煤与玉米秸秆共气化的特性研究

发布时间：2020-10-10 01:40

　　 选择玉米秸秆与无烟煤为原料,在循环流化床中进行空气-水蒸气共气化试验,采用预热装置将气化剂(空气、水蒸气)由常温加热至500℃,研究不同气化温度、气化剂类型、水蒸气/物料质量比(S/B)及生物质掺混比对气化燃气组分和热值、气化效率及碳转率等指标的影响,并对不同反应条件下气化残渣采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDX)及X射线衍射(XRD)等进行形貌及组分分析,研究煤与玉米秸秆在流化床中共气化的特性。实验结果如下:(1)热重分析共热解实验,玉米秸秆的热解温度段为237~375℃,失重峰出现在328℃附近;无烟煤热解温度段为512~741℃,失重峰出现在680℃附近;煤与玉米秸秆混合试样(掺混比例20%、40%、60%)的热解温度段为245~410℃,失重峰出现在349℃附近;表明玉米秸秆的加入可以较好地降低无烟煤热解温度,从而提高热解速率。(2)在800~1000℃气化温度段,无烟煤单独气化时950℃气化效率最高,为70.29%;玉米秸秆与无烟煤掺混比20%的混合试样850℃时气化效率最高,为74.68%。提高气化温度能促进气化反应中的裂解和重整反应,提高碳转化率及气化效率,但过高的温度会降低还原反应正反应速率。(3)与空气气化对比,使用空气-水蒸气气化,玉米秸秆与无烟煤掺混比20%时H_2含量显著增加,体积分数由1.80%增加到15.53%,结果表明通过添加水蒸气气化有利于提高反应气中氢产率。(4)玉米秸秆与无烟煤掺混比大于40%时会降低燃气热值及碳转化率。使用空气作气化剂,玉米秸秆与无烟煤掺混比20%时燃气热值最高为6125.14kJ·kg~(-1);空气-水蒸气作气化剂时,掺混比40%时燃气热值最高为5803.84 kJ·kg~(-1)。玉米秸秆的加入促进CO的生成,抑制CO2的生成。(5)对气化后的玉米秸秆及无烟煤灰分进行X射线衍射(XRD)分析,无烟煤灰分中主要出现SiO_2和Ca(Al_2Si_2O_8)两类衍射峰;玉米秸秆灰分中主要出现SiO_2、KAl(SO_4)_2,K_8(SO_4)(SO_3OH_6)和Ca(Al_2Si_2O_8)三类衍射峰。从物相上印证了玉米秸秆中的K、Ca元素以及无烟煤中的Ca元素会存在于共气化过程中,提高热解效率并催化焦油的二次分解从而促进共气化过程。
【学位单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

(c) Char-O2gasification图 1-2 煤焦气化反应机理图-2 Schematic demonstrations of char gasification reaction mec过程主要反应如下（苏德仁等,2012）： △rH1=-109k△rH2=-62.5 △rH3=162k： △rH4=119k反应： △rH5=-42k： △rH6=-87k应： △rH7=-206

图 2-2 流化床装置实物图Fig 2-2 Physical map of fluidized bed equipment（2）固定床气化实验装置固定床气化装置示意图见图 2-3，装置实物图见图 2-4。12345867Vent1.CO22.流量计 3.程序升温电炉 4.反应器 5.冷阱 6.脱硫塔 7.干燥塔 8.气相色谱仪图 2-3 固定床实验装置示意图

图 2-4 固定床装置实物图Fig.2-4 Physical map of fixed bed equipment3）气相色谱仪操作条件，见表 2-4。表 2-4 安捷伦 7820 气相色谱仪的工作条件Table 2-4 Work condition of The gas chromatography of Agilent 7820主要部件 条件色谱柱 毛细管柱(φ=0.53mm, l=30m)检测器 TCD载气 Ar柱流速 2mL/min柱箱温度 40℃检测器温度 200℃验方法品预处理

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本文编号：2834532