2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
已閱讀1頁,還剩161頁未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

1、在可預(yù)見的將來,化石燃料仍將是人類發(fā)電和供熱的主要用能。然而化石燃料在燃燒過程中產(chǎn)生大量的CO2、NOx、SOx等污染氣體,這些污染物排放到大氣中會導(dǎo)致大氣污染和地球溫室效應(yīng)。為了減少化石燃料燃燒過程向大氣中排放CO2、NOx、SOx等氣體,近年來歐美、日本等國都在進(jìn)行高效、低污染的新型燃燒技術(shù)的研發(fā)。日本開發(fā)了低NOx排放的高溫空氣燃燒技術(shù),美國對受控脈動燃燒技術(shù)進(jìn)行了研究,并取得了積極效果。這些燃燒技術(shù)在減少了CO2和NOx的排放量

2、方面,取得了國際公認(rèn)的先進(jìn)水平。但是,現(xiàn)有的所有燃燒技術(shù)都不能從根本上避免化石燃料燃燒過程的CO2氣體排放問題。本文在整合了能源化學(xué)、燃料電池、燃料燃燒學(xué)和化學(xué)鏈燃燒等學(xué)科的基礎(chǔ)上提出了一個全新的基于熔融鹽循環(huán)熱載體的無煙燃燒技術(shù)。本技術(shù)中,燃燒反應(yīng)在熔池中進(jìn)行,燃燒過程實現(xiàn)O2和N2分離,燃燒產(chǎn)物不被空氣稀釋,得到高純度的CO2易于捕集和儲存,燃燒過程不向大氣排放CO2和NOx。 本文對熔融鹽循環(huán)熱載體無煙燃燒技術(shù)的概念和原

3、理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。選取過渡金屬氧化物Fe2O3、CuO和NiO等作為熔融鹽循環(huán)熱載體無煙燃燒技術(shù)的氧載體,選取質(zhì)量比為1:1的Na2CO3和K2CO3作為熔融鹽反應(yīng)體系和熱載體,選取CH4作為實驗研究的燃料。對一些典型的無煙燃燒反應(yīng)體系進(jìn)行了熱力學(xué)計算,結(jié)果表明所選取的無煙燃燒體系在一定溫度范圍內(nèi)在熱力學(xué)上都是可行的;利用熱力學(xué)計算軟件和數(shù)據(jù)庫,根據(jù)系統(tǒng)自由能最小原則,計算了不同溫度下過渡金屬氧化物分別與甲烷反應(yīng)的系統(tǒng)平衡組成,并繪制

4、了反應(yīng)過程平衡組成圖,還計算了氧載體在空氣氣氛中恢復(fù)晶格氧過程的平衡組成,從計算的結(jié)果可以看出,所選擇的過渡金屬氧化物都能利用分子中的晶格氧使甲烷發(fā)生完全氧化生成CO2和水蒸氣,并能在空氣的氧化下恢復(fù)其分子中的晶格氧,能作為無煙燃燒技術(shù)的氧載體使用。 采用機(jī)械混合法、沉淀法和等容浸漬法制備了Fe2O3、CuO和NiO三個系列的氧載體,采用XRD、SEM、BET、TG、O2-TPD、CH4-TPR等檢測手段對氧載體的性能進(jìn)行了表

5、征,在固定床反應(yīng)器中考察了氧載體的氧化還原(Redox)性能,利用熱重反應(yīng)器(thermalgravimetricalreactor,TGA)研究了氧載體的循環(huán)反應(yīng)性能,進(jìn)一步考察了利用天然鐵礦石作為無煙燃燒技術(shù)的氧載體的可能性。研究表明,分別以Fe2O3、CuO和NiO為活性物質(zhì)的氧載體能作為甲烷燃燒的氧源,F(xiàn)e2O3氧載體在與燃料反應(yīng)時是按Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe的循序分步進(jìn)行的CuO氧載體在與甲烷反應(yīng)時先轉(zhuǎn)化為Cu2O

6、,再轉(zhuǎn)化為Cu;NiO氧載體再與甲烷反應(yīng)時直接轉(zhuǎn)化為Ni。氧載體的循環(huán)反應(yīng)性能受氧載體中粘結(jié)劑的種類和添加量有關(guān),從總體上講,NiO型氧載體的反應(yīng)活性要高于CuO型氧載體的反應(yīng)活性,F(xiàn)e2O3型氧載體的反應(yīng)活性最低。實驗結(jié)果表明,三個系列的氧載體都有較好的Redox性能,并且隨著循環(huán)次數(shù)的增多,反應(yīng)性能還略有增加,可能是反應(yīng)過程的熱沖擊和化學(xué)反應(yīng)等因素的影響使氧載體顆粒內(nèi)部形貌發(fā)生了改變。對天然鐵礦石用作無煙燃燒技術(shù)氧載體的可能性進(jìn)行了

