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煤炭地下气化开发利用现状与发展趋势
1
作者 陈井瑞 杨瑞召 +3 位作者 韩枫涛 许超 孙梦迪 张昊 《中国煤炭》 北大核心 2024年第2期13-23,共11页
煤炭地下气化(UCG)作为一种可以将固体煤转化为气体燃料的技术,将煤炭在地下进行气化反应,可以缓解由于在地上燃烧煤炭而产生的大气污染,助力碳减排社会效益,对于实现低碳发展具有重要作用。以建立“清洁、低碳、安全、高效”的能源获... 煤炭地下气化(UCG)作为一种可以将固体煤转化为气体燃料的技术,将煤炭在地下进行气化反应,可以缓解由于在地上燃烧煤炭而产生的大气污染,助力碳减排社会效益,对于实现低碳发展具有重要作用。以建立“清洁、低碳、安全、高效”的能源获取方式为出发点,介绍了我国煤炭地下气化的研究历程、发展目标和政策方针,对我国发布的关于煤炭资源利用和煤炭地下气化技术的相关政策进行了分析解读。分别从经济、环境、社会效益3个维度对煤炭地下气化的开发利用价值进行分析,指出煤炭地下气化技术的开发利用可以为我国煤炭行业带来一定的效益。同时,在推动煤炭地下气化技术的发展过程中,还要注重环境保护和管理措施,确保技术实施的安全性和可持续性。基于PESTEL模型从政治、经济、社会、技术、环境、法律5个方面对煤炭地下气化技术的开发进行全面、系统的分析,并阐述了我国煤炭地下气化技术发展的不利因素。最后根据PESTEL模型分析结果,从技术、政策和环境3个方面对我国煤炭地下气化的发展提出了相应的解决方案和政策性建议。结果表明,煤炭地下气化技术具有潜在的经济和环境优势,需加强国内高校、企业与能源公司的协同合作,扩大国际合作范围,并制定和执行环境保护措施,以推动煤炭地下气化技术的发展,实现可持续能源开发和环境保护的双赢。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 煤炭开发利用 PESTEL模型 “双碳”目标
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白云石催化松木燃料棒水蒸气气化试验 被引量：11
2
作者 牛永红 韩枫涛 +3 位作者 张雪峰 王丽 许嘉 陈义胜 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期246-252,共7页
以松木燃料棒为试验对象,水蒸气为气化剂,在反应器底部装载定量的白云石作为催化床,通过考察气相组分变化,以及焦油的傅里叶变换红外光谱变化,综合分析白云石催化随温度变化的规律。试验表明:煅烧后的白云石促进提高气化气中氢气含量,... 以松木燃料棒为试验对象,水蒸气为气化剂,在反应器底部装载定量的白云石作为催化床,通过考察气相组分变化,以及焦油的傅里叶变换红外光谱变化,综合分析白云石催化随温度变化的规律。试验表明:煅烧后的白云石促进提高气化气中氢气含量,相比无催化剂添加,H_2体积分数在800℃时涨幅较大,由32.32%升高至40.11%;当温度大于850℃,由于白云石催化裂解焦油速率随温度加快,以及碳酸盐自身分解加剧,造成CO_2体积分数增大;白云石能够促使碳氢化合物向小分子H_2、CO_2和CO转化,且随温度升高而加剧。白云石促进脂肪烃的碳链断裂、芳香烃开环反应、脱羟反应、脱羧反应、三键断裂反应,以及羟基和醚链的氧化等,但羧基脱除速率随温度升高逐步大于羟基及醚氧化为羧基的速率,使羧基含量先增加后下降。 展开更多
关键词 白云石 松木燃料棒 水蒸气 气化 催化
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膨润土/褐铁矿改性白云石催化剂改善松木蒸汽富氢气化性能 被引量：6
3
作者 牛永红 韩枫涛 +3 位作者 张雪峰 陈义胜 王丽 许嘉 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期213-219,共7页
