基于流态化系统化学链反应机制及铁基载氧体结构演变的影响研究
发布时间：2023-04-24 22:45
化石燃料燃烧所导致的二氧化碳排放受到广泛关注。以化学链燃烧技术为代表的二氧化碳捕集技术,可实现二氧化碳的低能耗提纯捕集,同时化学链燃烧属于无火焰反应可抑制热力型和燃料型NOx的生成,可以实现燃料高效洁净利用。本文以流态化系统为研究对象,对化学链过程中的煤焦气化动力学、煤焦结构演变、铁基载氧体在燃烧过程中的反应特性、结构演变等问题进行研究,为实现CO2减排和煤炭高效利用提供理论依据和途径。采用加压-热重法对焦-CO2气化动力学进行研究。焦-CO2气化反应速率随碳转化率的变化经历初期缓慢升高、快速增加和后期快速降低三个阶段。三个阶段的化学反应速率分别由表面吸附脱附、扩散和化学反应控制。采用Langmuir-Hinshelwood速率方程、nth order速率方程、Random pore模型以及混合模型,建立了焦-CO2气化反应过程动力学模型,并对模型中焦的结构参数、反应级数、活化能及指前因子等参数进行了计算。利用BET、XRD、Raman、FTIR及SEM等手段,对气化过程中焦炭颗粒的结构演变进行了研...
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 二氧化碳排放及控制技术
1.1.1 二氧化碳排放及危害
1.1.2 我国为应对气候变化采取的战略措施
1.1.3 二氧化碳减排技术
1.1.4 二氧化碳的主要捕捉技术
1.2 化学链燃烧技术研究进展
1.2.1 化学链燃烧系统研究进展
1.2.2 载氧体的研究进展
1.3 Aspen Plus在化学链研究中的应用
1.3.1 Aspen Plus简介
1.3.2 Aspen Plus在能源领域的应用
1.4 化学链燃烧技术的应用
1.4.1 化学链燃烧捕捉二氧化碳系统
1.4.2 化学链燃烧制氢
1.5 本文研究目的、意义及主要内容
1.5.1 研究目的与意义
1.5.2 研究的主要内容
2 煤焦加压气化过程动力学及其结构研究
2.1 引言
2.2 实验材料与方法
2.3 焦结构分析表征方法
2.3.1 焦比表面积及孔径分布测定
2.3.2 石墨晶体物相结构分析(XRD)
2.3.3 催化剂表面形貌分析
2.3.4 拉曼光谱分析(Raman)
2.3.5 红外光谱分析(FTIR)
2.4 焦-CO2气化过程的影响因素研究
2.4.1 压力对焦-CO2气化的影响
2.4.2 温度对焦-CO2气化的影响
2.4.3 煤种对焦-CO2气化的影响
2.5 气化反应动力学研究
2.5.1 煤气化动力学分析
2.5.2 TGA 实验结果
2.5.3 焦气化活性分析
2.5.4 压力级数的确定
2.5.5 动力学结构参数的确定
2.5.6 焦气化动力学模型
2.6 煤焦加压气化过程结构演变研究
2.6.1 煤焦反应活性分析
2.6.2 焦-CO2过程中焦结构变化的研究
2.7 本章小结
3 化学链燃烧过程中铁基载氧体反应活性及结构研究
3.1 引言
3.2 实验材料及方法
3.2.1 实验材料
3.2.2. 实验方法
3.2.3 表征方法
3.3 载氧体反应特性研究
3.3.1 升温速率对载氧体反应活性的影响
3.3.2 载氧体的反应稳定性分析
3.4 铁基载氧体结构演变研究
3.4.1 BET和SEM分析
3.4.2 FTIR分析
3.4.3 XRD
3.4.4 Raman
3.5 本章小结
4 载氧体流化床化学链反应热态实验研究
4.1 引言
4.2 实验材料及方法
4.2.1 流化床反应器
4.2.2 临界流化速度
4.2.3 流化床实验数据处理
4.3 铁基载氧体流化过程反应性及结构研究
4.3.1 载氧体的循环反应活性分析
4.3.2 颗粒表面形貌分析
4.4 本章小结
5 流化床化学链系统平衡模拟研究与分析
5.1 引言
5.2 流化床化学链气化
5.2.1 模型的假设及建立
5.2.2 模拟条件
5.3 煤焦化学链气化影响因素研究
5.3.0 燃料反应室中的物料平衡模拟
5.3.1 燃烧室温度对化学链气化反应的影响
5.3.2 操作压力对化学链气化反应的影响
5.3.3 水蒸气与煤进料量对化学链气化反应的影响
5.3.4 燃料室中碳转化率对化学链气化反应系统的影响
5.4 化学链燃烧过程能量利用效率分析
5.4.1 传统的燃烧系统
