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城市污泥自持燃烧发电技术研究及发展建议

锅炉技术 2022年第3期53卷 24-28,66页

作者：黄华蒋孟宴周志刚朱浙乐李杰中国联合工程有限公司浙江杭州330052 中化泉州石化有限公司福建泉州362103

国内城市污泥处置方式主要有土地利用、填埋、建材利用、焚烧等几种,焚烧技术因污泥稳定化、无害化和资源化处置效果最为有效和彻底而备受青睐。针对国内主流污泥焚烧技术能耗和干化成本高,需要掺烧煤或天然气等辅助燃料这一问题,提出... 详细信息

国内城市污泥处置方式主要有土地利用、填埋、建材利用、焚烧等几种,焚烧技术因污泥稳定化、无害化和资源化处置效果最为有效和彻底而备受青睐。针对国内主流污泥焚烧技术能耗和干化成本高,需要掺烧煤或天然气等辅助燃料这一问题,提出了污泥自持燃烧发电技术,充分利用了机械压滤脱水初期阶段效果好,蒸汽干化污泥干度可控制的优点,优化组合设计了平衡点,干化后的污泥热值可达4184 kJ/kg左右,能够实现入炉后的自持燃烧。本技术具有污泥干化能耗损失小、干化能耗低、不掺烧煤及天然气等任何辅助燃料、单吨污泥处理成本低等特点,同时还对污泥组合式干化焚烧技术的发展提出建议。

关键词：污泥组合干化自持燃烧能量平衡运行成本

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固体燃料冲压发动机自持燃烧的影响因素

航空学报 2017年第7期38卷 148-157页

作者：巩伦昆陈雄李唯暄杨海涛周长省南京理工大学机械工程学院南京210094

采用试验和仿真方法,研究了固体燃料冲压发动机(SFRJ)自持燃烧的主要影响因素。研究结果表明:SFRJ内为典型的扩散火焰,化学反应特征时间与反应物停留特征时间的比值是影响发动机自持燃烧的关键参数,该值越小,扩散火焰越稳定;本文研究工... 详细信息

采用试验和仿真方法,研究了固体燃料冲压发动机(SFRJ)自持燃烧的主要影响因素。研究结果表明:SFRJ内为典型的扩散火焰,化学反应特征时间与反应物停留特征时间的比值是影响发动机自持燃烧的关键参数,该值越小,扩散火焰越稳定;本文研究工况下,较小的后台阶高度即可保证发动机实现自持燃烧,后台阶稳定火焰的物理原因是在固体燃料表面附近形成一个低速区,保证了固体燃料的分解燃烧,当台阶高度为0时,由于化学反应特征时间与反应物停留特征时间的比值迅速增加,SFRJ无法自持燃烧;台阶高度较小时,点火过程会对SFRJ的稳定燃烧产生影响,SFRJ可能会出现熄火复燃现象。

关键词：冲压发动机固体燃料自持燃烧后台阶直连式试验数值仿真

Cu-Ce-Zr基催化剂上甲苯自持燃烧贫燃极限研究

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化工学报 2019年第8期70卷 3050-3057页

作者：赵晨晨郝庆兰闫宁娜杨德宇黄亚飞豆宝娟天津科技大学化工与材料学院

在内径4 mm的微型反应器内对两种活性不同的Cu-Ce-Zr基催化剂进行甲苯自持燃烧的贫燃极限研究和热量计算。研究结果表明,活性高的CuCe0.75Zr0.25Ox-BC催化剂的贫燃极限小于活性低的CuCe0.75Zr0.25/TiO2催化剂的贫燃极限,当流量为200 ml/... 详细信息

在内径4 mm的微型反应器内对两种活性不同的Cu-Ce-Zr基催化剂进行甲苯自持燃烧的贫燃极限研究和热量计算。研究结果表明,活性高的CuCe0.75Zr0.25Ox-BC催化剂的贫燃极限小于活性低的CuCe0.75Zr0.25/TiO2催化剂的贫燃极限,当流量为200 ml/min时,其当量比?值最小,为0.024。混合气在催化剂表面的停留时间随混合气流量的增大而缩短,使得催化自持燃烧的壁温高温区向催化剂床层后端移动,且壁温高温区温度随催化剂活性的增高而降低。在散热率高达91.9%的情况下,甲苯仍可维持稳定的自持燃烧状态。同时结合微管反应实验结果和理论计算,在有效降低飞温上限对反应器和催化剂的影响下实现了甲苯在固定床反应器中的自持燃烧。

