本文關(guān)鍵詞：非混合燃燒中CaSO_4載氧體的研究

  更多相關(guān)文章： 非混合燃燒 載氧體 CaSO_4 反應(yīng)特性 惰性載體 活性助劑 Aspen plus

【摘要】： 化石能源燃燒釋放出大量的CO_2，由此引起的“溫室效應(yīng)”等全球性問題已經(jīng)為世界各國(guó)廣泛關(guān)注。非混合燃燒改變了傳統(tǒng)燃燒方式中燃料與空氣直接混合的方式，代之以載氧體作為媒介在燃料和空氣之間傳遞氧，從而達(dá)到釋放能量的目的，同時(shí)在過程中實(shí)現(xiàn)了對(duì)CO_2的分離，在產(chǎn)物氣體中可直接獲得高濃度的CO_2，對(duì)CO_2的減排具有重要意義。本文針對(duì)非混合燃燒中的載氧體存在的一些問題，采用CaSO_4作為載氧體，并針對(duì)CaSO_4應(yīng)用于非混合燃燒過程的可行性和與氣體燃料的反應(yīng)特性，CaSO_4反應(yīng)活性的改善和載氧體的循環(huán)特性等方面進(jìn)行了一些初步研究，同時(shí)對(duì)于非混合燃燒應(yīng)用于焦?fàn)t煤氣制氫過程開展了一些模擬工作。 對(duì)于CaSO_4應(yīng)用于非混合燃燒過程進(jìn)行了熱力學(xué)計(jì)算和模擬，從理論上分析了CaSO_4在此過程中作為載氧體的可行性，并對(duì)CaSO_4與氣體燃料之間發(fā)生反應(yīng)的溫度和壓力條件進(jìn)行了分析。 利用熱重分析儀和固定床反應(yīng)器，對(duì)CaSO_4和分別負(fù)載惰性載體、活性助劑后的CaSO_4與氣體燃料發(fā)生反應(yīng)的特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，單獨(dú)使用CaSO_4時(shí)，其與氣體燃料發(fā)生反應(yīng)的起始溫度較高，且反應(yīng)活性較低，不適合直接應(yīng)用于非混合燃燒中。通過向CaSO_4中添加惰性物質(zhì)和活性助劑，，均可以降低CaSO_4與氣體燃料的起始反應(yīng)溫度。惰性物質(zhì)在與CaSO_4混合時(shí)起到了結(jié)構(gòu)支撐和傳遞熱量的作用，其本身不參與反應(yīng)�；钚晕镔|(zhì)不僅自身參與反應(yīng)，同時(shí)可以較大幅度地提高CaSO_4的反應(yīng)活性，加快CaSO_4與氣體燃料進(jìn)行反應(yīng)的速度。同時(shí)，借助X射線衍射、比表面積測(cè)量等手段，對(duì)于CaSO_4載氧體與氣體燃料發(fā)生反應(yīng)前后的狀態(tài)進(jìn)行了表征，初步分析了CaSO_4被氣體燃料還原的產(chǎn)物成分和引起載氧體反應(yīng)活性改善的原因。 構(gòu)建了基于非混合燃燒的焦?fàn)t煤氣自熱重整制氫過程，對(duì)該過程所涉及的部分主要熱力學(xué)問題進(jìn)行分析，研究了制氫反應(yīng)的化學(xué)平衡特性。利用軟件模擬運(yùn)行，分析了系統(tǒng)的整體特性，并利用效率指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
【關(guān)鍵詞】：非混合燃燒 載氧體 CaSO_4 反應(yīng)特性 惰性載體 活性助劑 Aspen plus
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TK16
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 前言11-27
• 1.1 研究背景11
• 1.2 CO_2捕集技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 燃燒后處理11-12
• 1.2.2 燃燒前處理12
• 1.2.3 富氧燃燒12
• 1.2.4 現(xiàn)有CO_2捕集技術(shù)存在的問題12-13
• 1.3 非混合燃燒的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)13-20
• 1.3.1 非混合燃燒中載氧體的研究進(jìn)展15-17
• 1.3.2 非混合燃燒反應(yīng)器的研究進(jìn)展17-18
