化石燃料燃燒所導(dǎo)致的二氧化碳排放受到廣泛關(guān)注。以化學(xué)鏈燃燒技術(shù)為代表的二氧化碳捕集技術(shù),可實(shí)現(xiàn)二氧化碳的低能耗提純捕集,同時(shí)化學(xué)鏈燃燒屬于無(wú)火焰反應(yīng)可抑制熱力型和燃料型NOx的生成,可以實(shí)現(xiàn)燃料高效潔凈利用。本文以流態(tài)化系統(tǒng)為研究對(duì)象,對(duì)化學(xué)鏈過(guò)程中的煤焦氣化動(dòng)力學(xué)、煤焦結(jié)構(gòu)演變、鐵基載氧體在燃燒過(guò)程中的反應(yīng)特性、結(jié)構(gòu)演變等問(wèn)題進(jìn)行研究,為實(shí)現(xiàn)CO₂減排和煤炭高效利用提供理論依據(jù)和途徑。采用加壓-熱重法對(duì)焦-CO₂氣化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究。焦-CO₂氣化反應(yīng)速率隨碳轉(zhuǎn)化率的變化經(jīng)歷初期緩慢升高、快速增加和后期快速降低三個(gè)階段。三個(gè)階段的化學(xué)反應(yīng)速率分別由表面吸附脫附、擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)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氣化反應(yīng)過(guò)程動(dòng)力學(xué)模型,并對(duì)模型中焦的結(jié)構(gòu)參數(shù)、反應(yīng)級(jí)數(shù)、活化能及指前因子等參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。利用BET、XRD、Raman、FTIR及SEM等手段,對(duì)氣化過(guò)程中焦炭顆粒的結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行了研...

【文章頁(yè)數(shù)】：126 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 二氧化碳排放及控制技術(shù)
        1.1.1 二氧化碳排放及危害
        1.1.2 我國(guó)為應(yīng)對(duì)氣候變化采取的戰(zhàn)略措施
        1.1.3 二氧化碳減排技術(shù)
        1.1.4 二氧化碳的主要捕捉技術(shù)
    1.2 化學(xué)鏈燃燒技術(shù)研究進(jìn)展
        1.2.1 化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)研究進(jìn)展
        1.2.2 載氧體的研究進(jìn)展
    1.3 Aspen Plus在化學(xué)鏈研究中的應(yīng)用
        1.3.1 Aspen Plus簡(jiǎn)介
        1.3.2 Aspen Plus在能源領(lǐng)域的應(yīng)用
    1.4 化學(xué)鏈燃燒技術(shù)的應(yīng)用
        1.4.1 化學(xué)鏈燃燒捕捉二氧化碳系統(tǒng)
        1.4.2 化學(xué)鏈燃燒制氫
    1.5 本文研究目的、意義及主要內(nèi)容
        1.5.1 研究目的與意義
        1.5.2 研究的主要內(nèi)容
2 煤焦加壓氣化過(guò)程動(dòng)力學(xué)及其結(jié)構(gòu)研究
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    2.3 焦結(jié)構(gòu)分析表征方法
        2.3.1 焦比表面積及孔徑分布測(cè)定
        2.3.2 石墨晶體物相結(jié)構(gòu)分析(XRD)
        2.3.3 催化劑表面形貌分析
        2.3.4 拉曼光譜分析(Raman)
        2.3.5 紅外光譜分析(FTIR)
    2.4 焦-CO₂氣化過(guò)程的影響因素研究
        2.4.1 壓力對(duì)焦-CO₂氣化的影響
        2.4.2 溫度對(duì)焦-CO₂氣化的影響
        2.4.3 煤種對(duì)焦-CO₂氣化的影響
    2.5 氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究
        2.5.1 煤氣化動(dòng)力學(xué)分析
        2.5.2 TGA 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        2.5.3 焦氣化活性分析
        2.5.4 壓力級(jí)數(shù)的確定
        2.5.5 動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
        2.5.6 焦氣化動(dòng)力學(xué)模型
    2.6 煤焦加壓氣化過(guò)程結(jié)構(gòu)演變研究
        2.6.1 煤焦反應(yīng)活性分析
        2.6.2 焦-CO₂過(guò)程中焦結(jié)構(gòu)變化的研究
    2.7 本章小結(jié)
3 化學(xué)鏈燃燒過(guò)程中鐵基載氧體反應(yīng)活性及結(jié)構(gòu)研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)材料及方法
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        3.2.2. 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.3 表征方法
    3.3 載氧體反應(yīng)特性研究
        3.3.1 升溫速率對(duì)載氧體反應(yīng)活性的影響
        3.3.2 載氧體的反應(yīng)穩(wěn)定性分析
    3.4 鐵基載氧體結(jié)構(gòu)演變研究
        3.4.1 BET和SEM分析
        3.4.2 FTIR分析
        3.4.3 XRD
        3.4.4 Raman
    3.5 本章小結(jié)
4 載氧體流化床化學(xué)鏈反應(yīng)熱態(tài)實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)材料及方法
        4.2.1 流化床反應(yīng)器
        4.2.2 臨界流化速度
        4.2.3 流化床實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
    4.3 鐵基載氧體流化過(guò)程反應(yīng)性及結(jié)構(gòu)研究
        4.3.1 載氧體的循環(huán)反應(yīng)活性分析
        4.3.2 顆粒表面形貌分析
    4.4 本章小結(jié)
5 流化床化學(xué)鏈系統(tǒng)平衡模擬研究與分析
    5.1 引言
    5.2 流化床化學(xué)鏈氣化
        5.2.1 模型的假設(shè)及建立
        5.2.2 模擬條件
    5.3 煤焦化學(xué)鏈氣化影響因素研究
        5.3.0 燃料反應(yīng)室中的物料平衡模擬
        5.3.1 燃燒室溫度對(duì)化學(xué)鏈氣化反應(yīng)的影響
        5.3.2 操作壓力對(duì)化學(xué)鏈氣化反應(yīng)的影響
        5.3.3 水蒸氣與煤進(jìn)料量對(duì)化學(xué)鏈氣化反應(yīng)的影響
        5.3.4 燃料室中碳轉(zhuǎn)化率對(duì)化學(xué)鏈氣化反應(yīng)系統(tǒng)的影響
    5.4 化學(xué)鏈燃燒過(guò)程能量利用效率分析
        5.4.1 傳統(tǒng)的燃燒系統(tǒng)
        5.4.2 流化床化學(xué)鏈燃燒影響因素研究
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 下一步工作及展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄
    B. 作者在攻讀學(xué)位期間獲得專(zhuān)利目錄
    C. 參加的主要科研項(xiàng)目



本文編號(hào)：3800167