关键词：自持燃烧 Cu-Ce-Zr基催化剂甲苯贫燃极限传热微尺寸固定床

Cu-Ce-Zr基催化剂上CO自持燃烧及动力学实验研究

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化学工程 2018年第11期46卷 40-45页

作者：张庆郝庆兰赵若竹豆宝娟王宇豪康润宁宾峰天津科技大学化工与材料学院天津300457 国家开发银行河北省分行河北石家庄050001 中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190

为了研究Cu-Ce-Zr基催化剂上CO的自持燃烧,采用浸渍法制备了负载型Cu Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_y/ZSM-5、Cu Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_y/Ti O_2和溶胶凝胶法制备了复合氧化物Cu Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_y催化剂,结合XRD、BET、SEM、O_2-TPD及CO-TPO等手段对催化剂进行表征与CO自持燃烧反应活性评价。结果表明:CO自持催化燃烧主要分为反应诱导阶段、飞温阶段及自持燃烧3个阶段。催化剂活性Cu Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_y(t_(100)=65℃)>Cu Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_y/Ti O_2(t_(100)=150℃)>Cu Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_y/ZSM-5(t_(100)=172℃)。表观动力学研究表明,CO催化燃烧均遵循一级反应动力学,反应表观活化能大小顺序为Cu Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_y/ZSM-5(259.7 k J/mol)>Cu Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_y/Ti O_2(69.7 k J/mol)>Cu Ce_(0.75)Zr_(0.25)O_y(55.4 k J/mol)。催化剂中活性物种质量分数对催化剂还原能力与储放氧能力的影响显著。

关键词：一氧化碳 Cu-Ce-Zr 催化剂自持燃烧动力学

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优化复合调理促进含油污泥自持燃烧

环境工程学报 2017年第8期11卷 4803-4807页

作者：张建琴张凤娥董良飞高雯秦燚江苏城乡建设职业学院常州213015 常州大学环境与安全工程学院常州213164

对石化企业污水厂的含油剩余活性污泥进行超声-臭氧-生物质复合调理,破坏其稳定的胶体体系,降低泥饼的含水率,并对含油污泥复合调理的pH、温度、真空压力、超声波频率等影响因素进行优化;结果表明,在温度为35℃,pH值为3.0~5.0,超声波频... 详细信息

对石化企业污水厂的含油剩余活性污泥进行超声-臭氧-生物质复合调理,破坏其稳定的胶体体系,降低泥饼的含水率,并对含油污泥复合调理的pH、温度、真空压力、超声波频率等影响因素进行优化;结果表明,在温度为35℃,pH值为3.0~5.0,超声波频率为33.2 k Hz时,经生物质复合调理后,保持0.06 MPa真空压力抽滤10 min,滤饼的含水率可降到58.58%,满足污泥自持燃烧的要求;同时,从污泥絮体结构、能量变化角度分析了不同温度和pH、超声波频率对含油污泥的作用机制;发现在偏酸性条件下,可减小污泥表面亲和力,促进污泥絮体凝聚;添加生物质在降低污泥含水率的同时也会降低污泥强度和可塑性;超声波对污泥除高能量作用外还具有空化作用,优化协调各因素对污泥絮凝沉降乃至自持燃烧作用均显著。

关键词：含油污泥复合调理自持燃烧优化超声波

CuCe0.75Zr0.25Oy催化剂上CO自持燃烧实验研究

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热科学与技术 2019年第4期18卷 333-339页

作者：李博康润宁魏小林王子兵宾峰中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 中国科学院洁净能源创新研究院辽宁大连116023

针对转炉放散煤气传统的直燃排放造成严重的能源浪费和环境污染问题,采用溶胶凝胶法制备CuCe0.75Zr0.25Oy新型催化剂,研究了反应气体积分数对CO自持催化燃烧的影响规律。结果表明,CO自持燃烧发生的临界条件为3%CO+3%O2/N2;CO与O2体积分... 详细信息

针对转炉放散煤气传统的直燃排放造成严重的能源浪费和环境污染问题,采用溶胶凝胶法制备CuCe0.75Zr0.25Oy新型催化剂,研究了反应气体积分数对CO自持催化燃烧的影响规律。结果表明,CO自持燃烧发生的临界条件为3%CO+3%O2/N2;CO与O2体积分数的增大均促进了CO完全转化温度的提前,有利于CO自持燃烧反应的进行;随CO2体积分数增大,导致CO完全转化所需炉温越来越高,不利于CO自持燃烧反应的进行。同时进行了CuCe0.75Zr0.25Oy催化剂的热稳定性实验研究,结果表明,10%CO+90%合成空气条件下,CuCe0.75Zr0.25Oy催化剂在100 h内具有高热稳定性,催化剂活性基本保持不变,催化剂表面反应温度保持在310.0±3.0℃。

