不同钠盐对准东五彩湾煤CO2气化影响研究

摘要

准东煤田是我国最大的整装煤田，煤炭储量约占全国总储量的40％。但准东煤中钠的含量远高于其他动力用煤，在燃烧和热转化过程中容易引起尾部受热面沾污、结渣和腐蚀；另一方面，钠具有一定的催化作用，可显著降低煤的燃点、促进煤焦的气化、提高焦炭的燃尽率。煤中不同赋存形态的钠对煤热解和气化的催化活化效果不同，且在煤热利用过程中可发生相互转化。因此，研究准东煤钠的赋存形态在热解过程中的转化行为及对气化特性影响对拓宽准东煤利用范围、提高利用效率有重要意义。
　　本文选用五彩湾矿区的准东煤作为研究对象，利用逐级萃取、微波消解等方法测定了准东煤中钠的赋存形态及含量，发现煤中的钠以水溶性无机钠为主，占煤中钠含量的70%以上，有机钠次之。对脱灰煤负载不同形态含钠组分，并在不同温度下热解发现，煤焦中的钠的形态及含量会发生不同的转化：NaCl及 Na2SO4在热解后的煤焦中仍以水溶钠形式存在，NaAc在热解过程中会发生部分转化，使煤焦的钠以水溶钠和有机钠两种形式存在。热解温度达到600℃以上，煤中含钠组分开始释放。
　　对逐级萃取煤及负载煤在自行搭建的热天平台架上进行等温气化实验，结果表明：对煤样进行水洗可以提高煤焦的气化活性，酸洗及脱灰处理后，煤焦的气化活性显著降低；NaCl、NaAc、Na2SO4三种钠盐的添加，均可以提高煤焦的气化反应性，但效果并不完全相同，煤焦的气化反应性随NaCl添加量的增加出现先上升后下降的趋势，而随着NaAc、Na2SO4添加量的增加出现先增加后稳定的趋势，临界负载浓度为0.2mol/L。
　　利用煤气分析仪对气化产物进行检测，获得不同钠盐的负载对气化产物生成量的影响。结果表明，相同气化条件下，NaAc的负载煤焦CO气体产量最高，且不同负载煤样气体产量均随气化温度的升高而增加，对于不同的钠盐，钠盐添加量的多少对气化产物生成总量影响不显著。

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1 绪论

1.1 项目背景

1.2 煤中钠赋存形态分类

1.3 不同赋存形态钠的来源

1.4 不同形态钠之间的相互转化

1.5 煤中钠对焦反应性的影响

1.6 本文主要研究内容

2 实验条件的确定与方法

2.1 引言

2.2 逐级萃取条件的确定

2.3 煤中钠的赋存形态及含量

2.4 外加钠盐煤样热解及气化条件的确定

2.5 本章小结

3 外加钠对气化反应性的影响

3.1 引言

3.2 大进样量热天平实验台架及预实验

3.3 煤焦反应性评价方法

3.4 煤气化反应性

3.4 本章小结

4 外加钠对气化产物的影响

4.1 引言

4.2 固定床管式炉气化实验台架

4.3 试验结果分析

4.4 本章小结

5 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

附录:攻读学位期间发表论文