南露天矿煤的催化气化特性研究

发布时间：2020-08-01 17:19

【摘要】：南露天矿煤是准东煤田的五大矿区之一,其所在的准东煤田是我国近来探明的最大煤田。随着《中美气候变化联合声明》的签订,解决好煤炭的利用问题,尤其是准东煤的使用问题,对我国治理环境问题具有重大的意义。实现煤炭清洁利用的最有效方法之一是煤气化技术,以煤气化技术为基础的IGCC更是未来电厂发展的必然方向之一。借助SDT Q600差示扫描量热与热重分析仪,通过恒温热重法,对南露天矿煤进行催化气化的实验研究,本文分别研究催化剂K_2CO_3和Ca(OH)_2的加载量以及加载方法—研磨、浸渍、高温高压条件—对南露天矿煤催化气化的影响,然后对比了不同催化剂在相同条件下的气化差异性,并作出分析。最后,通过引入一种新的计算方法—等效转化率法—来确定南露天矿煤的气化动力学模型,并采用这种方法来计算加入两种催化剂后南露天矿煤的活化能大小。研究表明:南露天矿煤在制焦温度低于800℃时,表现出的气化反应速率趋势与温度高于850℃的会有明显的差异,且当制焦温度为800℃时,气化反应速率最快;制焦停留时间会影响煤焦孔结构发生变化,当制焦时间为30min时煤焦反应速率最高,说明其反应活性最高;升温速率对煤焦的反应速率影响是可以忽略不计;对于CH而言,催化剂混合越充分,催化速率越快,按照气化速率从大到小的加载方法为:高温法浸渍法研磨法;而钾具有强的移动性,使其表现出与钙不同的特性,即气化速率按照从大到小的加载方法为:研磨法高温法浸渍法;当加入相同剂量的催化剂时,CK的DTG曲线图中峰谷宽度要比CH的峰谷宽度宽;当催化剂的量小于1.7%时,钙的催化气化反应速率要高于钾的催化气化反应速率;当催化剂的量大于3.2%时,钾的催化气化反应速率要高于钙的催化气化反应速率;借助等效转化率法得出,适合描述南露天矿煤的气化反应动力学模型为均相模型。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ546
【图文】：

催化气化,机理,反应机理,金属催化

23微孔的开辟、交联和微孔表面积的减小。气化机理)金属的催化气化反应机理如下:M2CO3+2C=2M+3CO 2M+2H2O=2MOH+H22MOH+CO=M2CO3+H2CO+H2O=CO2+H2：C+H2O=CO2+2H2知，碱(土)金属催化活性的强弱主要取决于活性中间体 MOH 生Jan Kopyscinski 等[38]在研究无灰煤在CO2和N2氛围下的K2CO3的种碳酸钾的催化气化机理，其理论更加完善，反应机理如图 1-

对比实验,空白

方式分别为空气预热和加热水变为蒸汽，热回收率低[73]，可以以其为热载体进行煤气化。富氧燃烧的烟气中二氧化碳含量是普通锅炉燃烧产生烟气中二氧化碳的含量的 1.5~2 倍，约 12~13%。可以将烟气直接进行煤气化。这不仅提高了锅炉效率，还实现了煤的清洁高效利益，更重要的是为减少二氧化碳排放提供了一条重要的思路。但由前面的实验结果可知，在 750℃下进行煤的直接气化，气化速率是很低的，大约完成 50%的气化煤样需要约 70min。所以，为了需要提高煤的气化速率，本实验采用添加催化剂法。在前面的实验过程中，已经确定了本实验研究的煤气化过程属于表面动力学控制过程，温度也已经确定。要提高煤气化的气化反应速率，添加催化剂是一个有效的途径。南露天矿煤中的 Na 含量很高，属于高钠煤，所以本实验拟添加的催化剂为 Ca(OH)2和 K2CO3，二者均为典型的碱土金属和碱金属。为了排除在气化过程中 Ca(OH)2和 K2CO3本身重量的变化，本实验特别做了Ca(OH)2和 K2CO3的空白对比实验，实验结果如图 3-8、图 3-9 所示：

【参考文献】