本文關(guān)鍵詞：生物質(zhì)中堿金屬對煤氣化過程促進(jìn)作用的分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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(shí)驗(yàn)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1100oC，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，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1100oC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，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(qiáng)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），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(shí)驗(yàn)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的添加可以抑制該阻礙作用。 5.在弱還原氣氛下，20wt%的生物質(zhì)添加量可以使高灰熔點(diǎn)的晉城煤熔融溫度降低到1350oC左右。生物質(zhì)的加入使得煤灰中堿性組分增加，從而導(dǎo)致長石類物質(zhì)生成，，并易于與莫來石、石英等難熔組分形成低溫共熔物，從而導(dǎo)致煤灰熔點(diǎn)降低。
【關(guān)鍵詞】：晉城無煙煤 水稻秸稈 生物質(zhì)灰 催化氣化 煤灰熔融性
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ546
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-10
• 符號說明10-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述及選題11-25
• 1.1 煤與生物質(zhì)共氣化技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2 生物質(zhì)的添加對煤氣化過程的催化作用12-16
• 1.2.1 煤與生物質(zhì)共氣化過程中堿金屬的催化作用分析12-14
• 1.2.2 生物質(zhì)灰對煤焦氣化的催化作用14-16
• 1.3 生物質(zhì)的添加對煤灰熔融特性的影響16-21
• 1.3.1 煤氣化爐發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢16-17
• 1.3.2 煤灰熔融特性研究現(xiàn)狀及進(jìn)展17-20
• 1.3.3 生物質(zhì)的添加對煤灰熔點(diǎn)特性調(diào)控的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4 生物質(zhì)的添加對煤氣化成灰過程的影響21-23
• 1.4.1 煤中礦物質(zhì)對煤氣化過程的影響21-22
• 1.4.2 生物質(zhì)的添加對煤氣化過程中礦物質(zhì)組成的影響22-23
• 1.5 選題依據(jù)及主要研究內(nèi)容23-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分25-33
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置25-26
• 2.1.1 流化床反應(yīng)器25
• 2.1.2 固定床高溫管式爐25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)原料26-29
• 2.2.1 煤樣與生物質(zhì)樣的選取26-27
• 2.2.2 酸洗煤及 CaCO_3添加煤樣的制備27
• 2.2.3 焦樣及不同碳轉(zhuǎn)化率樣品的制備27-28
• 2.2.4 灰樣的制備28-29
• 2.3 樣品的分析與檢測方法29-33
• 2.3.1 煤灰成分分析29
• 2.3.2 煤灰熔融溫度測定29-30
• 2.3.3 X 射線衍射分析30
• 2.3.4 掃描電鏡及能譜分析30
• 2.3.5 比表面及孔結(jié)構(gòu)測定30
• 2.3.6 氣化反應(yīng)性測定30
• 2.3.7 樣品中堿金屬含量的測定30-31
• 2.3.8 拉曼光譜分析31
• 2.3.9 堿金屬賦存形態(tài)分析31-33
• 第三章 生物質(zhì)的添加對煤氣化過程的影響33-51
• 3.1 引言33
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分33-38
• 3.2.1 樣品的制備33
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)條件的確定33-35
• 3.2.3 樣品的分析表征35-38
• 3.3 結(jié)果與討論38-49
• 3.3.1 氣化過程中的堿金屬的變遷規(guī)律38-41
• 3.3.2 氣化過程中礦物質(zhì)的轉(zhuǎn)變規(guī)律41-44
• 3.3.3 氣化過程中樣品氣化反應(yīng)性的變化44-49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第四章 生物質(zhì)灰催化煤焦氣化的研究51-65
• 4.1 引言51
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分51-52
• 4.2.1 樣品的制備51
• 4.2.2 化學(xué)分餾方法51-52
• 4.2.3 樣品的氣化反應(yīng)性測定52
• 4.3 結(jié)果與討論52-63
• 4.3.1 煤焦、生物質(zhì)焦及混合焦的氣化實(shí)驗(yàn)52-55
• 4.3.2 生物質(zhì)灰的添加比例對煤焦氣化轉(zhuǎn)化率的影響55-58
• 4.3.3 生物質(zhì)灰中堿金屬 K/Na 的催化性能研究58-62
• 4.3.4 CaCO_3的添加對生物質(zhì)灰催化性能的影響62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 第五章 生物質(zhì)對晉城無煙煤助熔機(jī)理的研究65-77
• 5.1 引言65
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分65-66
• 5.2.1 灰樣的制備65
• 5.2.2 灰樣的高溫?zé)崽幚?/span>65-66
• 5.2.3 樣品的分析表征66
• 5.3 結(jié)果與討論66-74
• 5.3.1 生物質(zhì)的添加對煤灰熔融特性的影響66
• 5.3.2 生物質(zhì)的添加對煤灰化學(xué)組成的影響66-68
• 5.3.3 三元相圖分析68-69
• 5.3.4 高溫下礦物質(zhì)的變遷規(guī)律69-74
• 5.4 本章小結(jié)74-77
• 第六章 總結(jié)77-79
• 6.1 結(jié)論77-78
• 6.1.1 生物質(zhì)的添加對煤氣化過程的影響77
• 6.1.2 生物質(zhì)灰對煤焦氣化過程的催化影響77-78
• 6.1.3 生物質(zhì)的添加對煤灰熔融特性的影響78
• 6.2 不足與建議78-79
• 參考文獻(xiàn)79-89
• 致謝89-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：258229