生物質(zhì)中堿金屬對煤氣化過程促進(jìn)作用的分析.pdf

1、富含堿金屬的秸稈類生物質(zhì)在與無煙煤共氣化的過程中，由于兩種原料具有顯著差異的熱化學(xué)歷程，生物質(zhì)灰與煤焦共存的狀態(tài)是整個氣化過程中的必然階段。本課題著重從生物質(zhì)中所富含的堿金屬出發(fā)，研究了生物質(zhì)及其灰對無煙煤的催化作用以及對煤灰熔融特性的影響。
　　本論文選取晉城無煙煤和水稻秸稈作為實驗原料，利用固定床反應(yīng)器，研究了添加20wt％生物質(zhì)的混合物料在1100℃，以CO2為氣化劑的共氣化過程中，不同氣化時間下所得焦樣中堿金屬含量的變化，

2、通過X射線衍射儀(XRD)和拉曼光譜分析了堿金屬對煤中礦物質(zhì)轉(zhuǎn)變的影響、對煤焦結(jié)構(gòu)及反應(yīng)性的影響等問題。在此基礎(chǔ)上，通過熱重分析儀(TGA)，參考化學(xué)分餾法對生物質(zhì)灰中堿金屬進(jìn)行分類，研究了生物質(zhì)灰中不同形態(tài)堿金屬對煤焦的催化作用;進(jìn)一步探討了生物質(zhì)的添加對晉城煤灰熔融特性的影響，并對其助熔機(jī)理進(jìn)行了探究。
　　得到了以下主要結(jié)論:
　　1.水稻秸稈在1100℃下氣化時3min已經(jīng)氣化成灰，質(zhì)量不再變化。與無煙煤共氣化過程中

3、，氣化殘留物中堿金屬含量在1-7min之間有所升高;殘留物中增加的堿金屬主要以水溶態(tài)和有機(jī)態(tài)形式存在，具有較強的催化能力，因此殘留物的氣化反應(yīng)性變好。
　　2.煤氣化過程中煤焦的有序化程度隨著氣化時間的延長不斷增加。而生物質(zhì)的添加減慢了其有序化進(jìn)程。
　　3.共氣化反應(yīng)初期，SiO2與C反應(yīng)生成SiC的過程中會產(chǎn)生氣相SiO，適當(dāng)?shù)慕佑|時間使得SiO與生物質(zhì)中的堿金屬結(jié)合生成了不穩(wěn)定的透長石((K，Na)(Si3Al)O8)

4、，從而導(dǎo)致共氣化殘留物中堿金屬含量增加。而后，透長石分解消失，部分堿金屬轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀?，剩余堿金屬轉(zhuǎn)變?yōu)殁c長石、鈣長石等物質(zhì)保留在氣化灰中。
　　4.熱重實驗表明:當(dāng)生物質(zhì)灰的添加比例小于40wt％時，煤焦的氣化轉(zhuǎn)化率隨著生物質(zhì)灰添加比例的增大而增大;當(dāng)添加比例為50wt%時，殘余物發(fā)生熔融。生物質(zhì)灰中水溶態(tài)堿金屬鹽和鹽酸不溶態(tài)堿金屬氧化物是催化煤焦氣化的活性組分;煤中礦物質(zhì)的存在減弱了生物質(zhì)灰的催化作用，而CaCO3的添加可以抑制該