近零排放煤气化燃烧集成系统动力学研究

【摘要】：煤炭仍将是我国今后很长一段时间主要依赖的能源，而传统煤炭利用过程能源利用效率低、污染严重的弊病日益明显。根据我国的能源结构现状，开发能源转化率更高、包括CO_2在内的多种污染物排放低的煤炭利用系统具有积极和重要的意义。浙江大学提出的近零排放煤气化燃烧利用系统具有利用效率高、污染物接近零排放的特点。系统利用煤或其他燃料在掺混一定比例的CO_2接受体(CaO)后送入加压循环流化床进行无氧气化制取较高纯度氢气用于SOFC发电或供其他氢能用户使用，未完全气化的碳送入燃烧炉燃烧放热而所生成的CaCO_3则在燃烧炉中煅烧分解为CaO供循环使用。 本文在综述了国内外以CO_2接受体法为基础的零排放系统的研究进展的基础上，主要在以下三个方面开展工作：压力热天平上的初步实验研究、系统动力学的模型研究以及小型加压循环流化床气化燃烧集成实验装置的设计。 为研究CO_2接受体在压力条件下的反应特性，在加压热天平上对钙基吸收剂在不同CO_2分压下进行了初步的热重实验研究，包括CaO的碳酸化反应与CaCO_3的煅烧分解。研究了不同压力条件对碳酸化反应的影响。分析了压力变化对石灰石分解的影响，并根据实验结果计算了石灰石在不同条件下的热解活化能。为进一步研究CaO在炉内吸收CO_2和煅烧分解特性提供了基础。 在现有研究基础及文献基础上，考虑到近零排放煤气化燃烧利用系统所涉及各反应过程的具体特点，建立了循环流化床气化炉和燃烧炉的动力学模型，包括煤热解、加压气化、CaO碳酸化反应、半焦燃烧以及CaCO_3分解等过程。模型分析了不同压力、温度及反应气氛等条件对反应过程的影响，并通过不同反应条件下所得产物、转化率、反应速率等参数综合对比，提出了系统可能的优化操作条件，为下一步的加压试验台实验提供理论依据与数据支持。 为进行进一步的台架实验研究，设计了加压气化燃烧的双循环流化床试验台，可同时运行压力范围0～5MPa、温度范围750～1000℃的煤气化和燃烧试验。 【关键词】：近零排放 煤气化 动力学模型 石灰石煅烧 加压热重 压力循环流化床
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TK16
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 引言8-10
• 1.1.1 中国能源现状8-9
• 1.1.2 温室效应与CO_2排放9
• 1.1.3 近零排放技术是煤炭利用的发展方向9-10
• 1.2 零排放技术原理10-12
• 1.3 浙江大学提出的近零排放煤气化燃烧系统12-13
• 1.4 本文研究内容13-15
• 第二章 基于CO_2接受体无氧气化的零排放技术的研究现状15-22
• 2.1 GE-EER的AGC系统研究进展15-17
• 2.2 ZECA零排放系统研究进展17-19
• 2.3 NEDO的HyPr-RING系统研究进展19-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 加压条件下碳酸化反应与石灰石分解的热天平实验22-35
• 3.1 引言22-24
• 3.2 实验部分24-27
• 3.2.1 样品制备25
• 3.2.2 仪器与方法25-27
• 3.3 结果与讨论27-34
• 3.3.1 CaO碳酸化试验结果分析27-30
• 3.3.2 CaCO_3煅烧试验结果分析30-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 加压气化燃烧集成系统的动力学模型及预测35-66
• 4.1 引言35
• 4.2 气化燃烧集成系统反应过程35-36
• 4.3 压力循环流化床无氧气化动力学模型36-45
• 4.3.1 热解模型36-38
• 4.3.1 焦炭气化及其相关过程38-43
• 4.3.2 CaO碳酸化过程43-45
• 4.3.3 气化炉能量方程45
• 4.4 压力循环流化床燃烧炉动力学模型45-52
• 4.4.1 半焦加压燃烧过程45-48
• 4.4.2 CaCO_3分解模型48-52
• 4.5 程序设计52
• 4.6 计算结果与讨论52-65
• 4.6.1 气化炉计算结果及分析52-59
• 4.6.2 燃烧炉计算结果及分析59-64
• 4.6.3 典型工况计算64-65
• 4.7 本章小结65-66
• 第五章 小型煤气化燃烧集成试验台设计66-79
• 5.1 引言66
• 5.1.1 试验台设计目标66
• 5.1.2 设计要求66
• 5.2 设计基本参数66-68
• 5.3 系统设计68-78
• 5.3.1 双反应器系统68-75
• 5.3.2 承压外壳75
• 5.3.3 进气系统75-76
• 5.3.4 排气系统76
• 5.3.5 排渣系统76-77
• 5.3.6 测温测压点的布置77-78
• 5.4 本章小结78-79
• 第六章 全文总结79-81
• 参考文献:81-88
• 致谢88