采用蒸汽气化,以松木燃料棒为试验对象,分析气化气及焦油组分变化,研究改性白云石(膨润土为载体,白云石为活性组分,并负载少量褐铁矿)催化性能随温度升高的变化规律。试验表明:750℃时,在改性白云石催化条件下,H_2的体积分数为45.77%... 采用蒸汽气化,以松木燃料棒为试验对象,分析气化气及焦油组分变化,研究改性白云石(膨润土为载体,白云石为活性组分,并负载少量褐铁矿)催化性能随温度升高的变化规律。试验表明:750℃时,在改性白云石催化条件下,H_2的体积分数为45.77%±0.23%,相较无催化和白云石催化条件下的富氢作用,气化所需温度下降100℃;富氢程度在较低温度下明显,但随温度升高而消弱;改性白云石不仅促使烃端链上碳碳长链断链,产生氢自由基,进而形成H_2,同时促进芳香环开环反应,脱羧基及脱羟基反应,使得裂解后的焦油更易转化为小分子气体;催化剂中活性中心Fe^(3+)随温度高逐渐减少,使得改性白云石的质量增加在900℃降低至最小值,但相比白云石,改性白云石催化剂在气化前后的色泽和形态变化较轻,反映其表面积碳及机械强度得到优化。项目研究可为生物质蒸汽催化气化及廉价高效改性白云石的应用提供参考。 展开更多
关键词 催化剂 气化 生物质 松木燃料棒 改性白云石 富氢气化气 焦油
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应用于太阳能相变蓄热PC构件升温养护建筑的复合相变材料热物性 被引量：5
4
作者 于楠 陈超 +4 位作者 蔺洁 韩枫涛 邹平 贺祎鹏 胡庆玲 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期297-304,共8页
预制混凝土(PC)构件蒸汽养护工艺以消耗大量化石能源为代价。本研究结合本文作者课题组研制的复合相变材料热特性以及预制混凝土构件蒸汽养护工艺特点,基于被动式太阳能相变蓄热PC构件升温养护建筑一体化设计理念,将复合相变材料应用于... 预制混凝土(PC)构件蒸汽养护工艺以消耗大量化石能源为代价。本研究结合本文作者课题组研制的复合相变材料热特性以及预制混凝土构件蒸汽养护工艺特点,基于被动式太阳能相变蓄热PC构件升温养护建筑一体化设计理念,将复合相变材料应用于升温养护建筑主朝阳墙体内表面,结合Energy Plus能耗模拟软件及试验研究的方法,开展了关于不同热物性复合相变材料对新型升温养护建筑热工性能影响的研究。研究结果表明:较GH-33复合相变材料,主朝阳墙体内表面采用GH-37复合相变材料,墙体内表面温度夜间平均提高3.4℃;PC构件上部表面温度夜间平均提高1.4℃;实验期间复合相变材料的蓄放热速率较前者平均提高62%。研究可为PC构件养护工艺中可再生能源利用、低碳环保生产,提供一种新的途径和方法参考。 展开更多
关键词 预制混凝土(PC)构件 升温养护建筑 太阳能相变蓄热 复合相变材料 热物性
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松木成型燃料水蒸气气化反应特性 被引量：5
5
作者 牛永红 韩枫涛 +1 位作者 李义科 张雪峰 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期1191-1198,共8页
采用自制蒸气气化炉试验系统,以废弃松木屑为原料制作成型颗粒燃料,采用高温水蒸气气化,考察不同气化温度及气料比(S/B)对生物质水蒸气气化反应的影响,利用XRD射线衍射和傅里叶红外图谱分别分析生物质反应残留物及气化焦油,反应残留物... 采用自制蒸气气化炉试验系统,以废弃松木屑为原料制作成型颗粒燃料,采用高温水蒸气气化,考察不同气化温度及气料比(S/B)对生物质水蒸气气化反应的影响,利用XRD射线衍射和傅里叶红外图谱分别分析生物质反应残留物及气化焦油,反应残留物的比表面积及空隙特性由BET多点法和BJH法测得。结果表明,蒸汽流量和反应温度有利于促进蒸汽重整、碳还原、CO的变换反应,当S/B由0.5增加到1.5时,温度为900℃,H2体积分数由52.32%增长到67.3%;随温度升高(750~950℃,S/B=1),松木颗粒的失重率由82.91%升高到91.27%,其微孔结构充分发展,平均孔直径由20.96 nm降低到3.76 nm,焦油中脂肪烃含量增加,芳香烃因发生开环反应使其含量降低,有益于降低气化气中焦油含量。 展开更多
