固体燃料流化床富氧燃烧的研究动态与进展 被引量：10

1

作者 刘沁雯 钟文琪 +1 位作者 邵应娟 Yu Aibing 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3791-3807,共17页

二氧化碳捕集与利用是全球学术界和工业界关注的热点,也是燃烧科学技术领域的前沿和难点。固体燃料的流化床富氧燃烧耦合了流化床燃烧和富氧燃烧的诸多优点,是最具工业应用前景的燃烧中碳捕集技术之一。为更全面把握该领域最新动态,对... 二氧化碳捕集与利用是全球学术界和工业界关注的热点,也是燃烧科学技术领域的前沿和难点。固体燃料的流化床富氧燃烧耦合了流化床燃烧和富氧燃烧的诸多优点,是最具工业应用前景的燃烧中碳捕集技术之一。为更全面把握该领域最新动态,对近年来流化床富氧燃烧的研究进行了系统梳理,在简述富氧燃烧基本技术原理基础上,分析了国内外的研究动态,总结了主要研究进展,包括单一燃料流化床富氧燃烧、混合燃料流化床富氧燃烧、加压流化床富氧燃烧和新型流化床富氧燃烧,并探讨了固体燃料流化床富氧燃烧技术将来发展趋势和研究重点。 展开更多

关键词 流化床 富氧燃烧 二氧化碳捕集 多相反应 固体燃料燃烧

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煤/生物质流态化富氧燃烧的CO2 富集特性 被引量：7

2

作者 刘沁雯 钟文琪 +3 位作者 刘雪娇 刘倩 邵应娟 Yu Aibing 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期5199-5208,共10页

流化床富氧燃烧是具有重要应用前景的燃烧中碳捕集技术。为更深入认识固体燃料的流态化富氧燃烧行为,构建了微型流态化反应-质谱联用实验系统,反应器直径10 mm,燃烧温度700～900℃,探索了基于在线质谱分析的流态化燃烧过程特性表征方法... 流化床富氧燃烧是具有重要应用前景的燃烧中碳捕集技术。为更深入认识固体燃料的流态化富氧燃烧行为,构建了微型流态化反应-质谱联用实验系统,反应器直径10 mm,燃烧温度700～900℃,探索了基于在线质谱分析的流态化燃烧过程特性表征方法,以烟煤和花梨木为对象,研究了煤、生物质及其混合物在富氧气氛和流态化条件下的燃烧行为,重点考察了氧浓度、燃烧温度、煤与生物质质量比对CO_2谱峰曲线形态、反应总时间、起始反应时刻、烟气中富集CO_2体积分数、颗粒燃烧产生CO_2量、CO_2相对生成率等特性的影响。结果表明,在O_2/CO_2燃烧气氛下,随着氧体积分数增加,燃烧总反应时间缩短,颗粒燃烧产生的CO_2量和生成速率均增加,但烟气中富集的CO_2体积分数减小;提高燃烧温度,缩短了燃烧过程所需的时间,可以促进CO_2的富集,烟气中CO_2浓度、颗粒燃烧产生的CO_2量和生成速率均增加;生物质比例增大,起始反应时间提前,燃烧反应所需总时间减少,烟气中富集的CO_2浓度和颗粒燃烧产生的CO_2均减少,但CO_2生成速率增加。 展开更多

关键词 流化床 富氧燃烧 多相反应 流态化反应 二氧化碳捕集

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纳米碳基表面分子印迹吸附剂综述及其吸附机理探讨 被引量：5

3

作者 秦蕾 刘伟峰 +2 位作者 刘旭光 杨永珍 张立安 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期459-485,共27页

纳米碳基材料由于具有低密度、高强度、环境友好、结构可控、表面易于修饰等优点,成为了一类非常理想的表面分子印迹基质材料。相应的纳米碳基表面分子印迹聚合物(C-SMIPs)吸附剂,对于实现液相环境体系中的有机小分子污染物的选择性吸... 纳米碳基材料由于具有低密度、高强度、环境友好、结构可控、表面易于修饰等优点,成为了一类非常理想的表面分子印迹基质材料。相应的纳米碳基表面分子印迹聚合物(C-SMIPs)吸附剂,对于实现液相环境体系中的有机小分子污染物的选择性吸附脱除与富集回收取得了令人满意的效果。本综述对该应用背景下近五年来的不同维度C-SMIPs进行了归纳总结。不仅发现C-SMIPs吸附能力的下限更容易受基质材料的影响,其上限则更多地取决于印迹层的构建情况,以多孔纳米炭球和氧化石墨烯为基质的C-SMIPs通常具有较高的吸附容量,其中氧化石墨烯基SMIPs通常具有较高的吸附效率。同时本综述还推断出C-SMIPs对于目标分子吸附的本质是固液界面间的物理性吸附,解决了长时间以来令人困扰的对吸附过程定性的争议。另外,通过本综述的探讨分析,可以为接下来深入研究C-SMIPs的基质筛选、印迹方法、吸附条件选择等提供一些可借鉴的理论和实践经验,从而不断推进C-SMIPs的研发和应用。 展开更多