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

新型近零排放煤气化燃烧集成利用系统的机理研究    关键

煤加氢气化反应的实验研究    陈振兴

基于进化博弈的碳排放配额博弈研究    杨帆

TGA中煤加氢气化特性研究    朱玲

O_2/CO_2气氛下石灰石煅烧分解的动力学和热力学研究    毛玉如,方梦祥,骆仲泱

Texaco煤气化炉数学模型的研究——建模部分    李政,王天骄,韩志明,郑洪韬,倪维斗

循环流化床流动密封阀型返料装置的设计方法探讨    王擎,骆仲泱,李绚天,岑可法,倪明江,孙键

聚焦2004年世界和中国能源市场——《BP世界能源统计2005》分析    王立敏

CaCO_3分解机理和动力学参数的研究    郑瑛,陈小华,周英彪,郑楚光

CaO再碳酸化的研究    陈小华,郑瑛,郑楚光,赵海波

魏一鸣:关于我国碳排放问题的若干对策与建议    魏一鸣;

流化床气化炉带出细粉非机械返料机构研究    白树华,王志杰,房倚天,王洋

随机孔模型应用于煤焦与CO_2气化的动力学研究    杨帆;范晓雷;周志杰;刘海峰;龚欣;于遵宏;

CO_2零排放的整体煤气化联合循环系统研究进展    段立强,林汝谋,蔡睿贤,金红光

新型近零排放煤气化燃烧利用系统    沈洵

热重法测定聚合物热降解反应动力学参数进展    刘元俊,贺传兰,邓建国,冀克俭,张银生,孙思修

溴化聚苯乙烯协同三氧化二锑阻燃PA66热分解动力学研究    徐晓楠;王芳;华菲;

B/BaCrO_4延期药热分解特性的实验研究    梁鎏鎏;马红卫;胡坤伦;

非等温法研究Ni(CH_3COO)_2·4H_2O脱水反应的动力学    唐定兴,赵芸

TiO_2/天然橡胶复合材料的制备及热效应动力学研究    丁爱武;黄茂芳;李普旺;高天明;曾宗强;

氯化钙对一氧化碳还原分解磷石膏的影响    杜亚雷;马丽萍;郑绍聪;牛学奎;王建英;

烟叶的燃烧特性研究    钟仙芳;刘春波;陈永宽;王亚明;缪明明;刘志华;

配合物K_3〔Al(C_2O_4)_3〕·3H_2O与K_3〔Cr(C_2O_4)_3〕·3H_2O的热分解反应及其动力学研究    何飞刚;

千山森林典型物种燃烧特性    赵巍;郭瑞;汪琦;郑红霞;

氨茶碱的热分解动力学研究    赵国燕;郭金福;黄东枫;赵卉;

基于热重法的电缆材料热解动力学研究    杨玲;钮英建;

含能材料安定性的动态真空安定性研究方法    张同来;刘芮;杨利;周遵宁;

过氧化月桂酰的热分解动力学研究    臧娜;钱新明;

硝酸异丙酯热性能研究进展    王晓君;许博;刘吉平;

劣质煤混烧热解特性实验研究    范文武;

TDE-85环氧树脂/酸酐体系固化反应动力学研究    冯驰;吴晓青;李嘉禄;

