纳微观尺度下焦炭气化/氧化初期表面反应分子动力学模拟

发布时间：2020-12-12 15:00

　　富氧燃烧技术被认为是最具可行性和工业应用价值的燃煤电厂碳减排技术之一。大量研究表明,O₂/CO₂气氛下CO₂的气化反应会对焦炭的燃烧特性造成影响。但由于焦炭燃烧表面的反应时间极短且机理复杂,宏观实验及宏观数值模拟较难获得充足的化学反应信息,因此有必要从分子尺度对此进行深入细致的研究。ReaxFF反应力场分子动力学模拟能够从分子层面计算焦炭燃烧化学反应过程,获得通过实验手段难以观测的焦炭燃烧初期表面反应信息,不仅是对宏观实验研究的有益补充,也可与反应动力学研究所得的CO₂气化对焦炭燃烧影响结果一起,构建更全面的内在燃烧机理,对O₂/CO₂燃烧系统和设备的开发与设计具有一定的指导意义与价值。本文首先建立了ReaxFF力场分子动力学模拟焦炭燃烧的计算模型,合理选择了力场参数,并验证了计算模型及计算方法的可靠性和准确性。应用所建ReaxFF力场分子动力学模型计算了温度为3000 K、3250 K和3500 K,燃料/氧化剂当量比φ=1.88、φ=0.94时O

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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Rathnam等人实验结果

东南大学硕士学位论文CH CO CO CHO CO H CO OH 过数值计算的手段，研究了一种粒径为 130μm 现在富氧气氛下，由于气化反应吸热导致煤焦颗速率。在低 O2浓度下，CO2气化反应的存在使煤焦的转化率反而降低。值模拟手段解释了 CO2气化反应在焦炭富氧燃结果表明虽然气化反应吸热导致焦炭表面温度降是气化反应同时也消耗了焦炭，从而减少了焦炭

东南大学硕士学位论文于各种体系的化学反应计算中，其中包括：有机分子体系[31-35]，高分子体系[36,37化物体系[38]，过渡金属催化体系[39]等，图 1.4 为目前已开发的 ReaxFF 反应力的元素范围。ReaxFF 的研究内容主要包括以下几方面：有机物的热解/燃烧、金属氧化物反应、过渡金属催化反应以及高分子体系的碰撞[40]。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]煤热解焦化和加氢脱硫的ReaxFF反应分子动力学分析[D]. 林蔚.北京科技大学 2016
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硕士论文
[1]煤粉高温裂解以及半焦的富氧燃烧基础试验研究[D]. 钱彬.浙江大学 2017
[2]基于分子模拟技术的煤焦反应性研究[D]. 江静.安徽工业大学 2016
[3]CO2的物理化学属性对煤粉富氧燃烧着火的影响[D]. 吴迪.华中科技大学 2016
[4]富氧燃烧条件下焦炭燃尽过程的数值模拟研究[D]. 皮理刚.华中科技大学 2015
[5]单颗粒煤焦在O2/CO2与O2/H2O气氛下燃烧特性的实验与模拟研究[D]. 吕雷生.华中科技大学 2014
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本文编号：2912783