关键词 纳米碳基材料 表面分子印迹 有机污染物 选择性吸附 吸附机理

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超薄二维多孔纳米片在水处理中的研究进展

4

作者 黄从新 王顺藤 +3 位作者 范宇莹 简美鹏 唐朝春 刘锐平 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期6859-6875,共17页

二维(2D)纳米片是一类非常具有前瞻性的多孔材料。作为新型的高性能吸附剂,与传统吸附材料相比,超薄2D多孔纳米片具有高比表面积、原子级厚度和几乎完全裸露的活性位点等优点,可快速有效地捕获水体中的(有机或无机)污染物质。本综述总... 二维(2D)纳米片是一类非常具有前瞻性的多孔材料。作为新型的高性能吸附剂,与传统吸附材料相比,超薄2D多孔纳米片具有高比表面积、原子级厚度和几乎完全裸露的活性位点等优点,可快速有效地捕获水体中的(有机或无机)污染物质。本综述总结了两类代表性的超薄2D多孔纳米片[金属有机骨架材料(MOFs)和共价有机骨架材料(COFs)]作为优良吸附剂去除水环境中有机染料、有毒重金属和放射性元素的最新进展。介绍了该类化合物的结构特性和物理化学性质,总结了四种常用合成方法,重点分析了四种方法的优缺点以及面临的挑战,并对不同的合成方法进行了特点比较。阐述了超薄2D多孔纳米片在水中对各种污染物的吸附条件和吸附性能,对相关吸附机理做了系统总结和对比。论述了材料的再生性能,总结分析了再生过程中可能遇到的问题。最后对当前超薄2D多孔纳米片存在的不足、合成条件复杂等问题,提出了材料的合成优化、绿色无毒或低毒新技术的开发、重复使用效率的提高将会是未来的发展方向。 展开更多

关键词 二维多孔纳米片 吸附 有机染料 重金属 放射性元素

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花状二维铜基卟啉气凝胶制备与气体吸附与分离性能研究

5

作者 张琦 梁贺 +4 位作者 范宇莹 刘锐平 简美鹏 胡承志 肖亚楠 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期2977-2985,共9页

本研究针对混合气体选择性分离和二氧化碳捕获等问题,在小分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和三氟乙酸的作用下控制纵向生长,通过金属铜离子与卟啉配体的自组装形成花状二维金属有机框架材料(2D Flower-like Cu-TCPP),进一步冷冻干燥获得低密度... 本研究针对混合气体选择性分离和二氧化碳捕获等问题,在小分子聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和三氟乙酸的作用下控制纵向生长,通过金属铜离子与卟啉配体的自组装形成花状二维金属有机框架材料(2D Flower-like Cu-TCPP),进一步冷冻干燥获得低密度纯2D Flower-like Cu-TCPP气凝胶.元素含量分析显示,2D Flower-like Cu-TCPP可以充分暴露金属活性位点,克服传统三维纳米材料内部位点难以被利用的缺点;比表面积(BET)分析显示,2D Flower-like Cu-TCPP比表面积为321.92 m^2·g^-1,主要孔道尺寸分布在1.8 nm左右.由于充分暴露出金属活性位点Cu-O-Cu,对CO2、N2和CH4表现出优异的吸附分离性能.根据Langmuir吸附等温线拟合得到,CO2、CH4和N2的最大吸附量分别为7.357、 2.852、 2.002 mmol·g^-1.CO2/N2、CO2/CH4和CH4/N2的最大分离系数分别为9.86、2.52和4.00.2D Flower-like Cu-TCPP在碳捕获、混合气体选择性分离中具有较好的应用前景. 展开更多

关键词 二维花状Cu-TCPP 气凝胶 小分子气体 吸附 分离系数

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交互循环双流化床的气/固运动三维数值模拟

6

作者 顾晋饶 钟文琪 +1 位作者 邵应娟 Aibing Yu 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1546-1552,共7页

