苏永要
,
王锦标
,
田亮亮
,
赵海波
,
涂铭旌
,
赵黎宁
,
邓涛
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.18.018
采用离子辅助增强磁控溅射与离子蒸发镀二元组合源设备在高速钢基体沉积出微量 Al 掺杂的TiN涂层(Al-TiN),利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计对涂层的组成成分、相结构、膜基结合力及显微硬度进行了分析；用摩擦磨损实验机及台阶仪分析了薄膜的摩擦磨损性能。研究了微量 Al 掺杂对薄膜的微结构及性能的影响。结果表明,TiN 涂层中微量Al的存在使涂层的膜基结合力、耐摩擦磨损性能得到明显改善。
关键词:
高速钢
,
组合源
,
Al-TiN
,
摩擦磨损
王保文
,
郑瑛
,
柳朝晖
,
赵海波
,
郑楚光
,
晏蓉
工程热物理学报
采用热重分析仪、红外频谱仪以及差热分析对PDS烟煤与溶胶凝胶燃烧合成法制备的Fe203基复合氧载体的反应性能及热流变化进行了研究,发现:就Fe203基氧载体而言,适当增加Fee03基氧载体过量系数,有利于煤的充分反应;而铁基复合氧载体CuFe204与PDS煤具有更高的反应性,加入惰性载体A1203有利于CuFe204与煤一次热解产物的反应,却阻碍了其与二次热解产物的反应.CuFe204具有更高的晶格氧容量以及更少的吸热量,用于煤化学链燃烧中是非常合适的,具有很好的应用前景.
关键词:
煤
,
化学链燃烧
,
Fe203基复合氧载体
,
热重分析
马琎晨
,
赵海波
,
郭磊
,
郑楚光
工程热物理学报
批量制备性能优良的氧载体是化学链燃烧技术的关键之一.本文提出采用喷动床造粒技术来批量制备铁基氧载体,利用自行设计的喷动流化床进行造粒实验,并在小型流化床台架上检验批量制备的不同种类铁基氧载体(Fe2O3/Al2O3,Fe2O3/SiO2)与煤的化学链燃烧性能.研究结果表明,喷动床批量制备铁基氧载体具有可行性,反应性较佳,制备周期较短,产量较高,颗粒粒径容易控制,球形度较好,造粒成本较低,可以为大型化学链燃烧实验提供成本低廉且性能优异的大批氧载体.
关键词:
化学链燃烧
,
氧载体
,
喷动床造粒
,
CO2富集
陈猛
,
赵海波
,
熊杰
,
郑楚光
工程热物理学报
化学链燃烧是一个基于(近)零排放理念的先进能源利用技术.针对以NiO/NiAl2O4为氧载体的煤直接化学链燃烧系统,本文利用Aspen Plus软件进行了详细的模拟计算和热力学分析,研究了主要运行参数对系统性能的影响,得到了系统优化的运行工况,即燃料反应器的温度和压力分别为816.41℃和0.1 MPa,空气反应器的温度和压力分别为1200℃和0.1 MPa,氧载体煤比为14.0,空气煤比为7.8;并比较和评价了化学链燃煤系统和常规空气燃煤系统,发现化学链燃煤系统在热效率、效率、碳捕捉率、NOx和CO排放量等方面有优势,但SOx排放量与常规燃煤系统相近.
关键词:
系统分析
,
化学链
,
煤燃烧
,
二氧化碳
蒋林林
,
赵海波
,
张少华
,
王保文
,
王建
,
郑楚光
工程热物理学报
高性能的氧载体是化学链燃烧技术实施的关键.本文采用溶胶凝胶法制备的Fe2O3/A12Oa氧载体,在固定床反应器中研究了它与CH4/空气在900℃下的循环反应性,并利用XRD、ESEM和BET对反应前后的氧载体进行了物化表征.试验结果表明,溶胶凝胶法制备的Fe2O3/A12O3氧载体具有良好的循环反应能力.随着循环次数的增多,氧载体与CH4反应生成CO2的最大浓度值从44.9%～51.2%逐渐增加,氧载体的还原氧化反应性逐渐增大.循环反应后,氧载体表面出现了一定程度的烧结现象,氧载体的比表面积、内孔容积和平均孔径均有所减小,但仍足够大.这些结果初步证明采用溶胶凝胶法制备的Fe2O3/A12O3氧载体具有实现气体燃料化学链燃烧技术的可行性,用于双连通循环流化床的化学连燃烧过程时,床料量约为51～212kg/MWth,循环倍率约为8.2 kg/s,MWth.
