阻力比拟分析在煤炭超临界水气化制氢研究中的应用

摘要：

传统的煤炭利用方式存在高污染、高排放、高能耗等一系列弊端.超临界水气化技术基于能源有序转化的思想,利用超临界水独特的物理化学特性,提供了一条清洁、低碳、高效的煤炭利用途径.对于技术应用而言,温和的气化温度可以有效降低投资和能耗,但同时意味着较低的反应驱动力.为此,文中采用阻力比拟分析的方法,寻找合理的调控手段以实现传热、传质和化学反应的优化匹配,实现整个反应过程综合减阻.研究工作分别从主反应强化、副反应抑制和多反应协同三方面开展:(1)首先获得了气化过程的速度控制步骤,并针对此提出了残液循环的方法增加了反应器底部自由基浓度并促进了稠环芳烃的气化;(2)其次,基于获得的曳力、传热和扩散公式开展数值模拟,提出控制喷嘴热流边界及调整喷射角度、设计旋流分布板的方法,有效解决了喷嘴和底部区域易发生副反应的问题;(3)最后基于精确的动力学模型对反应器整体进行热匹配,在避免过热的同时降低了传热阻力.基于上述优化方法构建了小型示范试验样机,实现了全国十余种典型煤种在温和温度下的完全气化.

关键词：超临界水气化、能源有序转化、阻力比拟、产氢

所属期刊栏目：42

分类号：TK91

资助基金：国家自然科学基金51922086

在线出版日期：2022-04-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1-9