双流化床作为一种具有燃料高效利用和分级转化优势的新型能源技术,其内部的物理结构和流动特性复杂。本文以交互循环双流化床为研究对象建立了三维数值模型,采用了基于欧拉-拉格朗日方法的气固两相流数值模拟方法,气相采用大涡湍流模型(... 双流化床作为一种具有燃料高效利用和分级转化优势的新型能源技术,其内部的物理结构和流动特性复杂。本文以交互循环双流化床为研究对象建立了三维数值模型,采用了基于欧拉-拉格朗日方法的气固两相流数值模拟方法,气相采用大涡湍流模型(LES),颗粒相采用多相流网格质点群(MP-PIC)方法.实现了三维双流化床全场气固循环、交互和连续稳定运行。在与实验验证的基础上,通过模拟,研究了不同的操作条件对流动结构、颗粒分布等流体力学特性的影响,获得了一系列实验难以得到的规律。 展开更多

关键词 气固两相流 双流化床 数值模拟 欧拉-拉格朗日方法

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快速流化床颗粒团絮特征的MP-PIC数值模拟 被引量：4

7

作者 孙子文 陈岱琳 +1 位作者 钟文琪 Aibing Yu 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期3443-3451,共9页

为了研究快速流化床颗粒的团絮特征,建立了基于多相质点网格法的快速流化床气固多相流三维数理模型,气相场采用大涡湍流模型,通过求解牛顿运动方程得到颗粒相运动信息,气固间相互作用力采用Gidaspow曳力模型,固体间作用力通过计算颗粒... 为了研究快速流化床颗粒的团絮特征,建立了基于多相质点网格法的快速流化床气固多相流三维数理模型,气相场采用大涡湍流模型,通过求解牛顿运动方程得到颗粒相运动信息,气固间相互作用力采用Gidaspow曳力模型,固体间作用力通过计算颗粒应力梯度得到。基于该模型,对三维快速流化床上升管(H=3 m、d=0.1 m)气固流动开展了数值模拟,并与实验进行了校正,研究了在气速工况Ug=5.28 m?s-1下的颗粒(ρp=2650 kg?m-3、dp=250μm)团絮性质,实现了对上升管内颗粒团絮的基本类型(条形团絮、马鞍形团絮、U形团絮)的成功预测,并揭示了不同类型团絮在上升管内形成、发展、聚并直至破碎的演化规律。结果表明,上升管径向颗粒团絮的平均颗粒浓度分布呈现中间低两边高的环核结构,颗粒团絮速度的分布与其相反;随着轴向高度的增加,颗粒团絮的颗粒浓度逐渐降低而速度逐渐增加,但达到一定高度后变化减缓。 展开更多

关键词 欧拉-朗格朗日 多相质点网格法 数值模拟 快速流化床 颗粒团絮 多相流 介尺度

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湿颗粒喷动床颗粒聚团特征的实验研究 被引量：3

8

作者 徐惠斌 钟文琪 Aibing Yu 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期124-128,共5页

建立了内径140 mm、锥角60的可视化锥柱喷动整床和半床实验系统,研究了液含量、颗粒粒径、形状等对床内湿颗粒聚团的影响规律。实验表明:湿颗粒喷动床内有块喷动、死床和非均匀结块三种聚团类型,聚团的出现类型与粒径dp有很大的关系;当d... 建立了内径140 mm、锥角60的可视化锥柱喷动整床和半床实验系统,研究了液含量、颗粒粒径、形状等对床内湿颗粒聚团的影响规律。实验表明:湿颗粒喷动床内有块喷动、死床和非均匀结块三种聚团类型,聚团的出现类型与粒径dp有很大的关系;当dp>1 mm,液体饱和度S>0.2时,容易出现块喷动;当dp<1 mm,S>0.05时,容易出现死床、非均匀结块。在此基础上,从微观颗粒受力分析出发,提出了一种预测湿喷动床内聚团倾向的方法。 展开更多

关键词 湿颗粒 聚团 粘结 喷动床

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湿颗粒流化床流动特性的实验研究 被引量：2

9

作者 徐惠斌 钟文琪 +1 位作者 Aibing Yu 袁竹林 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1257-1262,共6页

基于可视化湿颗粒流化床实验系统,研究了多种Geldart-D类颗粒在不同含液量时的流动特性变化规律,包含流型、床层压降、最小流化速度。实验结果表明:1)在湿流化床内,颗粒出现聚团结块行为,气泡呈现不规则形状;湿颗粒流化过程的稳定性较... 基于可视化湿颗粒流化床实验系统,研究了多种Geldart-D类颗粒在不同含液量时的流动特性变化规律,包含流型、床层压降、最小流化速度。实验结果表明:1)在湿流化床内,颗粒出现聚团结块行为,气泡呈现不规则形状;湿颗粒流化过程的稳定性较干颗粒床明显下降,床内近壁面区域易出现局部沟流。2)固定床阶段,由于空隙率的增加,相同气速条件下,湿颗粒床层压降低于干颗粒;基于厄贡公式,得出了湿颗粒固定床床层压降的计算方法。3)湿颗粒的最小流化速度U_(mf)高于干颗粒,且随粒径d_p的增加而增加;导出了预测D类湿颗粒最小流化速度的半经验公式,Re_(mf)=0.279.Ar^(0.5),该式计算结果与实验测量结果偏差小于15%。 展开更多

