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燃用重整气和煤油的燃烧室燃烧流场数值研究

推进技术 2014年第8期35卷 1102-1109页

作者：潘刚郑洪涛张智博陈曦刘倩哈尔滨工程大学动力与能源工程学院黑龙江哈尔滨150001

为考察不同气液燃料对燃烧室性能的影响以及双燃料燃烧室设计时重整气显焓的影响,采用Fluent软件对双燃料燃烧室的燃烧流场进行了数值研究,并将重整气和煤油流场的计算结果进行了对比分析。数值模拟采用了Realizable k-ε湍流模型、PDF... 详细信息

为考察不同气液燃料对燃烧室性能的影响以及双燃料燃烧室设计时重整气显焓的影响,采用Fluent软件对双燃料燃烧室的燃烧流场进行了数值研究,并将重整气和煤油流场的计算结果进行了对比分析。数值模拟采用了Realizable k-ε湍流模型、PDF燃烧模型、离散相模型和SIMPLE算法。结果表明:燃烧室燃用不同气液燃料时,燃烧室内的回流区结构尺寸大体相同。当重整气和煤油的焓值相同时,重整气燃烧室内的最大轴向回流速度约为煤油燃烧室的5倍,温度降低约300K火焰变短,出口截面温度分布系数降低7.5%出口径向温度分布更均匀。进行气液燃料流量换算时,应考虑重整气显焓,否则会导致重整气燃烧室内的最大轴向回流速度增大约12%火焰拉长,燃烧室出口温度分布系数增大。

关键词：双燃料燃烧室重整气燃烧流场数值模拟

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掺混重整气对汽油机燃烧及排放特性的影响

农业机械学报 2013年第9期44卷 7-11页

作者：戴晓旭纪常伟汪硕峰梁晨句丙杰北京工业大学环境与能源工程学院北京100124

车载燃料重整制氢技术可以回收发动机尾气余热,在线制取重整气与汽油混合燃烧。基于一台1.6 L四缸汽油机,在转速1 800 r/min,进气道绝对压力61.5 kPa,理论当量比条件以及最大制动扭矩点火角条件下,考察混重整气对汽油机燃烧和排放性能... 详细信息

车载燃料重整制氢技术可以回收发动机尾气余热,在线制取重整气与汽油混合燃烧。基于一台1.6 L四缸汽油机,在转速1 800 r/min,进气道绝对压力61.5 kPa,理论当量比条件以及最大制动扭矩点火角条件下,考察混重整气对汽油机燃烧和排放性能的影响。试验结果表明:随着进气中重整气混合分数的逐渐增加,重整气中氢气的体积分数逐渐升高,燃油油耗率降低,指示热效率升高。尾气中HC、NO x和CO2的排放量降低,而CO的排放量则有所升高。

关键词：汽油机重整气乙醇余热回收排放

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低温甲醇净化合成油尾气重整气的模拟分析

过程工程学报 2013年第2期13卷 264-269页

作者：张泳建李忠孟凡会郑华艳太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室山西太原030024

根据低温甲醇净化工艺流程,利用Aspen Plus软件建立了费托合成油尾气重整气的低温甲醇净化过程的数学模型,获得了净化气流量、各组分体积分数等关键参数,并与实际数据对比,二者相互吻合.采用灵敏度分析方法进行了分析优化,结果表明吸收... 详细信息

根据低温甲醇净化工艺流程,利用Aspen Plus软件建立了费托合成油尾气重整气的低温甲醇净化过程的数学模型,获得了净化气流量、各组分体积分数等关键参数,并与实际数据对比,二者相互吻合.采用灵敏度分析方法进行了分析优化,结果表明吸收塔装置处理负荷可提高8.84%.当吸收塔负荷不变、且净化气出口CO2的体积分数低于0.5%时,贫甲醇液的温度控制范围为-44～-41℃,吸收塔贫甲醇液量和热再生塔的蒸馏速率分别降低了11.96%和9.55%,净化过程总能耗下降9.43%.

关键词：低温甲醇洗 Aspen Plus 重整气模拟

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重整气中CO深度去除方法

北京科技大学学报 2010年第1期32卷 100-104页

作者：李志远米万良苏庆泉北京科技大学机械工程学院北京100083

提出了两段CO深度去除法(M-O法):第1段采用选择性甲烷化和第2段采用选择性氧化,即对水汽变换(WGS)反应器出口约含体积分数为1%CO的重整气进行选择性甲烷化,将CO去除至0.1%以下,而后进行选择性氧化将CO去除至10×10-6以下.实验结果表明:... 详细信息

提出了两段CO深度去除法(M-O法):第1段采用选择性甲烷化和第2段采用选择性氧化,即对水汽变换(WGS)反应器出口约含体积分数为1%CO的重整气进行选择性甲烷化,将CO去除至0.1%以下,而后进行选择性氧化将CO去除至10×10-6以下.实验结果表明:一方面,与两段选择性甲烷化CO深度去除法(M-M法)相比,M-O法具有相近的热效率,工作温度移向低温,可在更宽的温度区间和更高的空速下满足CO去除深度的要求;另一方面,M-M法系统简单,而M-O法具有反应器更加紧凑的优势.此外,还探讨了在上述两种工艺过程的后段再附加上一段高空速选择性氧化过程,可将CO的去除深度进而提高到1×10-6以下,更加有利于质子交换膜燃料电池电站系统长时间连续运行的稳定性.

