水蒸气对煤热解过程硫迁移影响的ReaxFF-MD研究

发布时间：2024-03-30 00:06

　　新型的煤基固体燃料O₂/H₂O燃烧超低排放发电系统(OCCSS)在二氧化碳捕集和发电效率上具有诸多优势,然而由于系统使用的脱灰煤处于高水燃烧环境,含硫污染物的产生过程与控制将发生改变。目前脱灰煤中有机硫在热解过程中受环境中水蒸气影响的迁移特性仍不明确。针对此问题,本文采用反应力场分子动力学(Reax FF-MD)方法对热解过程中水蒸气作用下煤中有机硫的脱除机理进行研究。根据对脱灰煤煤样的FTIR和¹³C-NMR表征结果的分峰拟合与分析,得到煤样中大分子官能团与碳骨架结构信息,并以此构建和选取脱灰煤含硫分子模型。采用高精度的密度泛函理论对构建分子的IR和NMR光谱进行计算,模拟光谱与实验表征结果吻合。进而构建了无水,低水和高水三组不同含水量的热解体系,并进行不同温度工况下的反应力场分子动力学模拟。对热解反应过程的组分变化,含硫终产物,特定分子和化学键数量以及硫原子赋存含量进行统计,并搜索有机硫在不同体系中的反应路径。以考察水蒸气气氛对硫迁移机制的影响。Reax FF-MD计算结果表明:温度是影响热解程度和组分分布的重要影响...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1计算方法层次图[13]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文7负性，硬度和屏蔽效应）进行拟合，在化学键发生断裂与生成时动态更新原子的净电荷变化。体系中原子间的键级取决于两原子间的相互作用距离，通过键级值反映原子间的共价作用。键级概念的引入使得力场对化学反应的描述具有连续性和通用性，并且在进行化学反应分析时无需....

图2-1脱灰煤FTIR图谱分峰拟合结果

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文11KBr比例为1：2000。仪器的分辨率为4.0cm-1，扫描范围为4000-400cm-1，扫描次数为32次。对脱灰煤煤样的FTIR分析结果将提供煤中官能团类型与含量等相关信息。煤结构中的官能团均具有特定的红外振动频率，这是由基团的原子结构与元素....

图2-2脱灰煤13C-NMR图谱分峰拟合结果

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文14首先对图谱进行基线校正，消除实验仪器本身对结果的影响[46]。根据Lambert-Beer定律[47]，不同化学环境和空间结构的C将给出其特征谱线，对NMR共振波谱进行分峰拟合，得到子峰的面积，强度，化学位移等特征信息，从而获得煤分子中C类型的定....

图2-3M1，M2，M3分子结构图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文17研究方法和计算精度可以与频率分析计算保持一致。本文使用ORCA程序[58]的DFT方法[59,60]对分子的初始构型进行结构优化计算（OPT）、频率计算（FREQ）和NMR光谱计算。考虑到计算耗时和计算精度两方面因素，在计算中选取适合有机结构B3....

本文编号：3941507