a frequency stabilized cw CO₂ laser and values have been determined with greater precision than in previously reported studies.