本文關(guān)鍵詞：煤與生物質(zhì)共熱解過程中堿金屬的遷移及催化作用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤催化氣化具有操作溫度低、能量轉(zhuǎn)化率高、低投資及具有產(chǎn)氣選擇性等優(yōu)勢。其中堿金屬鹽作為煤氣化的催化劑存在著成本較高、對氣化爐腐蝕嚴重等問題；而可再生能源生物質(zhì)在生長過程中會吸收堿金屬作為其營養(yǎng)物質(zhì),在熱化學轉(zhuǎn)化過程中會釋放出來。煤與生物質(zhì)共熱解過程中,生物質(zhì)堿金屬的釋放、傳遞及對煤催化氣化作用的研究對于研究共氣化的反應機理具有重要的意義。 本論文選取了晉城無煙煤和水稻秸稈作為研究對象,在兩段/單段式流化床反應器中分別進行了煤與生物質(zhì)共熱解、酸洗煤與生物質(zhì)共熱解、原料單獨熱解實驗,利用微波消解法消解所得到的焦樣,采用原子吸收光譜分析法對堿金屬含量進行分析,由此得到了煤與生物質(zhì)共熱解過程堿金屬K/Na的遷移方向和遷移方式；并且考察了共熱解溫度、不同煤粒徑及煤中礦物質(zhì)對堿金屬遷移規(guī)律的影響；最后利用熱重分析儀對所得到的焦樣進行了氣化反應性研究。得出如下結(jié)論： (1)在水稻秸稈、晉城無煙煤、酸洗晉城無煙煤單獨熱解過程中,在700-1000℃的范圍內(nèi),水稻秸稈中堿金屬K/Na的釋放量均隨著溫度的升高而增加,在1000℃時KJNa釋放量達到65%。晉城無煙煤從700-900℃,因為熱解程度比較低,堿金屬的釋放量都很低,在1000℃時K的釋放量為15%,Na的釋放量為10%,而酸洗晉城煤在700-800℃,K的釋放量增加較明顯,大于800℃后,K的釋放量幾乎不變；Na的釋放量隨溫度的升高而增加。 (2)煤與生物質(zhì)共熱解實驗中,在700-1000℃范圍內(nèi),堿金屬K/Na向氣相中的釋放量小于計算所得的原料單獨熱解的算術(shù)平均值,即煤與生物質(zhì)共熱解過程抑制了生物質(zhì)堿金屬向氣相中的釋放；較高的熱解溫度、煤中礦物質(zhì)的存在以及較小煤粒徑均有利于堿金屬K/Na固定在共熱解焦中。 (3)兩段式流化床實驗表明,生物質(zhì)堿金屬主要通過氣-固方式被煤焦固定。 (4)堿金屬K和Na表現(xiàn)出幾乎一致的釋放規(guī)律,二者之間只有量的差別,在釋放規(guī)律上沒有不同。 (5)熱重分析表明：700℃共熱解焦比1000℃共熱解焦氣化速率快,800℃共熱解焦和900℃共熱解的氣化速率介于二者之間；粒徑的不同對于焦的氣化速率沒有影響；共熱解焦氣化反應性與焦中堿金屬的含量成正比關(guān)系,表明熱解過程中生物質(zhì)釋放的堿金屬對于煤氣化過程具有催化作用。
【關(guān)鍵詞】：共熱解 堿金屬 遷移 催化
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TQ530.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目錄8-11
• 符號說明11-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 煤/生物質(zhì)氣化技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題12-17
• 1.1.1 煤氣化技術(shù)現(xiàn)狀及存在的問題12-14
• 1.1.2 生物質(zhì)氣化研究現(xiàn)狀及存在的問題14-15
• 1.1.3 煤與生物質(zhì)共氣化研究現(xiàn)狀及存在的問題15-17
• 1.2 煤/生物質(zhì)氣化過程中堿金屬問題的研究現(xiàn)狀17-20
• 1.2.1 煤氣化過程中堿金屬問題的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.2 生物質(zhì)氣化過程中堿金屬問題的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.3 煤與生物質(zhì)共氣化過程中堿金屬問題的研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 煤/生物質(zhì)焦氣化反應動力學研究20-25
• 1.3.1 煤焦氣化反應動力學研究現(xiàn)狀20-24
• 1.3.2 生物質(zhì)焦樣氣化反應動力學研究現(xiàn)狀24-25
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容25-26
• 第二章 實驗原料、裝置和方法26-36
• 2.1 實驗原料和裝置26-30
• 2.1.1 實驗原料26-27
• 2.1.2 實驗裝置及熱解過程27-30
• 2.2 樣品的制備、分析和檢測方法30-34
• 2.2.1 酸洗煤樣及生物質(zhì)樣的制備方法30-31
• 2.2.2 煤焦及生物質(zhì)焦的制備方法31
• 2.2.3 微波消解方法31
• 2.2.4 樣品中堿金屬K和Na含量的測定方法31-33
• 2.2.5 煤焦比表面積和孔徑分布的測定33
• 2.2.6 半焦CO_2氣化反應實驗33-34
• 2.3 堿金屬釋放量的計算方法34-36
• 第三章 煤與生物質(zhì)共熱解過程堿金屬遷移規(guī)律及其影響因素36-50
• 3.1 單一樣品熱解過程堿金屬的釋放規(guī)律36-39
• 3.1.1 原煤隨熱解溫度變化堿金屬的釋放規(guī)律36-37
• 3.1.2 酸洗煤隨熱解溫度變化堿金屬的釋放規(guī)律37-38
• 3.1.3 生物質(zhì)隨熱解溫度變化堿金屬的釋放規(guī)律38-39
• 3.2 煤與生物質(zhì)共熱解過程堿金屬的釋放規(guī)律39-41
• 3.2.1 煤與生物質(zhì)共熱解過程堿金屬遷移方向39-40
• 3.2.2 煤與生物質(zhì)共熱解過程堿金屬遷移方式40-41
• 3.3 共熱解過程堿金屬遷移規(guī)律的影響因素41-44
• 3.3.1 溫度的影響41-42
• 3.3.2 煤中礦物質(zhì)的影響42-43
• 3.3.3 煤粒徑的影響43-44
• 3.4 共熱解焦氣化反應性對比44-47
• 3.5 堿金屬催化氣化貢獻47-48
• 3.6 本章小結(jié)48-50
• 第四章 煤焦與生物質(zhì)焦共氣化過程動力學分析50-66
• 4.1 固定碳轉(zhuǎn)化率及反應性指數(shù)計算方法50
• 4.1.1 固定碳轉(zhuǎn)化率計算方法50
• 4.1.2 反應性指數(shù)計算方法50
• 4.2 內(nèi)外擴散影響的消除實驗50-54
• 4.2.1 外擴散影響的消除51-52
• 4.2.2 內(nèi)擴散影響的消除52-54
• 4.3 煤焦與生物質(zhì)半焦在二氧化碳氣氛下共氣化反應性影響因素研究54-58
• 4.3.1 焦樣反應速率隨碳轉(zhuǎn)化率的變化規(guī)律54-57
• 4.3.2 焦樣反應速率隨混合焦摻混比例的變化規(guī)律57-58
• 4.4 煤焦與生物質(zhì)半焦在二氧化碳氣氛下共氣化反應動力學58-64
• 4.4.1 氣化反應動力學模型的選擇58-61
• 4.4.2 動力學參數(shù)計算61-62
• 4.4.3 反應性指數(shù)R62-63
• 4.4.4 煤焦與生物質(zhì)焦共氣化協(xié)同效應探討63-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第五章 總結(jié)66-68
• 參考文獻68-76
• 致謝76-78
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 于遵宏,龔欣,沈才大,孫杏元,曹恩洪,肖克儉;加壓下煤催化氣化動力學研究[J];燃料化學學報;1990年04期