关键词： CO深度去除选择性甲烷化选择性氧化重整气

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以重整气为燃料气的PEMFC电堆性能

电源技术 2009年第10期33卷 861-864页

作者：钊文科胡军石伟玉林治银邵志刚衣宝廉中国科学院大连化学物理研究所燃料电池工程中心辽宁大连116023 中国科学院研究生院北京100049 新源动力股份有限公司辽宁大连116023

与使用氢气为燃料气相比,以重整气作为质子交换膜燃料电池的燃料气可以避免氢气储存与运输的不便,更可以增加PEMFC的适用场合和范围。研究了常压与加压条件下重整气中N2和CO2组分对PEMFC电堆的影响,结果表明N2和CO2主要是降低了H2的分压... 详细信息

与使用氢气为燃料气相比,以重整气作为质子交换膜燃料电池的燃料气可以避免氢气储存与运输的不便,更可以增加PEMFC的适用场合和范围。研究了常压与加压条件下重整气中N2和CO2组分对PEMFC电堆的影响,结果表明N2和CO2主要是降低了H2的分压,对电池性能影响较小。针对CO组分,研究比较了阳极注氧和外部净化对电池抗CO能力的影响,结果表明这两种方法都有明显的抗CO效果,相比之下外净化的效果更佳。同时,考察了电堆在重整气氛围下的稳定性,进行了1500h的寿命实验,实验结果显示电压衰减速度为19.21μV/h。

关键词：质子交换膜燃料电池燃料电池电堆重整气阳极注氧外净化

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蒸汽回注对重整气燃烧室燃烧性能的影响

热科学与技术 2013年第3期12卷 249-254页

作者：潘刚郑洪涛杨洪磊哈尔滨工程大学动力与能源工程学院黑龙江哈尔滨150001

利用FLUENT软件对某双燃料燃烧室重整气燃烧流场进行了数值研究。分析了蒸汽回注比对燃烧室内温度分布、出口温度最大不均匀度和出口NOx体积分数等参数的影响。结果表明,随着蒸汽回注比的增加,火焰筒中轴线的回流速度增大,燃烧室内火焰... 详细信息

利用FLUENT软件对某双燃料燃烧室重整气燃烧流场进行了数值研究。分析了蒸汽回注比对燃烧室内温度分布、出口温度最大不均匀度和出口NOx体积分数等参数的影响。结果表明,随着蒸汽回注比的增加,火焰筒中轴线的回流速度增大,燃烧室内火焰长度先缩短后增大,出口温度场最大不均匀度先降低后增大,出口NOx体积分数不断降低;燃烧室燃用重整气时,快速型NOx体积分数要多于热力型NOx体积分数。

关键词：重整气数值模拟蒸汽回注 NOx排放

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重整气为燃料的质子交换膜燃料电池性能研究

电源技术 2001年第4期25卷 275-278页

作者：俞红梅衣宝廉毕可万侯中军林治银韩明中国科学院大连化学物理研究所燃料电池工程中心辽宁大连116023

质子交换膜燃料电池以其高效、无污染的特性 ,成为新型的清洁发电方式。常规质子交换膜燃料电池采用纯氢为燃料 ,限制了其应用范围 ,研究以重整气为燃料气的质子交换膜燃料电池对其商业化具有重要意义。本文就重整气中的各组分对燃料电... 详细信息

质子交换膜燃料电池以其高效、无污染的特性 ,成为新型的清洁发电方式。常规质子交换膜燃料电池采用纯氢为燃料 ,限制了其应用范围 ,研究以重整气为燃料气的质子交换膜燃料电池对其商业化具有重要意义。本文就重整气中的各组分对燃料电池的性能影响作了系统的实验研究。实验结果表明 :CO的毒化作用、氮气的稀释作用、CO2 的稀释作用及其与CO的反应平衡对电池性能有较大影响 ;重整气为燃料气时。

关键词：质子交换膜燃料电池重整气性能电催化剂

燃料重整器的设计及重整气对内燃机性能影响的试验研究

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燃料重整器的设计及重整气对内燃机性能影响的试验研究

作者：句丙杰北京工业大学

学位级别：硕士

近年来，随着汽车数量的大量增加，使得石油消耗和环境污染日益严重。这要求广大研究学者开发新技术来降低汽车燃油消耗并减少排放。利用汽车尾气的余热对碳氢燃料进行催化重整制氢反应，将所制重整气引入内燃机参与燃烧可以实现内燃机... 详细信息

