【摘要】：固態(tài)熱載體氣化工藝用于煤熱解進(jìn)行氣化所需的外部熱量,經(jīng)常采用沙粒、煤灰、半焦等作固態(tài)熱載體,該法加熱快速,熱載體與氣化產(chǎn)物易分離,產(chǎn)能大,有效避免傳統(tǒng)外熱式傳熱慢、產(chǎn)能小及內(nèi)熱式消耗部分氣化資源(燃燒氣化用煤)提供熱量的缺點(diǎn)；本文以銅渣資源利用和能量轉(zhuǎn)化為基本出發(fā)點(diǎn),結(jié)合余熱利用、催化具有的優(yōu)勢(shì),以煤為原料作氣化,對(duì)高溫銅渣去鐵尾渣催化煤氣化特性、反應(yīng)前后尾渣形貌特征及反應(yīng)催化機(jī)理進(jìn)行了探索研究。實(shí)驗(yàn)自行搭建的固態(tài)熱載體催化氣化裝置(固定床),以劣質(zhì)煤為氣化原料,銅渣去鐵尾渣為固態(tài)熱載體及催化劑,CO2為氣化劑,達(dá)到將劣質(zhì)煤提質(zhì)(提高熱值)的目的,實(shí)驗(yàn)考察了氣化溫度、煤粒度、熱解制焦的溫變速率和制焦終溫等條件對(duì)該實(shí)驗(yàn)氣化特性的影響。對(duì)五種高溫銅渣去鐵尾渣催化氣化煤作同氣化實(shí)驗(yàn)條件一致情況下的熱失重特性分析,計(jì)算得煤快速熱解段的表觀活化能為175.92kJ/mol,同等情況下,1～5號(hào)配渣煤樣的快速熱解段平均表觀活化能為154.66kJ/mol,較煤樣快速熱解活化能降低12.09%；1～5號(hào)配渣煤樣在弱氧氣化段的平均表觀活化能為15.08kJ/mol,相較煤樣半焦氣化段的表觀活化能(17.22 kJ/mol)降低12.39%,說明該尾渣催化氣化煤的效果顯著；高溫銅渣去鐵尾渣催化劣質(zhì)煤與CO2氣化實(shí)驗(yàn)得到示范指導(dǎo)方案：反應(yīng)器采用固定床,以劣質(zhì)煤為氣化原料,渣溫1200℃,煤粒度約40目,渣與煤混合質(zhì)量比1.8,N2氣氛,自然冷至1000℃保溫20min使煤完全成焦,后CO2氣氛(200ml/min)下,做1000-700℃控制降溫70min的產(chǎn)氣熱值(18.32MJ/m3)最高,屬于中值燃?xì)猓淮呋簹饣^程產(chǎn)生更多裂縫、微小孔,使得煤焦比表面積增大,加速煤焦與CO2的氣化速率；銅渣去鐵尾渣與混合焦化物的X射線衍射、掃描電鏡及能譜檢測(cè)分析：渣中的催化組分為硅鋁酸鈣(2CaO·Al2O3·SiO2),硅鋁酸鈣均勻分散于煤焦表面且晶體中硅鋁氧結(jié)構(gòu)可形成酸中心([SAO]H+),該過程發(fā)生于晶體中Ca2+吸附稠環(huán)芳烴,硅鋁基團(tuán)的負(fù)電性可使烷基側(cè)鏈C上一個(gè)氫質(zhì)子轉(zhuǎn)移到基團(tuán)鋁位上,形成酸中心(簡(jiǎn)寫[SAO]H+),利于烷基側(cè)鏈脫除,加速煤氣化進(jìn)程。本文提出了一種余熱利用與催化相結(jié)合提質(zhì)低活性劣質(zhì)煤的思路,其中催化氣化既可提高余熱利用率、一次性余熱利用又能避免廉價(jià)催化劑的循環(huán)性問題,對(duì)能源再利用的工業(yè)化進(jìn)程具有推進(jìn)意義。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ546

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