K2CO3催化条件下无烟煤与CuFe2O4复合氧载体化学链燃烧研究

摘要

高灰低挥发分含量的无烟煤，具有非常低的反应特性，用于煤化学链燃烧具有极大地挑战性。本文选取典型阳泉无烟煤（YQ），基于热重实验，对K2CO3 催化剂作用下，YQ-CuFe2O4 复合氧载体的反应特性进行了系统的研究；同时分别采用FSEM-EDX 以及XRD，对其固相产物的形貌、组分及物相组成进行研究，重点关注K2CO3 催化剂加入量对YQ 煤转化特性及K2CO3 催化剂中钾的转化进行深入研究。研究发现尽管K2CO3 催化剂浓度及反应温度对YQ 煤热解气化速率的提高非常有利，但是鉴于K2CO3 催化剂高温下的潜在腐蚀性及催化剂加入量过饱和时催化特性的影响，K2CO3 催化剂加入量以5wt%为宜；同时，FSEM-EDX 研究发现，鉴于K2CO3的熔融，YQ-CuFe2O4 固相产物微米级孔隙堵塞；而且YQ 煤中Si、Al 等矿物质呈现出非均匀分布特性；最后，通过XRD 研究，对K2CO3 催化剂的演化进行研究。发现K2CO3 催化剂会与YQ 煤中的高岭石等矿物质作用，形成非水溶性KAlSiO4 等惰性矿物质而失活。