聚氟乙烯热分解动力学研究    王成忠;李玲;宋云华;黄丽;

基于均匀设计研究在球磨机中制备表面改性空心微珠    崔健;陈国需;

车用乙醇汽油对发动机进气系统沉积物的影响    郭瑞莲;鲍晓峰;岳欣;崔平;纪威;

煤常压化学链气化制氢的热力学研究    卢腾飞;胡松;向军;石金明;许凯;

镁基储氢材料的制备及对二硫化碳、噻吩的加氢性能研究    杨敏建

燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究    穆勇

g-HA/PLA生物复合材料的制备与性能研究    李佳

碱式硫酸镁晶须的合成及表面改性研究    高传慧

污泥热解制取富氢燃气实验及机理研究    熊思江

大型电站锅炉掺烧印尼煤的研究与应用    徐远纲

典型煤种热解气化特性研究    石金明

天然橡胶/蒙脱土纳米复合材料的阻隔性及相关性能研究    王文涛

新型稀土配合物橡胶防老剂的制备及应用研究    谢婵

木质素及其模型物在不同热化学环境下的解构    刘江燕

农业废弃物热解特性的研究    唐京禧

水分对构造煤瓦斯解吸规律影响的实验研究    陈攀

煤氧化的反应机理函数和热效应的研究    郑艳敏

义马煤气化反应性研究    谷小虎

生物质与煤混合燃烧特性的研究    马爱玲

紫外照射对皮胶原结构和性能的影响    王堃

双燃料喷嘴设计与燃烧流场数值模拟    杨洪磊

横向来流对等离子点火器点火区域的影响    吴曙亮

兖州天池矿采空区防火阻化剂优选    郭龙娇

平庄古山矿煤层自燃特性的热重动力学实验研究    张丽娜

洁净煤技术的应用领域    熊一权;

煤气化过程的理论计算    陈培荣,金昆,项友谦

国际碳交易市场发展现状与展望    冯巍;

中国碳排放权交易市场建设的现状、问题与趋势    方虹;罗炜;刘春平;

中国开展碳交易亟须解决的基本问题    于杨曜;潘高翔;

Texaco煤气化炉数学模型的研究——建模部分    李政,王天骄,韩志明,郑洪韬,倪维斗

新型近零排放煤气化燃烧利用系统    王勤辉,沈洵,骆仲泱,岑可法

CaCO_3分解机理的研究    郑瑛,陈小华,郑楚光

煤气化-固体氧化物燃料电池混合循环系统的分析    张斌,李政,倪维斗

碳酸钙热分解的机理研究    范浩杰,章明川,吴国新,姚强,曹欣玉,岑可法

煤粉在高浓度CO_2下的燃烧与气化    刘彦丰

循环流化床富氧燃烧技术的试验和理论研究    毛玉如

冲突分析与合作理论研究    李会民

马尔可夫骨架过程在可靠性理论中的应用    黄奇

中国电力产业经济稳定性问题研究    韩金山

中国能源供求预测模型及发展对策研究    张丽峰

循环流化床热电气多联产试验及理论研究    刘耀鑫

半焦加压燃烧特性研究    谷小兵

博弈论发展综述与泛函分析在博弈论中的应用    曹志平

新型近零排放煤气化燃烧利用系统    沈洵

基于博弈论的电厂报价的自适应模型研究    郝建军

双寡头在需求不确定条件下研发（R&D）投资策略的实物期权博弈    张理

对策论框架下的网络拥塞控制及带宽资源分配    孙勇

马尔可夫链理论及其在经济管理领域的应用研究    彭志行

博弈理论在BOT项目招投标中的应用研究    张同江

金融市场的波动性模型研究    刘裕荷

生态工业园区评价指标体系及评价方法研究    邓金锋

IGCC系统控制CO_2排放的研究进展    廖小花;陈海平;李京茂;

煤常压化学链气化制氢的热力学研究    卢腾飞;胡松;向军;石金明;许凯;

