含湿量对微细腔内甲烷低温重整影响的热力学研究.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)SeptemberActaJp．一Chim．Sin．2011，27(9)，2027-20342027[Article]www．whxb．pku．edu．cn含湿量对微细腔内甲烷低温重整影响的热力学研究赵柳洁冉景煜吴晟(重庆大学动力工程学院，重庆400044)摘要：为了实现微燃烧器内甲烷持续稳定燃烧，要求进一步深入研究原料气中含湿量变化对微细腔甲烷湿空气低温(小于973K)重整反应的影响．于此，本文通过热力学方法分析了0．1MPa下一定温度时，恒定原料气流量和恒定空碳比两种工

2、况中，含湿量在欠氧和低温环境中对微细腔甲烷自热重整反应中积炭、甲烷转化、产氢特性及反应过程的影响．结果表明：微细腔内甲烷质量流量一定时，随着含湿量增加，积炭逐渐减小，甲烷转化率先减小后增加，氢气则一直随之增加．体系中甲烷的转化以生成CO为主，CO的选择率随含湿量增加先增加后减小，CO选择率则一直增加：增加含湿量会使反应后体系中水的含量增加，也会促使反应过程中体系消耗的水量最终大于生成的水量．在含湿量不超过空气量的反应条件下，两种工况中反应前后水质量分数的变化量均在含湿量达280g·kg。后显示出体系以消耗水为主，且原料气

3、中湿空气的含湿量均应满足最低为350g·kg～，才有利于反应过程中减少积炭产生和促进重整反应，当达到这一条件时，恒定的空碳比在获得较高的甲烷转化率和氢气产率上更具优势．关键词：含湿量：微细腔：甲烷：白热重整；热力学分析中图分类号：0642ThermodynamicStudyoftheHumidityRatioforMethaneReformingatLowTemperatureinaMicro—CombustorZHAOLiu—JieRANJing—YuWUSheng(CollegeofPowerEngineering,

4、ChongqingUniversity,Chongqing400044,PR．China)Abstract：Torealizethestablecombustionofmethaneinamicro—combustoritisnecessarytoinvestigatetheinfluenceofthehumidityratioonthereforminqsystemformethane-wetairreforminq．Thus，westudiedtheeffectsofthehumidityratiooncarbond

5、eposition．methaneconversion，H2production．andthereactionprocessunderJeanoxygenbelow973Kandat0．1MPatheoreticallywithaconstantair-methaneratioorfeedgasfluxusingthermodynamicanalysis．Resultsshowthatcarbondepositionalwaysdecreaseswithahumidityratioincreaseatacertainme

6、thanemassflowjnthemicro．combustor．Incontrast．themethaneconversionratiodecreasedinitiallyandthenincreasedwhiletheH2yieldalwaysincreased．ThemainproductofmethaneconversionjsCO2．TheC0selectivityincreasesinitiallyandthendecreaseswhiletheCO2selectivityalwaysincreaseswi

7、thanincreaseinthehumidityratio．Furthermore．theamountofconsumedsteamwilIfinallyincreasetomorethantheamountofgeneratedsteamduringthereactionprocesswithanincreaseinthehumidityratio．whichalsoIeadstoanincreaseforsteamafterthereaction．WhentheamountofsteamisJessthanthea

8、irinthefeedgas．asteamconsumption．dominantsystemisalwaysobtaineduponvaryingthesteammassfractionbeforeandafterthereactionwhenthehumidityratioreaches280a·ka～．Addi