关键词： CuCe0.75Zr0.25Oy催化剂 CO 自持燃烧温度场热稳定性

基于Ce-Zr基催化剂的甲苯自持燃烧及其机理研究

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基于Ce-Zr基催化剂的甲苯自持燃烧及其机理研究

作者：赵晨晨天津科技大学

学位级别：硕士

工业生产过程排放到大气中的甲苯严重威胁大气环境和人类健康。本文将Ce-Zr基氧化物催化剂应用于甲苯的催化氧化过程,成功实现了甲苯的催化自持燃烧。研究内容重点围绕催化剂构效关系、甲苯催化自持燃烧的可操作域和甲苯催化氧化微观反... 详细信息

工业生产过程排放到大气中的甲苯严重威胁大气环境和人类健康。本文将Ce-Zr基氧化物催化剂应用于甲苯的催化氧化过程,成功实现了甲苯的催化自持燃烧。研究内容重点围绕催化剂构效关系、甲苯催化自持燃烧的可操作域和甲苯催化氧化微观反应机理展开。采用等体积浸渍法制备了 CuxMn1-xCe0.75Zr0.25/TiO2催化剂（x=1、0.5和0）,在微管反应器中研究了甲苯的催化自持燃烧。结果表明,催化剂的自持燃烧活性不仅取决于甲苯完全燃烧温度（Tco）,还取决于其相应的贫燃极限。催化剂的贫燃极限越低,其活性越高。CuCe0.75Zr0.25/TiO2、Cu0.5Mn0.5Ce0.75Zr0.25/TiO2 和 MnCe0.75Zr0.25/TiO2 催化剂的贫燃极限分别为0.35 con.%、0.50 con.%和1.00 con.%,其活性顺序为CuCe0.75Zr0.25/TiO2（234℃）＞Cu0.5Mn0.5Ce0.75Zr0.25/TiO2（238℃）＞MnCe0.75Zr0.25/TiO2（284℃）。结合 H2-TPR、O2-TPD、XPS 和原位红外等表征结果可知,CuCe0.75Zr0.25/TiO2催化剂具有较高活性的原因是因为其良好的低温还原性和均匀分散性。甲苯通过断裂甲基上的α-H结合催化剂表面的活性氧吸附在催化剂表面,然后与表面晶格氧进行反应。在内径4 mm的微管反应器内对活性不同的CuCe0.75Zr0.25/TiO2和CuCe0.75Zr0.25Ox-细菌纤维素（BC）进行了甲苯自持燃烧贫燃极限研究及热量计算。结果表明,活性较高的CuCe0.75Zr0.25Ox-BC催化剂的贫燃极限小于活性较低的CuCe0.75Zr0.25/Ti02催化剂。当流量为200 mL/min时,其φ值最小,为0.024。混合气在催化剂表面的停留时间随混合气流量的增大而减小,使得催化自持燃烧的壁温高温区向催化剂床层后端移动,且温度随催化剂的活性的增高而降低。在散热率高达91.9%的情况下,甲苯仍可维持稳定的自持燃烧状态。同时结合微管反应实验结果和理论计算,在有效降低飞温上限对反应器和催化剂的影响下实现了甲苯在固定床反应器中的自持燃烧。在 XRD、TEM 和 H2-TPR 等技术研究 CuCe0.75Zr0.25Ox-BC、CuCe0.75Zr0.25Ox-BC（H）和Ceo.75Zr0.25Ox催化剂活性物种的基础上,不同催化剂上甲苯氧化原位红外实验结果表明,CuCe0.75Zr0.25Ox-BC催化剂的活性位主要包括表面CuO物种、Cu-Ce-Zr-O固溶体和Ce-Zr-O固溶体,其活性大小依次减小。对比有氧和无氧条件下的甲苯在CuCe0.75Zr0.25Ox-BC催化剂上反应的原位红外光谱发现,甲苯的催化氧化反应遵循MvK机理,而气相氧的存在还可促使吸附在催化剂表面的甲苯在常温下部分转化苯甲醇。

关键词： Ce-Zr基催化剂甲苯自持燃烧贫燃极限反应机理

乳化炸药最小自持燃烧压力（Minimum Burning Pressure）的测试研究

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乳化炸药最小自持燃烧压力（Minimum Burning Pressure）的测试研...