近年来，随着汽车数量的大量增加，使得石油消耗和环境污染日益严重。这要求广大研究学者开发新技术来降低汽车燃油消耗并减少排放。利用汽车尾气的余热对碳氢燃料进行催化重整制氢反应，将所制重整气引入内燃机参与燃烧可以实现内燃机的节能减排。本论文设计了一台用于重整制氢的反应器，建立了一套与内燃机相互匹配的基于尾气余热利用的重整制氢试验系统，并运用此系统进行了重整气改善汽油机性能的试验研究。重整反应器的设计基于前期对内燃机尾气的热学分析，通过燃料燃烧时的热平衡计算，确定反应器的规格及尺寸。随后用ANSYS和FLUENT对反应器整体和局部进行了温度场的热分析比较了不同热管和物料进出端口布置方案对换热效果的影响，从而得到最优化的重整反应器的结构。确定重整反应器的结构及尺寸之后，建立了基于内燃机尾气余热利用的燃料重整制氢试验系统。重整燃料经燃料泵先被泵入反应器，反应器中的尾气通过热管与重整燃料及催化剂进行充分的换热。尾气在热管中流动释放热量，燃料吸收热量由液态转变为气态，催化剂吸收热量并维持在一定的温度范围内。在催化剂的作用下，燃料经过重整反应最终生成重整气，主要包括氢气和一氧化碳，以及少量的甲烷和二氧化碳等物质。最后，生成的重整气通过气泵被泵入内燃机进气道与燃油混合燃烧。在内燃机试验中，通过改造汽油机排气管，在汽油机外部安装一套自制的乙醇重整装置进行试验。试验时转速设置为1800r/min，进气压力61.5kPa，通过改变过量空气系数，分别对原机和混重整气体积分数为2.5%的汽油机进行对比试验研究。实验结果表明：随着过量空气系数的增加，重整气中的H2的含量随之增加，而CO的变化则与H2呈相反的趋势。重整气的混入，缩短了火焰发展期和持续期，降低了尾气中HC的排放量，而CO和NOx的排放量则有小幅增加。

关键词：内燃机余热回收重整反应器温度场模拟重整气

金属镍中空纤维膜高温分离重整气中氢气的研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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金属镍中空纤维膜高温分离重整气中氢气的研究

作者：周亚林天津工业大学

学位级别：硕士

氢气是一种理想的清洁能源,广泛应用于冶金、石油化工、电子、航空航天等领域。目前氢气主要来源于甲烷、甲醇或其他烃类的重整,高温重整气中常混有CO、CO、HS和水蒸气等副产物气体,因此要得到纯氢必须从高温的重整气混合物中进行分离... 详细信息

氢气是一种理想的清洁能源,广泛应用于冶金、石油化工、电子、航空航天等领域。目前氢气主要来源于甲烷、甲醇或其他烃类的重整,高温重整气中常混有CO、CO、HS和水蒸气等副产物气体,因此要得到纯氢必须从高温的重整气混合物中进行分离。在众多氢分离方法中,膜分离法存在着独特优势。目前氢气分离膜中研究较多的是钯及其合金膜,但是钯却存在着一些不可避免的缺陷,例如价格昂贵,容易受到CO、硫化物和结焦的损害,同时还会发生氢脆现象。与钯相比,镍基膜由于其较低的材料成本和较高的稳定性以及在高温下可承受含氢气氛中CO和硫化物而受到研究者的青睐。然而镍的氢气溶解度和固相扩散系数都远低于钯。需要通过制备复合膜或减小膜厚度来改善镍膜氢透量低的问题。本文应用干湿纺丝法和高温烧结工艺制备出金属镍中空纤维膜,并在高温重整气中分离氢气,探究了原料气进料组成和吹扫气流速对金属镍中空纤维膜分离性能的影响。所制备的金属镍中空纤维膜,具有100%的氢气选择性,并且在1000℃的重整气下氢渗透通量达到了 19.32 mmol m s。氢氦气氛下经过80小时的热循环测试以及在含100 ppmHS的H-He混合气氛下,950℃经过120小时测试,表现出优异的热稳定性和化学稳定性。由于水煤气变换反应提供更多的氢,CO的存在有利于氢回收,53.44%的氢气进料,1000℃时的氢气回收率达到21.88%:而进料中的C02通过逆水煤气变换反应降低了氢回收,51.82%的氢气进料,1000℃时的氢气回收率变为17.59%。通过控制芯液流速和空气距等纺丝条件制备出壁厚较薄的金属镍中空纤维膜。对致密的金属镍中空纤维膜分别采用物理打磨、化学的硝酸刻蚀以及化学镀钯的方式修饰外表面以提高氢气渗透性。砂纸打磨外表面后,镍膜壁厚由初始的0.09减小到0.04mm,减小了渗透阻力,渗透通量在1000℃下达到了20.48 mmol m s 10%硝酸刻蚀40 min后,镍膜的厚度减小到0.05mm,加快了氢气的扩散过程,氢气的通量提高了68%达到24.11 mmol m s;化学镀钯后镍膜表面负载了钯层,使得氢气的溶解速度加快,氢气渗透通量最大达到了23.15 mmol m s。

关键词：氢气分离重整气中空纤维膜镍膜表面修饰