玉米秸秆灰对煤焦气化反应性的影响研究

摘要

随着能源结构的调整和煤炭资源的日益减少，煤气化工艺越来越受到人们的重视。为了进一步提高煤气化效率，降低气化温度，人们对煤焦的催化气化进行了大量研究。玉米秸秆作为一种可再生的能源，在生长过程中对碱金属有富集作用。若能充分利用秸秆中富含的碱金属，则秸秆有望成为煤焦气化反应的廉价催化剂来源。
　　本文以玉米秸秆灰作为催化剂，对神木煤焦进行催化气化，系统研究了秸秆灰的催化效果和影响规律。考察了制焦前、后分别负载秸秆灰及煤中灰分、制焦条件等因素对秸秆灰催化效果的影响；采用拉曼光谱、碘吸附值、CO2强吸附值等分析方法，研究了秸秆灰对煤焦理化性质的影响。
　　秸秆灰在与原煤共制焦过程中，造成煤焦结构的有序度下降，使微孔数目增加，比表面积增大；秸秆灰的加入，促进生成了更多的催化活性位，使CO2强吸附值增大。
　　秸秆与煤共制焦过程中并无明显的协同效应存在，由于秸秆中碱金属的催化作用，导致共热解焦的反应性显著增强；负载的秸秆灰明显提升了煤焦的气化反应性。当秸秆灰的负载量相同时，制焦前原煤中加入秸秆灰制得的煤焦比制焦后原煤焦中加入秸秆灰制得的煤焦具有较高的气化反应性。
　　煤中灰分对秸秆灰的催化效果显示出一定的抑制作用。且由于不同类型焦样之间比表面积的变化，使秸秆灰的最佳负载量值出现差异。
　　神木原煤焦的气化反应性存在一个最佳的制焦终温；在较高制焦温度时，停留时间的延长，使原煤焦的气化反应性下降。而在较低制焦终温时，适当的延长停留时间，有利于原煤焦气化反应性的提升；在不同制焦条件下，秸秆灰均对煤焦的气化有一定的促进作用。但制焦条件越苛刻，这种促进作用越弱。
　　本文还对部分煤焦的催化气化动力学参数进行了简单的计算，所得动力学数据与本文实验结论相吻合。

目录

封面

声明

致谢

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 发展煤气化技术的重要性

1.2 煤气化机理及影响因素

1.3 煤（煤焦）催化气化

1.4 选题依据及研究意义

1.5 研究内容与技术路线

2 实验方法

2.1 实验原料及仪器设备

2.2 煤焦的制备工艺

2.3 煤焦理化性质的测定方法

2.4 煤焦的气化

2.5 小结

3 秸秆灰催化煤焦的气化

3.1 玉米秸秆灰分分析

3.2 煤-秸秆共热解焦的气化

3.3 制焦前负载秸秆灰所得煤焦的气化行为

3.4 制焦后负载秸秆灰所得煤焦的气化行为

3.5 气化反应过程分析及秸秆灰催化机理探讨

3.6 制焦前、后负载秸秆灰所得煤焦气化行为的比较

3.7 本章小结

4 煤中灰分对秸秆灰催化气化效果的影响

4.1 原煤焦与原脱灰煤焦的气化行为比较

4.2 脱灰煤中负载秸秆灰后制得脱灰煤焦的气化行为

4.3 秸秆灰催化煤焦、脱灰煤焦气化效果的比较

4.4 本章小结

5 制焦条件对秸秆灰催化效果的影响

5.1 神木煤热解过程分析

5.2 制焦终温对秸秆灰催化效果的影响

5.3 停留时间对秸秆灰催化效果的影响

5.4 本章小结

6 煤焦-CO2催化气化反应动力学研究

6.1 动力学模型

6.2 计算结果与讨论

6.3 本章小结

7 结论

参考文献

作者简历

学位论文数据集