ReaxFF模拟加压富氧燃烧过程中CO2/H2O气氛对焦炭转化的影响
陈颢
郭欣
华中科技大学 煤燃烧与低碳利用全国重点实验室,湖北 武汉 430074
摘要：加压富氧燃烧技术作为未来燃煤电厂CO2 捕集的主要方向之一,近年来受到学界的广泛研究,其中,循环烟气含H2O的湿循环加压富氧燃烧过程被认为有更好的经济性.采用反应分子动力学方法(ReaxFF MD)研究了4～10 MPa压力内,CO2/H2O气氛对焦炭片段加压富氧燃烧的影响.通过原子标记法定量计算了氧化反应、CO2 气化反应与H2O气化反应对焦炭转化的贡献,探究了压力与CO2/H2O气氛对焦炭转化的作用机制.结果表明:在焦炭/O2/CO2/H2O混合体系燃烧条件下,H2O的增加抑制了焦炭转化,在较低压力下,H2O约使碳转化率降低 10%,在较高压力下,H2O约使碳转化率降低 1%;CO2 的增加促进了焦炭转化,在所研究压力范围内,CO2 约使碳转化率提高了 6%～9%.焦炭的整体碳转化率随压力的升高而增加 2%～14%,提升幅度随着H2O的增加、CO2 的减少而增加,加压使气化反应对焦炭消耗的贡献提高,却降低了氧化反应贡献,该现象在 30%-CO2 气氛下最明显,随着压力的升高,碳转化率提升 14%,氧化反应贡献率降低 3%,气化反应贡献率提升 17%.氧化反应、CO2 气化反应与H2O气化反应三者之间存在竞争关系,在4 MPa,40%-H2O/60%-CO2 条件下,随着H2O体积分数的提高,氧化反应贡献降低了 22.4%,CO2 气化反应贡献降低了 5.5%;随着CO2 体积分数的提高,氧化反应贡献降低了 10%,H2O气化反应贡献降低了 12%,氧化反应与气化反应的竞争体现在气化产物与焦炭对O2 的竞争上,气化反应之间的竞争体现在对活性位点的竞争上.
关键词：焦炭富氧燃烧氧化反应气化反应ReaxFF
分类号：TK164(热能、热力工程)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFB4104301)
论文发表日期：2025-12-31
在线出版日期：2026-01-16（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 5409-5419 )
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