关键词 废物处理 生物燃料 水蒸气 气化 固相残留物 焦油
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高温蒸汽松木颗粒富氢气化试验 被引量：11
6
作者 牛永红 韩枫涛 陈义胜 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期247-252,共6页
采用自制下吸式气化炉试验系统平台,以松木颗粒为原料,进行不同蒸汽流量及气化温度条件下的高温蒸汽气化试验。试验表明：随着气化温度升高,气化反应程度加剧,碳氢化合物与高温蒸汽的重整反应亦更剧烈。气化气中H2体积分数从气化温度为... 采用自制下吸式气化炉试验系统平台,以松木颗粒为原料,进行不同蒸汽流量及气化温度条件下的高温蒸汽气化试验。试验表明：随着气化温度升高,气化反应程度加剧,碳氢化合物与高温蒸汽的重整反应亦更剧烈。气化气中H2体积分数从气化温度为700℃时的23.38%升高到950℃时的44.79%,提高了近一倍,但由于CO和蒸汽的变换反应在900℃后受到抑制,H2体积分数略微下降,CO随温度升高先减少后增加,CO2呈缓慢减少趋势;蒸汽流量是高温蒸汽气化技术重要影响指标,在气化温度为850~950℃范围内,蒸汽流量由0.3增加到0.9 kg/h时,气化气中H2体积分数由37.06%增长到47.67%,CO变化较为稳定,CO2的含量先降低后上升,CnHm的体积分数呈下降趋势,气化气产率和氢气产率均随蒸汽流量的增加先增大后减小;特别是当蒸汽流量为0.6 kg/h,气化温度为900℃时,气化气产率和氢气产率分别为2.69 m3/kg和101.8 g/kg,达到试验工况条件下的最大值,此时反应加入的蒸汽量与生物质量的比值约为0.95,为试验较佳工况。 展开更多
关键词 生物质 蒸汽 气化 富氢气化气
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林产废弃物高温水蒸气气化制取清洁燃气 被引量：2
7
作者 牛永红 韩枫涛 +2 位作者 陈义胜 王丽 郭宁 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期551-555,588,共6页
基于下吸式固定床气化炉,自建了生物质蒸汽气化实验平台,使用松木屑预处理后的成型颗粒进行富氢气化实验,研究分析了不同温度下的燃气组分、产氢率、燃气产率、燃气热值和冷煤气效率等指标.结果表明:高温水蒸气能有效促进水蒸气重整反... 基于下吸式固定床气化炉,自建了生物质蒸汽气化实验平台,使用松木屑预处理后的成型颗粒进行富氢气化实验,研究分析了不同温度下的燃气组分、产氢率、燃气产率、燃气热值和冷煤气效率等指标.结果表明:高温水蒸气能有效促进水蒸气重整反应正向进行;随着温度的升高(700℃升高至900℃),H_2体积分数增大了50%,产氢率升高了2.5倍,燃气产率升高了近70%,冷煤气效率提高了37%;参与气化反应的高温水蒸气拥有较高的比焓,能够有效促进水蒸气重整反应向生成H_2的方向进行;气化温度的升高可以促进反应向正向进行,提高气体产物产量;以松木屑为例的林产废弃物高温水蒸气气化产气优良,在实验过程中稳定燃烧,理论上可应用于工业生产. 展开更多
关键词 林产废弃物 高温水蒸气气化 清洁燃气 气化指标
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温室双集热管多曲面槽式空气集热器模型构建与应用 被引量：3
8
作者 韩枫涛 陈超 +3 位作者 Khamid Mahkamov 马兴龙 胡庆玲 贺祎鹏 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第14期243-251,共9页