作者：雷宇南京理工大学

学位级别：硕士

乳化炸药以其优异的性能在国内外得到广泛的应用,但是由于对乳化炸药安全性的认识不足,导致目前为止对乳化炸药泵送事故的解释仍然不是很满意。研究发现,由于硝酸铵在起始分解时存在一个吸热量很大的离解反应过程,所以在开始反应阶段... 详细信息

乳化炸药以其优异的性能在国内外得到广泛的应用,但是由于对乳化炸药安全性的认识不足,导致目前为止对乳化炸药泵送事故的解释仍然不是很满意。研究发现,由于硝酸铵在起始分解时存在一个吸热量很大的离解反应过程,所以在开始反应阶段需要吸收大量的热来维持分解反应的进行,而一旦热量小于吸热量时反应将停止。乳化炸药也有类似的性质,当一定的外压存在时,其燃烧性能有了显著的改善,导致放热量增大,使乳化炸药的燃烧得以传播下去,因此,可以推测对于乳化炸药而言,存在一个最小自持燃烧压力MBP (Minimum Burning Pressure),低于这个压力时,乳化炸药将不能自持燃烧。因此泵送压力可能是引起事故的关键因素。目前国内外尚无标准方法对乳化炸药MBP值进行测定。本文对乳化炸药MBP值的测试方法进行研究,通过不同的测试条件进行对比分析,确定出了一种操作相对简便,重复性较好,可靠性比较高的测试方法。对配方中影响乳化炸药MBP值的因素进行了测试,发现含水量、无机盐、乳化剂和是否敏化对乳化炸药MBP值有着显著的影响,而蜡对MBP值影响甚小。对硝酸铵在不同粒度下进行了MBP值的测试,并分析了粒度对MBP值的影响。

关键词：乳化炸药硝酸铵自持燃烧泵送压力 MBP值测试

CuCe0.75Zr0.25Oy催化剂CO自持燃烧反应机理及动力学研究

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CuCe0.75Zr0.25Oy催化剂CO自持燃烧反应机理及动力学研究

作者：康润宁华北理工大学

学位级别：硕士

目前,钢铁企业是国家节能减排工作开展的重点对象之一。在转炉炼钢生产过程中,转炉放散煤气(CO≤35%、O2≥2%及CO2≤40%)的直燃排放造成了严重的能源浪费和环境污染,形势尤为严峻。而催化燃烧技术是节能减排领域中的主要解决措施之一,... 详细信息

目前,钢铁企业是国家节能减排工作开展的重点对象之一。在转炉炼钢生产过程中,转炉放散煤气(CO≤35%、O2≥2%及CO2≤40%)的直燃排放造成了严重的能源浪费和环境污染,形势尤为严峻。而催化燃烧技术是节能减排领域中的主要解决措施之一,采用自持催化燃烧方法实现转炉放散煤气中CO的低温高效转化,以期达到提高转炉放散煤气化学热回收、减少能源浪费和环境污染的目的。以转炉放散煤气(CO)催化燃烧为研究对象,采用理论分析、多种表征技术、实验研究与数学模型等方法,在新型高效CuCeZrO催化剂上研究了CO微观反应机理与CO自持燃烧的稳燃机制。首先制备CuCeZrO目标催化剂,将CuCeZrO(H)和Ce0.75Zr0.25Oy催化剂作为对比组,以研究不同活性位在反应机理中的作用,通过多种表征技术与原位红外实验,得到了3种催化剂的构效关系与遵循的反应机理,并通过动力学实验及模型进行了验证,结果表明,3种催化剂活性大小顺序及相应的反应速率方程为CuCeZrO(r=6.02×10-7×PCO0.68PO20.03)>CuCeZrO(H)(r=5.86×10-7×PCO0.8PO20.07)>Ce0.75Zr0.25Oy(r=5.7×10-7×PCO0.75PO20.12),不同活性位的反应敏感性顺序为表面分散Cu O>Cu-Ce-Zr-Oy固溶体>Ce-Zr-Oy固溶体;CuCeZrO催化剂上CO燃烧反应主要遵循M-K机理,而CuCeZrO(H)及Ce0.75Zr0.25Oy催化剂上主要遵循L-H机理。在CuCeZrO催化剂上进行了CO自持燃烧实验与高热稳定性实验研究,确定了CO自持燃烧临界条件为3%CO+3%O2/N2,同时在10%CO下实现了100h内连续稳定的自持燃烧。最后在3种催化剂上通过稳燃实验得到不同流量下的贫燃极限,3种催化剂上CO自持临界浓度顺序为Ce0.75Zr0.25Oy(9.21%3.32%)>CuCeZrO(H)(3.99%.16%)>CuCeZrO(2.49%.66%)。研究结果不仅推动了对CO催化燃烧微观反应机理的认知,同时还实现了由反应动力学研究阶段(CO自持催化燃烧研究阶段(CO≥3%)的拓展。

关键词： Cu-Ce-Zr催化剂一氧化碳反应机理动力学自持燃烧