基于鎳基載氧劑的甲烷化學(xué)鏈燃燒機(jī)理與優(yōu)化

【摘要】：基于吉布斯自由能最小化原理,在Aspen Plus軟件上建立了Ni O-CH_4化學(xué)鏈燃燒模型。通過計算反應(yīng)器內(nèi)的化學(xué)平衡,分析了反應(yīng)物摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力和氣體流量等對反應(yīng)器出口氣相產(chǎn)物組成的影響,明確了Ni O-CH_4化學(xué)鏈燃燒的反應(yīng)機(jī)理,進(jìn)而對Ni O-CH_4化學(xué)鏈燃燒的反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)n(Ni O)∶n(CH_4)≤1時,燃料的燃燒以甲烷重整反應(yīng)為主;當(dāng)1n(Ni O)∶n(CH_4)≤4時,逐漸以還原反應(yīng)為主;當(dāng)n(Ni O)∶n(CH_4)4時,全部發(fā)生還原反應(yīng),生成CO_2和H_2O。當(dāng)n(Ni O)∶n(CH_4)=4、反應(yīng)溫度為1 000~1 100 K時,Ni O-CH_4化學(xué)鏈燃燒效率的效率最高;適當(dāng)提高反應(yīng)壓力有助于提高CH_4化學(xué)鏈燃燒效率,抑制其他反應(yīng)的發(fā)生,但反應(yīng)壓力不宜大于8 MPa;在滿足燃燒器功率的要求下,應(yīng)盡量降低氣體流量。 【作者單位】： 西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院;西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院;
【關(guān)鍵詞】： 化學(xué)鏈燃燒 鎳基載氧劑 甲烷
【基金】：動力工程多相流國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題:陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計劃項(xiàng)目(2015JM5229)
【分類號】：TQ038
【正文快照】： 化學(xué)鏈燃燒是一種潔凈高效的新一代燃燒技術(shù)。它對于CO2具有內(nèi)在分離特性,同時能減少NOx等污染物的生成[1]?；瘜W(xué)鏈燃燒的基本原理是將傳統(tǒng)的燃料與空氣直接接觸反應(yīng)的燃燒,借助于載氧劑分解為兩個氣-固反應(yīng)。燃料與空氣無需接觸,由載氧劑將空氣中的氧傳遞到燃料中。在空氣反

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