关键词 湿颗粒 流化床 床层压降 最小流化速度

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快速流化床颗粒团絮的识别和表征研究 被引量：1

10

作者 孙子文 陈岱琳 +1 位作者 钟文琪 余艾冰 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期800-805,共6页

本文针对内径D=0.1m、高H=3 m的三维可视快速流化床上升管,建立了图像采集及处理系统,对平均粒径d_s=0.25 mm的石英砂(颗粒密度ρ_p=2650 kg/m^3,堆积密度ρ_(pa)=1590 kg/m^3)在颗粒循环量G_s=40～70 kg/(m^2s),流化风速U_g=4.35 m/s... 本文针对内径D=0.1m、高H=3 m的三维可视快速流化床上升管,建立了图像采集及处理系统,对平均粒径d_s=0.25 mm的石英砂(颗粒密度ρ_p=2650 kg/m^3,堆积密度ρ_(pa)=1590 kg/m^3)在颗粒循环量G_s=40～70 kg/(m^2s),流化风速U_g=4.35 m/s下形成的颗粒团絮进行了研究,提出了一套针对三维快速流化床近壁面颗粒团絮的识别和表征方法并优化了计算参数。结果表明,该方法能够准确识别不同类型("U"形、倒"U"形、条形)的颗粒团絮;颗粒团絮的尺寸随上升管高度增加和固体循环通过减小而增大,颗粒团絮数量随上升管高度增加和固体循环通量减小而减少;随固体循环通量变化,"U"形和倒"U"形的颗粒团絮下落速度的平均值均为1 m/s左右。 展开更多

关键词 气固两相流 快速流化床 颗粒团絮

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过热蒸汽/热载体/生物质三相混合数值模拟 被引量：1

11

作者 刘雪娇 钟文琪 Aibing Yu 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1021-1026,共6页

建立了工业尺度数值试验的过热蒸汽/热载体/生物质三相欧拉数理模型。水蒸气设为主连续相,采用k-ε方程描述;热载体和生物质设为两种不同的拟流体相,其黏度和压力采用颗粒动理论方程进行封闭;气固相互作用力采用Symbol-O'Brein曳力... 建立了工业尺度数值试验的过热蒸汽/热载体/生物质三相欧拉数理模型。水蒸气设为主连续相,采用k-ε方程描述;热载体和生物质设为两种不同的拟流体相,其黏度和压力采用颗粒动理论方程进行封闭;气固相互作用力采用Symbol-O'Brein曳力模型描述,固固之间作用力采用morsi-alexander模型描述;气固之间传热采用Gunn模型描述。基于该模型的数值试验,实现了喷动流化床混合器的优化设计使热载体与生物质的混合程度达70%以上;并研究了物料性质对生物质终温的影响,生物质终温受生物质粒径的影响最为显著。 展开更多

关键词 多相流动 喷动流化床 混合 CFD-TFM

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基于XPTV的流化床异形颗粒分布特性研究

12

作者 钟文琪 陈曦 Aibing Yu 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1384-1391,共8页

构建了X光颗粒示踪(X-ray particle tracking velocimetry,XPTV)测量系统,建立了示踪颗粒的制备方法以及示踪颗粒位置与姿态取向的测量和误差评估方法。基于以上方法获得了不同气速下圆柱颗粒位置和姿态取向的分布规律,并阐述了以上分... 构建了X光颗粒示踪(X-ray particle tracking velocimetry,XPTV)测量系统,建立了示踪颗粒的制备方法以及示踪颗粒位置与姿态取向的测量和误差评估方法。基于以上方法获得了不同气速下圆柱颗粒位置和姿态取向的分布规律,并阐述了以上分布规律与流型之间的内在联系。结果表明,流化床处于鼓泡流化时圆柱颗粒会形成内循环,颗粒中心线与竖直方向多呈倾斜状态;而处于湍动流化时圆柱颗粒则会在全床内趋于均匀分布,颗粒中心线趋于竖直方向。 展开更多

关键词 流化床 圆柱颗粒 X光颗粒示踪测量

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