梅道锋
- 作品数：11 被引量：73H指数：5
- 供职机构：华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧国家重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金教育部“新世纪优秀人才支持计划”国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理理学化学工程矿业工程更多>>
- Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体制备方法的研究被引量：13
- 2012年
- 采用溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热合成法、低热固相合成法、机械混合法、燃烧合成法和冷冻成粒法制备铁基氧载体Fe2O3/Al2O3,并通过物理和化学表征手段来筛选和优化制备方法和制备工艺。对煅烧后的氧载体进行硬度测试,结果表明,溶胶-凝胶法、共沉淀法、机械混合法、燃烧合成法和冷冻成粒法制备的氧载体硬度较高;载体的X射线衍射(XRD)谱图表明,各种制备方法均能制得物相组成为Fe2O3/Al2O3的氧载体,且随着煅烧温度的提高、煅烧时间的延长,氧载体的结晶度、晶体粒径逐渐增大,煅烧温度1 200℃的氧载体的机械性能、晶体结构、晶相组成更稳定。借助化学吸附仪的程序升温还原(TPR)实验表征氧载体的反应活性,并计算氧载体活性度。综合物理和化学表征实验结果表明,最优制备方法为溶胶-凝胶法和冷冻成粒法。
- 梅道锋赵海波马兆军郑楚光
- 关键词：化学链燃烧氧载体程序升温还原溶胶凝胶法
- Cu/Co/Mn基氧载体释氧动力学及机理研究被引量：13
- 2013年
- 以溶胶凝胶法制备了CuO/CuAl2O4、Co3O4/CoAl2O4以及Mn2O3/Al2O3氧载体,在流化床反应器中CO2气氛下研究了不同温度下氧载体释氧特性,并通过分析得到各氧载体的释氧动力学机理函数、活化能及指前因子等重要参数。释氧过程中,氧载体CuO/CuAl2O4中CuO、CuAl2O4均为活性相,释氧后转化为Cu2O及CuAlO2,而Co3O4/CoAl2O4及Mn2O3/Al2O3中CoAl2O4和Al2O3均为惰性相,仅有Co3O4和Mn2O3参与释氧并分别转化为CoO和Mn3O4。三种氧载体的释氧过程均可由成核-核生长机理描述,释氧初期氧载体经化学反应形成新的活性核心,随后活性核心聚集形成还原态的氧载体团簇。各氧载体释氧的机理函数G(x)有不同的表达式,CuO/CuAl2O4、Co3O4/CoAl2O4、Mn2O3/Al2O3释氧的活化能E分别为226.37、130.06和65.90 kJ/mol,相对应的指前因子A分别为2.99×106、4.96×103和27.37 s-1。
- 梅道锋赵海波马兆军杨伟进方彦飞郑楚光
- 关键词：活化能富氧燃烧氧载体
- 化学链重整制氢系统的过程模拟被引量：10
- 2012年
- 为了评价化学链重整制氢系统的性能,针对以CH4为燃料、以化学链技术(基于NiO/NiAl2O4氧载体)为核心的2种不同工艺重整制氢系统——自热化学链重整制氢系统(autothermal chemical looping reforming,CLR(a))和蒸汽重整化学链燃烧系统(chemical looping steam reforming,CLR(s)),采用Aspen Plus软件进行了过程模拟和热力学分析。以2种系统的产气率、冷煤气效率、CH4转化率等为评判指标,得到了各系统优化的反应条件,并分析了各操作参数(包括燃料/重整反应器温度和压力、CLR(a)中氧载体甲烷摩尔比和空气甲烷摩尔比、CLR(s)中水甲烷摩尔比和燃料甲烷份额)对系统性能的影响,最后对2种制氢系统进行了定量比较和分析。结果表明:2种化学链重整制氢系统具有相近的燃料发热量和CH4转化率(98%),但自热化学链重整制氢系统工艺更为简单,所需氧载体循环流量仅为蒸汽重整化学链燃烧制氢系统的1/3,从而可节约传输能量;而后者重整气中氢含量更高(74.14%对65.81%),且具有更高的冷煤气效率(85.28%对71.19%)和产气率(4.05对2.97)。
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- 关键词：甲烷制氢灵敏性分析
- 过渡金属修饰Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体的Redox性能研究被引量：5
- 2015年
- 采用冷冻干燥法分别制备了经Cu、Co、Mn、Ni修饰的Fe2O3/Al2O3氧载体。利用化学吸附仪,通过程序升温还原(H2-TPR)和程序升温氧化(TPO)来研究经不同过渡金属修饰的Fe2O3/Al2O3与H2和O2的反应性能。实验发现,在Fe2O3/Al2O3中加入Cu、Co、Ni以后,氧载体与H2的反应性都有提高,但是当在Fe2O3/Al2O3中加入Mn以后,氧载体的反应性和载氧能力反而下降。经Cu修饰的Fe2O3/Al2O3与H2的反应性最高,且具有很好的反应稳定性,适合用于化学链燃烧。