为定量分析并预测复杂多变的室外工况对双集热管多曲面槽式空气集热器热工性能的影响,该研究针对双集热管多曲面槽式空气集热器结构及光学性能,结合能量守恒理论分析其传热过程,采用有限元及集总参数法建立其数学模型,并通过搭建双管集... 为定量分析并预测复杂多变的室外工况对双集热管多曲面槽式空气集热器热工性能的影响,该研究针对双集热管多曲面槽式空气集热器结构及光学性能,结合能量守恒理论分析其传热过程,采用有限元及集总参数法建立其数学模型,并通过搭建双管集热器热性能测试平台和北京地区实际温室系统验证其有效性。结果表明:无论双管集热器反射槽体外是否贴附保温层,其数学模型的平均绝对误差为±0.9℃,平均相对误差为3.7%,误差分析指数IA(Indexof Agreement)可达0.994;对于北京地区实际工程中的16 m双集热管多曲面槽式空气集热器串联集热系统,其数学模型能够较为准确的给出不同室外工况及不同串联长度的集热系统出口空气温度,其平均绝对误差为±(1.3~2.7)℃,平均相对误差为5.4%~7.0%,误差分析指数IA为0.988~0.994。该模型为指导太阳能空气集热器在日光温室中的最优配置及其运行策略提供方法手段及技术参考。 展开更多
关键词 温室 集热器 太阳能 传热过程 数学模型 试验验证
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活性氧化铝低温空气除湿性能的实验研究与分析 被引量：1
9
作者 牛永红 郭宁 +1 位作者 韩枫涛 顾洁 《工业安全与环保》 北大核心 2015年第11期12-15,共4页
以自制活性氧化铝作为固体吸附除湿材料,对低温空气除湿性能进行实验研究。讨论了进口空气流量、含湿量、温度对固体除湿性能的影响。结果表明:活性氧化铝在湿空气进口流速为1.5 m/s时的除湿量比3.5 m/s时平均多6%,湿空气进口含湿量为6.... 以自制活性氧化铝作为固体吸附除湿材料,对低温空气除湿性能进行实验研究。讨论了进口空气流量、含湿量、温度对固体除湿性能的影响。结果表明:活性氧化铝在湿空气进口流速为1.5 m/s时的除湿量比3.5 m/s时平均多6%,湿空气进口含湿量为6.964 g/kg干空气时的除湿量比3.028 g/kg干空气时平均高出56%,湿空气进口温度为12℃时的除湿量比14℃时平均多出5.2%。同时对比了湿空气进口温度为低温12℃时的除湿量比常温20℃时平均高出22.69%。 展开更多
关键词 低温除湿 除湿性能 活性氧化铝
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低能耗日光温室建筑空间形态特征参数的取值原则 被引量：6
10
作者 杨枫光 陈超 +4 位作者 马彩雯 李印 韩枫涛 李亚茹 邹平 《新疆农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期535-547,共13页
【目的】建造低能耗日光温室,提高日光温室冬季反季节蔬菜作物生产太阳能被动利用率、降低温室供热需求。【方法】基于建筑热工设计理论和建筑能耗模拟,研究日光温室建筑空间形态特征参数对温室光热环境营造的影响规律,并结合日光温室... 【目的】建造低能耗日光温室,提高日光温室冬季反季节蔬菜作物生产太阳能被动利用率、降低温室供热需求。【方法】基于建筑热工设计理论和建筑能耗模拟,研究日光温室建筑空间形态特征参数对温室光热环境营造的影响规律,并结合日光温室建筑构造特点,以及反季节蔬菜作物生产过程的光热环境需求特点,给出低能耗日光温室建筑空间形态特征参数的设计条件。【结果】同一地区日光温室高跨比不受跨度变化的影响,只与当地室外空气温度以及太阳辐射强度的变化相关;大暑日至翌年小满日期间,后屋面水平投影长度不应影响日光温室后排蔬菜作物接收太阳光照;确保冬至日至大寒日期间北墙可接收太阳光照射,对冬季反季节蔬菜作物生产期及日光温室高效利用太阳能具有重要的影响。【结论】基于该取值原则优化设计的温室,较北京地区现行常见温室需要提供的累积补充供热量减少15.7%,节能效果明显,为低能耗日光温室优化设计提供重要设计依据和方法参考。 展开更多
关键词 低能耗日光温室 建筑空间形态特征参数 建筑热工理论 EnergyPlus能耗模拟软件 取值原则
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