混合工业污泥热解及动力学特性实验研究

工业污泥中一般都含有大量的病原菌、寄生虫、致病微生物,以及砷、铜、铬、汞等重金属和二恶英、放射性元素等难以降解的有毒有害物质,工业污泥处理与处置已成为我国突出的环境问题之一.文中针对三种典型工业污泥(制药、造纸、啤酒的工业污泥)及其不同的质量混合比,采用热重法研究了其单一及混合物的热解及动力学机理与特性,研究了其不同热解温度阶段的动力学参数,并得到不同条件下的热解特征温度和特征指数.研究结果表明,制药、造纸、啤酒工业污泥在低温区、中温区、高温区的热解反应级数分别为1.、2、1.     

氧气浓度对劣质煤掺混生活污泥燃烧特性的影响

采用热重分析方法研究了劣质煤掺混生活污泥在氧气浓度20％、30％、50％、70％、90％条件下的燃烧特性和动力学特性.随着氧气浓度的增加,失重率曲线DTG向低温区移动.对着火温度、失重率峰值以及对应温度、燃尽温度、混合物燃烧综合特性指数进行了对比分析,并对固定碳燃烧阶段的表观活化能进行了计算,结果表明,提高氧气浓度能显著改善燃烧条件,表观活化能随着氧气浓度的提高而增大,随掺混比的增加而减小.定义燃烧促进因子C.E.F.(Combustion Enhancement Factor)表征燃料内外部燃烧促进条件,在固定碳燃烧段,燃烧促进因子随氧气浓度增加迅速增大,表明增大氧气浓度对燃烧具有良好促进作用.燃烧促进因子C.E.F.与表观活化能之间具有动力学补偿效应.     

温度对微通道CH4/O2/H2O自热重整暂态特性的影响

利用计算流体力学软件CFD和化学反应动力学软件CHEMKIN研究了微通道内催化壁面温度、反应混合气体初始温度对镍基催化剂上CH₄/O₂/H₂O自热重整反应暂态特性的影响。结果表明,微通道内的甲烷自热重整反应暂态特性与温度关系密切。温度越高,反应趋于平衡所需的时间越短;当反应器壁面温度较高时,提高反应混合气入口温度对反应影响不大;在相同的温升下,提高反应器壁面温度比提高反应混合气体初始温度对反应过程中氢气的产生和甲烷的转化更有利。     

微细腔内CO_2对CH_4/H_2O重整反应特性影响

基于镍基催化剂下表面反应机理,采用数值模拟方法,深入研究了在一定水碳比下,CO_2含量的变化以及在固定的CH_4/H_2O/CO_2比例下催化壁面温度,质量流量对微细腔内甲烷重整反应的影响。结果表明提高CO_2/CH_4的比例能够明显提高CO_2、CH_4转化率,提高CO的含量。CH_4/CO_2基元反应的产物在低温条件下CO和H_2O,水蒸气转化率和H_2产量降低,CO_2含量增加降低水蒸气的消耗;在高温条件下,由于产生CO和H_2,使氢气含量增加但水蒸气转化率降低.     

微圆管壁面材料和厚度对甲烷催化着火的影响

对负载Pt催化剂的微圆管内CH_4的催化着火进行了非稳态和稳态模拟,重点研究了壁面材料和厚度对CH_4催化着火所需预热温度(表征着火温度)、着火时间、系统稳定时间以及极限着火条件的影响。非稳态研究结果表明:CH_4催化着火所需的预热温度与壁面条件无关,但着火时间和系统达到稳定状态所需的时间受壁面条件的影响较大,壁面热容量(mc)越大,着火及系统稳定时间越长;当壁面导热系数较小时,CH_4的催化着火发生在微圆管出口处,反应峰值区域随时间逐渐向进口移动,当壁面导热系数较大时,着火发生在进口处,且峰值反应位置不变。稳态结果显示,壁面轴向上热量的回流(大的导热系数和适当的壁面厚度)可以有效地拓宽甲烷的极限着火范围。     

生物质与煤矸石混烧特性实验研究

采用热重分析仪,以20℃/min的温升速率对煤矸石、玉米秸秆以及二者的混合物进行燃烧特性实验,得到了燃烧的特性参数,再通过动力学分析得到了燃烧的活化能等动力学参数.研究结果表明,煤矸石的着火特性、综合燃烧特性差,玉米秸秆着火特性、综合燃烧特性较好.煤矸石和玉米秸秆混合物的燃烧特性取决于混合物中各物质所含的比例,混合物中玉米秸秆的比例越高,综合燃烧特性越好.     

整体式CuMn2/Cord上挥发性有机物C6H6催化燃烧实验研究

本文在蜂窝状堇青石(Cord)载体上多次浸渍制备了CuMn_2/Cord整体式催化剂,通过改变活性组分负载量和后处理方式来考察催化剂对C_6H_6的催化性能,并重点研究了C_6H_6在不同催化剂上反应活性和动力学特性,结果表明:经无水乙醇后处理的催化剂表面晶体分散均匀度相比水洗更好,相同条件下可为C_6H_6提供更多的反应活性位;浓度为750 mg·Nm~(-3)的C_6H_6气流以4000 h~(-1)的空速分别在六种催化剂和堇青石(Cord)载体中的催化反应特性表明:发现三次负载醇洗二次负载醇洗=三次负载水洗一次负载醇洗二次负载水洗一次负载水洗堇青石(Cord);所制备的催化剂对C_6H_6催化燃烧的活化能为40～60 kJ·mol~(-1),通过Sm准则数判定,反应温度区间被200℃、250℃分为动力控制、过渡区和扩散区。     

CH_4/CO_2反应对微细腔内CH_4/H_2O镍基催化重整反应的影响

本文针对微细腔内在Ni/α-Al_2O_3催化作用下,存在CH_4/CO_2反应时,数值研究了在不同的水碳比,不同的进口甲烷质量组分Rm,不同的进口流量与微细腔壁温下甲烷/水蒸气催化重整反应特性.结果发现,微细腔中存在CH_4/CO_2反应时,CH_4/H_2O催化重整反应中CO_2和CO的产生变化情况比其它反应机理下有较大的变化.随着水碳比增大,H_2和CO_2质量分数有所增大,而CO质量分数先增加后又明显地降低,并出现CO_2质量分数从小于CO质量分数变化到大于CO质量分数;增大Rm,能使反应更充分的发生,反应物的转化率,生成物的质量分数都有提高,并随着Rm的增加,生成产物中CO_2质量分数大于CO的质量分数时对应的水碳比临界值减小,在Rm为O.05、0.1、0.15时,对应的水碳比临界值分别为2.0、1.8和1.6;而混合物进口质量流量增加,反应物的转化率、生成物的产物含量都有不同程度的降低;但壁面温度的增加,反应速率有较大提高,能较明显提高反应物转化率.     

微型燃烧器预混腔内催化重整、积碳及流动特性模拟

因微型燃烧器内微尺度燃烧易熄火,燃烧效率不高,存在催化重整过程中的积碳、微尺度等问题,可利用甲烷和湿空气中水蒸汽预混催化重整产氢来强化燃烧,对预混腔内催化重整,积碳及流动特性进行模拟,探讨了微型预混腔中甲烷、水蒸汽重整过程中水碳比、质量流量和催化壁面温度对催化重整、积碳、流动等的影响.