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- 关键词：化学链燃烧氧载体过渡金属反应性FE2O3
- 合成铜基氧载体和铜矿石的煤化学链氧解耦燃烧的比较被引量：4
- 2015年
- 为研究合成铜基氧载体与铜矿石氧载体在煤的化学链氧解耦燃烧过程中性能的差别,在热重分析仪（TGA）上比较研究了溶胶-凝胶法制备的CuO/CuAl2O4氧载体与天然铜矿石氧载体的释氧性能,在流化床反应器上研究了这2种氧载体与高平无烟煤的化学链氧解耦燃烧反应性能。TGA实验结果表明,CuO/CuAl2O4氧载体的释氧速率和载氧率均高于铜矿石氧载体,2种氧载体的循环释氧性能基本保持稳定。在与煤反应的流化床实验中,CuO/CuAl2O4氧载体相较于铜矿石具有更高的碳转化速率和氧载体转化速率;在不同温度（850950℃）下,CuO/CuAl2O4和铜矿石的CO2产率均保持在较高的水平（大于0.93）;循环实验表明2种氧载体均具有良好的循环反应性和稳定性。
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- 关键词：铜矿石煤
- 煤基化学链燃烧串行流化床的冷态试验研究被引量：3
- 2012年
- 采用"湍动床+快速床"作为煤基化学链燃烧(CLC)系统的空气反应器(AR),鼓泡床作为燃料反应器(FR),设计了流动密封阀和旋风分离器,分别用于隔绝2个反应器之间的气氛和进行气固分离,在冷态试验装置上分析研究了CLC系统的压力分布、固体循环流量、气体泄漏率及煤灰与循环载体的分离效果.结果表明:该串行流化床反应器之间气氛隔绝性良好,气体泄漏率较低,固体循环流量达到甚至超过设计标准,FR二级旋风分离器的分离效率接近100%,FR中煤灰进入AR的质量分数小于1.55%,煤灰分离效果良好;装置可以长时间连续稳定运行,且操作气速范围较广,自行设计建造的循环流化床作为煤基化学链燃烧试验装置是可行的.
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- 关键词：串行流化床化学链燃烧CO2捕集冷态试验
- 铜矿石吸氧释氧及化学链氧解耦燃烧反应研究被引量：3
- 2014年
- 化学链氧解耦燃烧是一种新型燃烧方式。本文在小型流化床实验台上,进行天然铜矿石吸氧/释氧循环反应和与高平煤的化学链氧解耦燃烧反应性能研究,发现氧载体具有良好的吸氧/释氧性能和煤化学链氧解耦燃烧性能,反应前后载体化学组分较为稳定,结构多孔,天然铜矿石适合用于高温制氧和煤CLOU过程。
- 方彦飞赵海波梅道锋郑楚光
- 关键词：氧载体铜矿石制氧
- 铜基氧载体化学链氧解耦的流化床实验研究被引量：8
- 2013年
- 采用溶胶-凝胶法制备了CuO/CuAl2O4氧载体,在CO2气氛下和空气气氛下,分别研究了该氧载体的释氧和吸氧性能,研究结果表明,随着温度的升高,氧载体的释氧、吸氧速率不断升高.随后在N2气氛下研究了3种典型煤的化学链氧解耦燃烧过程,结果表明,煤中挥发分的含量直接影响燃烧过程的快慢,在氧解耦燃烧时,高挥发分的褐煤尾气中,CO2体积分数比无烟煤高15%左右,褐煤中碳的平均转化率为无烟煤的2～3倍.
- 梅道锋赵海波马兆军方彦飞郑楚光
- 关键词：流化床反应器CO2捕集
- 铁基氧载体与氢气的还原反应机理辨识被引量：2
- 2012年
- 本文使用化学吸附仪研究Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体与H_2的反应机理。在化学吸附仪中氧载体与H2在不同升温速率下发生程序升温还原反应(TPR),通过氢气消耗量计算氧载体转化率X,结合热力学平衡模拟辨识不同转化率区间的主导性反应;进而利用热分析动力学的积分法并结合双外推法研究各部分的反应机理。结果表明,转化率X为0～0.35时,反应可用二级化学反应速率方程来描述,机理函数为G(X)=(1-X)^(-1)-1,而在X为0 35～0 95时,反应可用成核-核生长模型来描述,机理函数表示为G(X)=[-ln(1-X)]^(3/4)。
- 梅道锋赵海波马兆军郑楚光
- 关键词：氧载体热分析动力学程序升温还原化学链燃烧
- 批量制备Fe_2O_3/Al_2O_3氧载体及褐煤化学链燃烧实验研究被引量：21
- 2013年
- 采用冷冻成粒法、喷雾干燥法、浸渍法、机械混合法批量制备了Fe2O3/Al2O3氧载体,从氧载体产率、制备周期、物理化学表征、煤化学链燃烧中氧载体性能等角度比较各种批量制备方法,确定合适的批量制备技术。实验结果表明,冷冻成粒法的氧载体产率较高,机械性能最优;与褐煤的化学链燃烧实验中,喷雾干燥法和冷冻成粒法制备的氧载体导致碳转化速率较快,然后依次为浸渍法和机械混合法;且前两种方法制备的氧载体的循环稳定性高;不同方法制备的氧载体在第1—4次还原过程中,CO2捕集率均在88%以上,CO2气产率伴随着C转化率的增大而增大,最后接近100%,燃烧效率均在90%以上,表明使用以上4种方法制备的氧载体对CO2捕集效果都较好,对可燃成分的利用程度也都较高。当褐煤作为燃料时,可优先采用由冷冻成粒法和喷雾干燥法批量制得的氧载体。
- 郭磊赵海波马琎晨梅道锋方彦飞郑楚光
- 关键词：化学链燃烧褐煤CO2捕集