• 1.3.3 非混合燃燒系統(tǒng)分析的研究進(jìn)展18-19
• 1.3.4 非混合燃燒的發(fā)展趨勢(shì)19-20
• 1.4 CaSO_4應(yīng)用于非混合燃燒20-24
• 1.4.1 相關(guān)研究背景20-21
• 1.4.2 CaSO_4作為非混合燃燒中的載氧體21-24
• 1.5 本文研究思路及研究?jī)?nèi)容24-27
• 1.5.1 模擬計(jì)算24
• 1.5.2 實(shí)驗(yàn)研究24-27
• 第二章 CaSO_4應(yīng)用于非混合燃燒的熱力學(xué)分析27-35
• 2.1 CaSO_4應(yīng)用于非混合燃燒的熱化學(xué)過程27
• 2.2 熱力學(xué)可行性分析27-29
• 2.3 熱力學(xué)平衡分析29-33
• 2.3.1 CaSO_4與CH_429-31
• 2.3.2 CaSO_4與H_231-33
• 2.4 本章小結(jié)33-35
• 第三章 CaSO_4載氧體反應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)研究35-61
• 3.1 實(shí)驗(yàn)裝置和研究手段35-37
• 3.1.1 固定床實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)35-36
• 3.1.2 熱重分析儀(TGA)36
• 3.1.3 傅立葉紅外多組分氣體分析儀(FT-IR)36-37
• 3.1.4 X射線衍射分析儀(XRD)37
• 3.1.5 氮吸附儀37
• 3.2 CaSO_4載氧體反應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)37-40
• 3.2.1 樣品制備和實(shí)驗(yàn)步驟37-39
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理39-40
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析40-59
• 3.3.1 CaSO_4與CH_4和H_2反應(yīng)條件實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證40-42
• 3.3.2 CaSO_4作為載氧體的反應(yīng)特性42-43
• 3.3.3 惰性載體的加入對(duì)載氧體反應(yīng)特性的影響43-46
• 3.3.4 活性助劑的加入對(duì)載氧體反應(yīng)特性的影響46-50
• 3.3.5 壓力對(duì)載氧體性能的影響50-51
• 3.3.6 載氧體的循環(huán)反應(yīng)特性研究51-52
• 3.3.7 固定床實(shí)驗(yàn)52-54
• 3.3.8 樣品表征與分析54-59
• 3.4 本章小結(jié)59-61
• 第四章 基于非混合燃燒的焦?fàn)t煤氣自熱重整制氫過程初步研究61-71
• 4.1 引言61
• 4.2 基于非混合燃燒的焦?fàn)t煤氣自熱重整制氫過程(UMC-CSR)61-63
• 4.3 CSR制氫過程化學(xué)平衡分析63-66
• 4.3.1 溫度對(duì)制氫過程的影響63-64
• 4.3.2 壓力對(duì)制氫過程的影響64
• 4.3.3 汽碳比(H_2O/C)對(duì)制氫過程的影響64-65
• 4.3.4 鈣碳比(Ca/C)對(duì)制氫過程的影響65-66
• 4.4 過程模擬及結(jié)果分析66-69
• 4.4.1 計(jì)算假設(shè)與參數(shù)設(shè)置66-67
• 4.4.2 結(jié)果分析67-69
• 4.5 本章小結(jié)69-71
• 第五章 結(jié)論與展望71-74
• 5.1 結(jié)論71-73
• 5.2 非混合燃燒中CaSO_4載氧體的研究展望73-74
• 主要符號(hào)對(duì)照表74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 碩士在讀期間發(fā)表的論文80-81
• 致謝81

【引證文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：516275