生物质中碱金属对煤气化过程促进作用的分析化学工程与技术专业论文.docxVIP

声 声 明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究 做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的 法律责任由本人承担。 论文作者签名： ．焦堡垩 日期： 伽1譬、‘．1 Z 关于学位论文使用权的说明 本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其 中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印 件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文； ③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的， 复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内 容(必威体育官网网址学位论文在解密后遵守此规定)。 签 名：一主圣件乎 日期： 训P．∥，／2- 导师签名： 韵知 日期： z汐心．{；，l z 万方数据 太原理工大学硕士研究生学位论文 太原理工大学硕士研究生学位论文 生物质中碱金属对煤气化过程促进作用的分析 摘要 富含碱金属的秸秆类生物质在与无烟煤共气化的过程中，由于两种原 料具有显著差异的热化学历程，生物质灰与煤焦共存的状态是整个气化过 程中的必然阶段。本课题着重从生物质中所富含的碱金属出发，研究了生物 质及其灰对无烟煤的催化作用以及对煤灰熔融特性的影响。 本论文选取晋城无烟煤和水稻秸秆作为实验原料，利用固定床反应器， 研究了添加20 wt％生物质的混合物料在1100 oC，以C02为气化剂的共气 化过程中，不同气化时间下所得焦样中碱金属含量的变化，通过X射线衍 射仪(XRD)和拉曼光谱分析了碱金属对煤中矿物质转变的影响、对煤焦结 构及反应性的影响等问题。在此基础上，通过热重分析仪(TGA)，参考化 学分馏法对生物质灰中碱金属进行分类，研究了生物质灰中不同形态碱金 属对煤焦的催化作用；进一步探讨了生物质的添加对晋城煤灰熔融特性的 影响，并对其助熔机理进行了探究。 得到了以下主要结论： 1．水稻秸秆在1 100 oC下气化时3 min已经气化成灰，质量不再变化。 与无烟煤共气化过程中，气化残留物中碱金属含量在1—7 min之间有所升高； 残留物中增加的碱金属主要以水溶态和有机态形式存在，具有较强的催化 能力，因此残留物的气化反应性变好。 2．煤气化过程中煤焦的有序化程度随着气化时间的延长不断增加。而 生物质的添加减慢了其有序化进程。 3．共气化反应初期，Si02与C反应生成SiC的过程中会产生气相SiO， 适当的接触时间使得SiO与生物质中的碱金属结合生成了不稳定的透长石 ((K，Na)(Si3AI)08)，从而导致共气化残留物中碱金属含量增加。而后，透长 万方数据 太原理工大学硕士研究生学位论文石分解消失，部分碱金属转变为气相，剩余碱金属转变为钠长石、钙长石等 太原理工大学硕士研究生学位论文 石分解消失，部分碱金属转变为气相，剩余碱金属转变为钠长石、钙长石等 物质保留在气化灰中。 4．热重实验表明：当生物质灰的添加比例小于40 wt％时，煤焦的气化 转化率随着生物质灰添加比例的增大而增大；当添加比例为50 wt％时，残 余物发生熔融。生物质灰中水溶态碱金属盐和盐酸不溶态碱金属氧化物是 催化煤焦气化的活性组分；煤中矿物质的存在减弱了生物质灰的催化作用， 而CaC03的添加可以抑制该阻碍作用。 5．在弱还原气氛下，20 wt％的生物质添加量可以使高灰熔点的晋城煤 熔融温度降低到1350 oC左右。生物质的加入使得煤灰中碱性组分增加，从 而导致长石类物质生成，并易于与莫来石、石英等难熔组分形成低温共熔物， 从而导致煤灰熔点降低。 关键词：晋城无烟煤，水稻秸秆，生物质灰，催化气化，煤灰熔融性 万方数据 太原理工大学硕士研究生学位论文INVESTIGATION 太原理工大学硕士研究生学位论文 INVESTIGATION 0F PROMOTING EFFECT 0F ALKALI METALS IN BIOⅣ【ASS DURING COAL GASIFICATION PROCESS AB STRACT During the CO—gasification process of rice straw and anthracite，the significant difference of thermal chemical characteristics between the two different raw materials will lead to biomass ash and coal char coexistence，which is an inevitable stage during CO·gasification．T