基于镍基载氧剂的甲烷化学链燃烧机理与优化

【摘要】：基于吉布斯自由能最小化原理,在Aspen Plus软件上建立了Ni O-CH_4化学链燃烧模型。通过计算反应器内的化学平衡,分析了反应物摩尔比、反应温度、反应压力和气体流量等对反应器出口气相产物组成的影响,明确了Ni O-CH_4化学链燃烧的反应机理,进而对Ni O-CH_4化学链燃烧的反应条件进行了优化。实验结果表明,当n(Ni O)∶n(CH_4)≤1时,燃料的燃烧以甲烷重整反应为主;当1n(Ni O)∶n(CH_4)≤4时,逐渐以还原反应为主;当n(Ni O)∶n(CH_4)4时,全部发生还原反应,生成CO_2和H_2O。当n(Ni O)∶n(CH_4)=4、反应温度为1 000~1 100 K时,Ni O-CH_4化学链燃烧效率的效率最高;适当提高反应压力有助于提高CH_4化学链燃烧效率,抑制其他反应的发生,但反应压力不宜大于8 MPa;在满足燃烧器功率的要求下,应尽量降低气体流量。 【作者单位】： 西安建筑科技大学环境与市政工程学院;西安建筑科技大学华清学院;
【关键词】： 化学链燃烧 镍基载氧剂 甲烷
【基金】：动力工程多相流国家重点实验室开放课题:陕西省自然科学基础研究计划项目(2015JM5229)
【分类号】：TQ038
【正文快照】： 化学链燃烧是一种洁净高效的新一代燃烧技术。它对于CO2具有内在分离特性,同时能减少NOx等污染物的生成[1]。化学链燃烧的基本原理是将传统的燃料与空气直接接触反应的燃烧,借助于载氧剂分解为两个气-固反应。燃料与空气无需接触,由载氧剂将空气中的氧传递到燃料中。在空气反

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