5.4.2 流化床化学链燃烧影响因素研究
5.5 本章小结
6 结论及创新点
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 下一步工作及展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
B. 作者在攻读学位期间获得专利目录
C. 参加的主要科研项目
本文编号：3800167
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 二氧化碳排放及控制技术
1.1.1 二氧化碳排放及危害
1.1.2 我国为应对气候变化采取的战略措施
1.1.3 二氧化碳减排技术
1.1.4 二氧化碳的主要捕捉技术
1.2 化学链燃烧技术研究进展
1.2.1 化学链燃烧系统研究进展
1.2.2 载氧体的研究进展
1.3 Aspen Plus在化学链研究中的应用
1.3.1 Aspen Plus简介
1.3.2 Aspen Plus在能源领域的应用
1.4 化学链燃烧技术的应用
1.4.1 化学链燃烧捕捉二氧化碳系统
1.4.2 化学链燃烧制氢
1.5 本文研究目的、意义及主要内容
1.5.1 研究目的与意义
1.5.2 研究的主要内容
2 煤焦加压气化过程动力学及其结构研究
2.1 引言
2.2 实验材料与方法
2.3 焦结构分析表征方法
2.3.1 焦比表面积及孔径分布测定
2.3.2 石墨晶体物相结构分析(XRD)
2.3.3 催化剂表面形貌分析
2.3.4 拉曼光谱分析(Raman)
2.3.5 红外光谱分析(FTIR)
2.4 焦-CO2气化过程的影响因素研究
2.4.1 压力对焦-CO2气化的影响
2.4.2 温度对焦-CO2气化的影响
2.4.3 煤种对焦-CO2气化的影响
2.5 气化反应动力学研究
2.5.1 煤气化动力学分析
2.5.2 TGA 实验结果
2.5.3 焦气化活性分析
2.5.4 压力级数的确定
2.5.5 动力学结构参数的确定
2.5.6 焦气化动力学模型
2.6 煤焦加压气化过程结构演变研究
2.6.1 煤焦反应活性分析
2.6.2 焦-CO2过程中焦结构变化的研究
2.7 本章小结
3 化学链燃烧过程中铁基载氧体反应活性及结构研究
3.1 引言
3.2 实验材料及方法
3.2.1 实验材料
3.2.2. 实验方法
3.2.3 表征方法
3.3 载氧体反应特性研究
3.3.1 升温速率对载氧体反应活性的影响
3.3.2 载氧体的反应稳定性分析
3.4 铁基载氧体结构演变研究
3.4.1 BET和SEM分析
3.4.2 FTIR分析
3.4.3 XRD
3.4.4 Raman
3.5 本章小结
4 载氧体流化床化学链反应热态实验研究
4.1 引言
4.2 实验材料及方法
4.2.1 流化床反应器
4.2.2 临界流化速度
4.2.3 流化床实验数据处理
4.3 铁基载氧体流化过程反应性及结构研究
4.3.1 载氧体的循环反应活性分析
4.3.2 颗粒表面形貌分析
4.4 本章小结
5 流化床化学链系统平衡模拟研究与分析
5.1 引言
5.2 流化床化学链气化
5.2.1 模型的假设及建立
5.2.2 模拟条件
5.3 煤焦化学链气化影响因素研究
5.3.0 燃料反应室中的物料平衡模拟
5.3.1 燃烧室温度对化学链气化反应的影响
5.3.2 操作压力对化学链气化反应的影响
5.3.3 水蒸气与煤进料量对化学链气化反应的影响
5.3.4 燃料室中碳转化率对化学链气化反应系统的影响
5.4 化学链燃烧过程能量利用效率分析
5.4.1 传统的燃烧系统
5.4.2 流化床化学链燃烧影响因素研究
5.5 本章小结
6 结论及创新点
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 下一步工作及展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
B. 作者在攻读学位期间获得专利目录
C. 参加的主要科研项目
本文编号：3800167
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3800167.html
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