【摘要】：南露天礦煤是準東煤田的五大礦區(qū)之一,其所在的準東煤田是我國近來探明的最大煤田。隨著《中美氣候變化聯(lián)合聲明》的簽訂,解決好煤炭的利用問題,尤其是準東煤的使用問題,對我國治理環(huán)境問題具有重大的意義。實現(xiàn)煤炭清潔利用的最有效方法之一是煤氣化技術(shù),以煤氣化技術(shù)為基礎(chǔ)的IGCC更是未來電廠發(fā)展的必然方向之一。借助SDT Q600差示掃描量熱與熱重分析儀,通過恒溫熱重法,對南露天礦煤進行催化氣化的實驗研究,本文分別研究催化劑K_2CO_3和Ca(OH)_2的加載量以及加載方法—研磨、浸漬、高溫高壓條件—對南露天礦煤催化氣化的影響,然后對比了不同催化劑在相同條件下的氣化差異性,并作出分析。最后,通過引入一種新的計算方法—等效轉(zhuǎn)化率法—來確定南露天礦煤的氣化動力學(xué)模型,并采用這種方法來計算加入兩種催化劑后南露天礦煤的活化能大小。研究表明:南露天礦煤在制焦溫度低于800℃時,表現(xiàn)出的氣化反應(yīng)速率趨勢與溫度高于850℃的會有明顯的差異,且當制焦溫度為800℃時,氣化反應(yīng)速率最快;制焦停留時間會影響煤焦孔結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,當制焦時間為30min時煤焦反應(yīng)速率最高,說明其反應(yīng)活性最高;升溫速率對煤焦的反應(yīng)速率影響是可以忽略不計;對于CH而言,催化劑混合越充分,催化速率越快,按照氣化速率從大到小的加載方法為:高溫法浸漬法研磨法;而鉀具有強的移動性,使其表現(xiàn)出與鈣不同的特性,即氣化速率按照從大到小的加載方法為:研磨法高溫法浸漬法;當加入相同劑量的催化劑時,CK的DTG曲線圖中峰谷寬度要比CH的峰谷寬度寬;當催化劑的量小于1.7%時,鈣的催化氣化反應(yīng)速率要高于鉀的催化氣化反應(yīng)速率;當催化劑的量大于3.2%時,鉀的催化氣化反應(yīng)速率要高于鈣的催化氣化反應(yīng)速率;借助等效轉(zhuǎn)化率法得出,適合描述南露天礦煤的氣化反應(yīng)動力學(xué)模型為均相模型。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ546
【圖文】：

23微孔的開辟、交聯(lián)和微孔表面積的減小。氣化機理)金屬的催化氣化反應(yīng)機理如下:M2CO3+2C=2M+3CO 2M+2H2O=2MOH+H22MOH+CO=M2CO3+H2CO+H2O=CO2+H2：C+H2O=CO2+2H2知，堿(土)金屬催化活性的強弱主要取決于活性中間體 MOH 生Jan Kopyscinski 等[38]在研究無灰煤在CO2和N2氛圍下的K2CO3的種碳酸鉀的催化氣化機理，其理論更加完善，反應(yīng)機理如圖 1-

方式分別為空氣預(yù)熱和加熱水變?yōu)檎羝�，熱回收率低[73]，可以以其為熱載體進行煤氣化。富氧燃燒的煙氣中二氧化碳含量是普通鍋爐燃燒產(chǎn)生煙氣中二氧化碳的含量的 1.5~2 倍，約 12~13%。可以將煙氣直接進行煤氣化。這不僅提高了鍋爐效率，還實現(xiàn)了煤的清潔高效利益，更重要的是為減少二氧化碳排放提供了一條重要的思路。但由前面的實驗結(jié)果可知，在 750℃下進行煤的直接氣化，氣化速率是很低的，大約完成 50%的氣化煤樣需要約 70min。所以，為了需要提高煤的氣化速率，本實驗采用添加催化劑法。在前面的實驗過程中，已經(jīng)確定了本實驗研究的煤氣化過程屬于表面動力學(xué)控制過程，溫度也已經(jīng)確定。要提高煤氣化的氣化反應(yīng)速率，添加催化劑是一個有效的途徑。南露天礦煤中的 Na 含量很高，屬于高鈉煤，所以本實驗擬添加的催化劑為 Ca(OH)2和 K2CO3，二者均為典型的堿土金屬和堿金屬。為了排除在氣化過程中 Ca(OH)2和 K2CO3本身重量的變化，本實驗特別做了Ca(OH)2和 K2CO3的空白對比實驗，實驗結(jié)果如圖 3-8、圖 3-9 所示：

【參考文獻】

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本文編號：2777764