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1、CO2返爐替代部分水蒸氣用于碎煤加壓干法排灰氣化,是解決該氣化工藝含酚廢水排放問(wèn)題的有效途徑。同時(shí),CO2返爐也可在一定程度上緩解碳排放壓力。目前,關(guān)于煤焦與H2O/CO2共氣化反應(yīng)特性的研究還無(wú)法為工業(yè)試驗(yàn)以及工業(yè)生產(chǎn)提供有效的理論和數(shù)據(jù)支撐。因此,針對(duì)煤焦與H2O/CO2共氣化反應(yīng)特性的研究具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
本研究選取已用于碎煤加壓干法排灰氣化爐的伊寧煤作為研究對(duì)象,利用多氣氛綜合熱分析儀對(duì)煤焦與H2O/CO
2、2共氣化的反應(yīng)特性進(jìn)行了考察,研究發(fā)現(xiàn)共氣化反應(yīng)過(guò)程中協(xié)同效應(yīng)的出現(xiàn)與煤中礦物質(zhì)的催化作用密切相關(guān)。對(duì)煤進(jìn)行低溫灰化和灰分的XRD表征,進(jìn)一步確認(rèn)煤中礦物質(zhì)的種類。通過(guò)關(guān)聯(lián)逐級(jí)脫礦物質(zhì)煤焦的H2O/CO2共氣化反應(yīng)性與其中所含礦物質(zhì)的關(guān)系,深入分析了伊寧煤中方解石在共氣化反應(yīng)過(guò)程中的催化機(jī)理,并利用L-H動(dòng)力學(xué)模型考察了原煤焦及脫礦物質(zhì)煤焦的共氣化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。所得的主要結(jié)論如下:
(1)煤焦與H2O/CO2共氣化的反應(yīng)性總體上
3、隨著反應(yīng)溫度的升高而增加。但在氣化劑配比為H2O66.6%+CO233.3%時(shí),800℃時(shí)的共氣化反應(yīng)性較850℃的高。而且,煤焦與不同H2O/CO2配比氣化劑的共氣化反應(yīng)性均高于與H2O或與CO2單一氣化劑的反應(yīng)性。以上結(jié)果表明,煤焦與H2O/CO2共氣化反應(yīng)過(guò)程中存在協(xié)同效應(yīng)。
(2)經(jīng)對(duì)比分析認(rèn)為,煤中礦物質(zhì)的催化作用是導(dǎo)致煤焦與H2O/CO2共氣化反應(yīng)出現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)的根本原因。為了明晰煤中礦物質(zhì)的固有形態(tài),利用低溫灰化法
4、對(duì)煤中有機(jī)質(zhì)進(jìn)行脫除,獲得了礦物質(zhì)未發(fā)生轉(zhuǎn)變的低溫灰樣。經(jīng)XRD測(cè)試分析,結(jié)果表明,伊寧煤中礦物質(zhì)主要包括石英、高嶺石、六方鉀霞石、方解石、菱鐵礦和黃鐵礦。
(3)比較分析逐級(jí)脫礦物質(zhì)煤焦的共氣化反應(yīng)性與所含礦物質(zhì)種類的關(guān)系,確定煤中方解石的催化作用是煤焦與H2O/CO2共氣化反應(yīng)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)的根本原因。方解石高溫分解生成的CaO可以同時(shí)吸附H2O和CO2到煤焦表面使之與碳發(fā)生氣化反應(yīng),從而使得共氣化反應(yīng)速率遠(yuǎn)高于單一氣化劑下
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