关键词:
化学链燃烧
,
二氧化碳捕捉
,
Fe2O3/A12O3
,
氧载体
,
固定床
方彦飞
,
赵海波
,
梅道锋
,
郑楚光
工程热物理学报
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.
关键词:
化学链氧解耦燃烧
,
氧载体
,
铜矿石
,
制氧
杨昭
,
赵海波
,
徐振军
,
方筝
工程热物理学报
本文建立了燃气机热泵(GEHP)的全年性能优化模型,定义了燃气机热泵的全年性能系数,比较了采用不同优化目标函数得到的优化结果的差别,研究了冷负荷比例变化对全年性能优化的影响,分析了燃气机热泵在不同地区应用时全年性能优化目标的确定.
关键词:
燃气机热泵
,
全年性能优化
,
冷负荷
赵海波
,
郑楚光
工程热物理学报
通用动力学方程通过描述离散系统中颗粒尺度分布的演变过程来量化颗粒动力学演变过程,而Monte Carlo(MC)算法是求解通用动力学方程的重要方法.目前几种主流的MC算法为Liffman的直接模拟Monte Carlo算法(DSMC)、阶梯式常体积法、常数目法和多重Monte Carlo(MMC)算法.利用这些MC算法描述理想的纯凝并工况和纯破碎工况,发现:由于避免了多个动力学事件之间的解耦过程,基于事件驱动的MC算法比基于时间驱动的MC算法具有更高的计算精度和更低的计算代价;由于尽量减少对整体系统的扰动,阶梯式恢复模拟颗粒数目的MC算法比连续式恢复模拟颗粒数目的MC算法具有更高的精度;由于始终保持计算区域体积,多重Monte Carlo算法具有更友好的扩展性.
关键词:
颗粒群平衡模拟
,
颗粒尺度分布
,
数值算法
,
计算精度
,
计算代价
熊杰
,
赵海波
,
柳朝晖
,
郑楚光
,
陈猛
工程热物理学报
化石燃料(特别是煤炭)燃烧所产生的CO2已经越来越受到关注,O2/CO2循环燃烧方式和MEA(mono ethanol amine,单乙醇胺)吸附系统是两种重要的具有CO2减排特征的能量转换系统.本文以某电厂300 MW燃煤机组为基础,以过程仿真技术为平台,利用热经济学成本分析的方法对该机组的两种CO2减排方式(O2/CO2循环燃烧方式和MEA吸附方式)进行了技术-经济评价,并比较它们的经济性能.系统评价指标选定为系统的发电成本(cost of electricity)和CO2减排成本(CO2 avoidance costs).分析结果显示:无论是哪一个指标,O2/CO2循环燃烧系统都要比MEA吸附系统小一些,O2/CO2循环燃烧系统更经济、更可取.
关键词:
热经济学
,
O2/CO2循环燃烧
,
MEA吸附
,
CO2减排
,
技术-经济评价
蒋林林
,
赵海波
,
张少华
,
王建
,
郑楚光
工程热物理学报
直接以煤为燃料的化学链燃烧是解决中国燃煤C02排放的一种潜在技术,关键间题之一是难以气化和氧化的煤焦与氧载体之间的固固还原反应.本文基于溶胶一凝胶法,利用Al(OC3H7)3和Fe(NO3)3-9H20制备了12种不同的氧载体,并用XRD,SEM,BET等对其物化性质进行了表征,发现烧结温度以低于1200℃为宜.选择6种不同参数(活性Fee O3质量含量、烧结温度和烧结时间)的Fe203/A1203氧载体,在热重中研究了它们与煤焦的反应性能,结果表明,在880℃左右时,氧载体与煤焦快速反应,首先快速还原成Fe304,然后有一部分FeO出现.综合各方面因素,选用F6A1116氧载体(60% Fe203含量,11000C烧结6h)进行与煤焦/空气的多次循环实验.结果表明,氧载体没有杂质物相生成,表现了良好的循环反应性.反应后氧载体表面发生了一定程度的烧结现象,但仍维持孔隙结构.这些实验结果初步证明,基于Fe203/A1203氧载体、燃用固体燃料煤焦的化学链燃烧技术是可行的.
关键词:
化学链燃烧
,
煤焦
,
溶胶-凝胶法
,
Fe203/A1203氧载体