7、研究,發(fā)現(xiàn)天然鐵礦石用作無煙燃燒技術(shù)的氧載體是可能的。 采用固定床反應(yīng)器和熱重反應(yīng)器對氧載體的反應(yīng)性能進(jìn)行了研究,并對反應(yīng)過程的產(chǎn)物氣體進(jìn)行了分析。Fe2O3/Al2O3和CuO/TiO2氧載體在固定床反應(yīng)器中與CH4反應(yīng)的開始階段甲烷主要轉(zhuǎn)化為CO2,CO2的濃度達(dá)到了85%以上,隨著還原反應(yīng)的進(jìn)行產(chǎn)物氣體中陸續(xù)出現(xiàn)了CH4、CO等氣體;在氧化反應(yīng)的開始階段,產(chǎn)物氣體中幾乎檢測不到O2,說明在開始階段空氣中的氧氣幾乎全部和氧

8、載體發(fā)生作用而變成晶格氧??疾炝朔磻?yīng)溫度對產(chǎn)物氣體濃度的影響,結(jié)果表明反應(yīng)溫度越高,反應(yīng)開始階段CO2的濃度升高越快,并且CO2的峰值濃度越大。氧載體的反應(yīng)性能隨著循環(huán)反應(yīng)次數(shù)的增加而略有增大,在以甲烷為燃料的無煙燃燒反應(yīng)中,會伴隨有積碳反應(yīng)發(fā)生,在反應(yīng)的甲烷氣體中加入一定比例的水蒸氣能明顯抑制積碳反應(yīng)的發(fā)生。通過SEM對反應(yīng)前后的氧載體的表面及斷面形貌進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),氧載體在反應(yīng)前后表面和顆粒內(nèi)部的形貌發(fā)生了顯著變化,反應(yīng)后的氧載體顆粒

9、表面變得粗糙并有裂紋,內(nèi)部變得多孔蓬松,這能在一定程度上改善氧載體的反應(yīng)性能。 自行設(shè)計了不銹鋼單體反應(yīng)器,在熔融鹽體系中研究了CuO/TiO2和Fe2O3/Al2O3氧載體與甲烷及空氣之間的切換反應(yīng)進(jìn)行了研究,對產(chǎn)物氣體進(jìn)行了分析。研究表明,CuO/TiO2在熔融鹽中和甲烷反應(yīng)的前期階段,CO2的轉(zhuǎn)化率在79.6%~89.0%之間,在氧化劑生成過程能得到純度為91.2%~93.9%的N2,并且CO2的轉(zhuǎn)化率隨著反應(yīng)溫度略有增

10、加;Fe2O3/Al2O3在熔融鹽中與甲烷反應(yīng)時,CO2轉(zhuǎn)化率在85%左右,說明甲烷在熔融鹽中與氧載體發(fā)生了完全氧化反應(yīng),生成了高純度的CO2,實現(xiàn)燃料的無煙燃燒。熔融鹽對反應(yīng)器的腐蝕問題和熱利用問題還需要進(jìn)一步深入研究。 對熔融鹽循環(huán)熱載體無煙燃燒技術(shù)的工程化應(yīng)用設(shè)想進(jìn)行了論證,提出了熔融鹽循環(huán)熱載體無煙燃燒技術(shù)的工程化反應(yīng)器設(shè)計思路和設(shè)計方案。設(shè)計了一個功率為10MW的采用無煙燃燒技術(shù)的常壓鍋爐,計算了10MW無煙燃燒反應(yīng)

11、器的主要運(yùn)行參數(shù)和指標(biāo),為進(jìn)一步研究和放大無煙燃燒技術(shù)提供了重要的參考和指導(dǎo)意義。對無煙燃燒技術(shù)的熱平衡進(jìn)行分析,比較分析了無煙燃燒技術(shù)和傳統(tǒng)燃燒技術(shù)的透平做功系統(tǒng)的火用效率,計算了整個系統(tǒng)的流量(ExergyStream),繪制了兩個系統(tǒng)的Grassmanndiagram(火用)流量圖。計算表明,在無煙燃燒技術(shù)中,反應(yīng)器中的總(火用)損失為20.75%,而在傳統(tǒng)燃燒技術(shù)的燃燒器中,反應(yīng)器中的總(火用)損失為32.10%,甲烷在傳統(tǒng)燃燒

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論