2 余春江,駱仲泱,張文楠,方夢祥,周勁松,岑可法;堿金屬及相關(guān)無機元素在生物質(zhì)熱解中的轉(zhuǎn)化析出[J];燃料化學學報;2000年05期

3 黃戒介,房倚天,王洋;現(xiàn)代煤氣化技術(shù)的開發(fā)與進展[J];燃料化學學報;2002年05期

4 向銀花,王洋,張建民,房倚天,董眾兵;加壓下中國典型煤二氧化碳氣化反應的熱重研究[J];燃料化學學報;2002年05期

5 李依麗,吳幼青,高晉生;幾種天然礦物脫除高溫氣體中堿蒸氣研究[J];燃料化學學報;2003年01期

6 陳安合;楊學民;林偉剛;;生物質(zhì)熱解和氣化過程Cl及堿金屬逸出行為的化學熱力學平衡分析[J];燃料化學學報;2007年05期

7 衛(wèi)小芳;劉鐵峰;黃戒介;房倚天;王洋;;澳大利亞高鹽煤中鈉在熱解過程中的形態(tài)變遷[J];燃料化學學報;2010年02期

8 張力;彭錦;楊仲卿;;CO_2氣氛下劣質(zhì)煤氣化及動力學特性實驗研究[J];熱能動力工程;2012年03期

9 漢春利,張軍,顏崢,劉坤磊,徐益謙,陳逸，

本文編號：434178