高浓度CO2和H2O条件下煤焦氧化机理及模型建立

项目名称： 高浓度CO2和H2O条件下煤焦氧化机理及模型建立

项目编号： No.51476065

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 能源与动力工程

项目作者： 姚洪

作者单位： 华中科技大学

项目金额： 90万元

中文摘要： 开发煤等固体燃料的氧燃料燃烧（富氧）和热解气化（欠氧）等新型低碳高效利用技术，其中焦氧化反应最为关键。在这些高温焦的非均相化学反应中，CO2和H2O浓度相对传统技术高很多。O2，CO2，H2O在各反应子过程中的作用与反应子过程的时间尺度、气体瞬时浓度、本征反应速率和燃料的物理或化学特性等相关。而且，氧量、气氛改变后非均相反应在不同温度区间（动力区-动力扩散区-扩散区）呈现特征需重新研究。本项目针对复杂C/O2/CO2/H2O的反应体系，不同氧浓度条件下（富氧或欠氧），高浓度CO2与H2O对煤热解过程、煤焦-O2，煤焦-CO2和煤焦-H2O反应之间的交互作用机理、煤焦孔隙及煤焦表面演化机理及其对反应过程的影响规律等科学问题，展开实验研究，揭示不同控制区复杂反应体系内的煤及煤焦反应机理。建立高浓度CO2 和H2O条件下，不同氧浓度的煤燃烧和气化模型，为煤的新型低碳热利用技术奠定基础。

中文关键词： 煤焦燃烧；氧化机理；反应动力学；CO2和H2O气化；数值模拟

英文摘要： Oxy-fuel combustion and pyrolysis/gasification are getting more attentions for clean coal technologies. O2, CO2 and H2O are co-exist in the furnace of oxy-fuel combustion and the gasifier.The concentration of CO2 and H2O is much higher than in air condition.The interaction mechanism among char-O2, char-CO2 and char-H2O reactions, and the gas diffusion mechanism in the pore of char and on the surface of particle are not clearly in the C/O2/CO2/H2O system. This project is to conduct a systematic research on fundamental understanding of characteristics of the interaction mechanism. A limitation of developed semi-global rate model of single particle based on the char structure would be established to predict the char oxidation rate in high CO2 concentration and H2O concentration.The overall goal is to establish a model coupling the hydrodynamics, heat transfer, chemical thermodynamics, kinetics and diffusion submodel for oxy-fuel furnace and gasifier design.

英文关键词： char combustion;oxidation mechanism;kinetics;CO2 and H2O gasification;simulation