IGCC电站二氧化碳捕集研究    迟金玲

氟利昂-12预混合燃烧水解研究    高红

湿生物质定向气化制取高浓度氢气的实验研究及理论分析    黄浩

碳关税法律制度研究    王宇松

中国区域碳排放配额控制政策的建模和系统开发研究    刘晓

以CaO为吸收体的生物质无氧气化制氢的机理与试验研究    韩龙

无氧气化过程中生物质热解及半焦燃烧的实验研究    马强

加压固定床反应器中煤加氢气化的特性研究    赵立强

煤化学链气化制氢系统气化和焦燃烧特性研究    卢腾飞

中国碳金融基础运行机制问题研究    王相南

Texaco煤气化炉数学模型的研究——建模部分    李政,王天骄,韩志明,郑洪韬,倪维斗

Texaco煤气化炉数学模型研究(2)——计算结果及分析    李政,王天骄,韩志明,郑洪韬,倪维斗

碳酸钙热分解的机理研究    范浩杰,章明川,吴国新,姚强,曹欣玉,岑可法

煤焦非均相着火温度与煤种的通用关系及判别煤焦着火特性的通用指标    傅维标,张恩仲

非机械阀在循环流化床锅炉上的应用    王擎,骆仲泱,李绚天,程峰,倪明江,岑可法,孙键

煤制氢零排放系统    肖云汉

煤基化工与动力多联产系统开拓研究    金红光,高林,郑丹星,刘泽龙,林汝谋,蔡睿贤

CO_2准零排放的IGCC系统探索研究    林汝谋,段立强,金红光

煤焦燃烧反应动力学的通用规律研究    傅维标，郑双铭，张百立

加压条件下半焦燃烧特性的试验研究    熊源泉,郑守忠,章名耀

钙基脱硫剂反应性能评价体系及反应机理的研究    刘妮

生物质成型颗粒燃料气化锅炉的设计研究    李燕东;王述洋;刘会粉;汪莉萍;景果仙;

煤气蒸汽机车的探讨    盖凤山;

煤气化燃烧在中小型锅炉的应用    刘萍;王勇;

FQZ系列复式气化焚烧炉    

双层煤气化无烟燃烧立式常压热水锅炉    毕德光

微油量气化燃烧直接煤粉燃烧系统在670t/h锅炉上的应用    贾永成,冯婉霞,王志杰,杜京武,鞠胤宏

基于小波变换的气化燃烧状态诊断试验研究    梁钦锋,于广锁,牛苗任,于遵宏

创造清新蓝天    

小油量气化煤粉燃烧系统节能改造分析    郭家辉

小油量气化煤粉燃烧系统在205t/h锅炉上的应用    常征,陈军,王生

煤炭气化燃烧炉——节能洁净燃烧技术简介    王良;董志光;

中国生物质稻壳资源及其气化/燃烧发电前景    周肇秋;马隆龙;李海滨;吴创之;

贫氧条件下生活垃圾的气化燃烧特性及其反应速率模型    梁小平;潘红;王雨;李欣;金杨;

行业协会领导调研云南农村省柴炉灶改造    

目前治理城市生活垃圾中的问题及其发展方向    杨德俊;

煤炭气化燃烧有新突破    郑辉

家用传统炉生物质半气化燃烧技术通过鉴定    蔺红

让洁净煤还江城一片蓝天    李欣

云南决胜农高会    马波

襄城农民“土”发明走出国门    记者 张华君通讯员 古国凡 王金亭

总投资约1500万元的大理市医疗废物处置工程年内建成    通讯员 王灵峡

节能减排涿州驰丰在行动    全微

杂柴气化炉让亿万农户告别烧柴史    马波

我市具备B级锅炉制造能力    记者 汪开海 梁一冰

科技创新：华电腾飞“风火轮”    本报记者 王玮

生物质气化燃烧锅炉应用基础研究    张洋

典型生物质颗粒燃料气化燃烧的试验研究    李晓

生活垃圾的气化燃烧特性及其反应速率模型    潘红

集中供热式生物质气化锅炉的设计及理论研究    李燕东

多功能生物质气化燃烧装置的研究    辛玲玲