生物质灰对煤焦气化反应的影响

作     者：丁亮 张旭 魏佳乐 李文远 李伟鹏 王志青 房倚天 DING Liang;ZHANG Xu;WEI Jiale;LI Wenyuan;LI Weipeng;WANG Zhiqing;FANG Yitian

作者机构：西安石油大学化学化工学院陕西西安710065 中国科学院山西煤炭化学研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室山西太原030001 

出 版 物：《洁净煤技术》 (Clean Coal Technology)

年 卷 期：2024年第30卷第2期

页      面：72-83页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(21908176) 大学生创新创业训练计划资助项目(S202210705125) 

主　　题：生物质灰 煤催化气化 碱金属失活 钙基添加剂 气化反应动力学 

摘      要：生物质灰富含碱金属及碱土金属(AAEM),可作为天然催化剂应用于煤催化气化。生物质灰对煤焦气化反应促进作用也是生物质与煤共气化协同作用的本质原因。然而,生物质灰中AAEM在煤气化过程中会失活,失去部分催化作用。通过固定床热解及气化试验,结合XRD、Raman、XRF及BET等手段,分析了生物质灰种类、添加量、气化温度等因素对煤焦气化反应的影响。结果表明,生物质灰对煤焦气化反应催化作用与AAEM含量及存在形态相关。煤焦气化反应速率随小麦秸秆灰添加量增大而增大,小麦秸秆灰添加量达40%时,煤焦气化反应速率变化趋于平缓。气化反应前期,小麦秸秆灰对煤焦气化反应存在抑制作用;随转化率升高,在相同转化率下,温度越高,小麦秸秆灰催化作用越弱。为抑制小麦秸秆灰中K的失活,以蛋壳作为添加剂,探究了小麦秸秆灰与蛋壳的混灰对煤焦气化反应的影响。结果表明,25%小麦秸秆灰与5%蛋壳的混灰,可进一步增强小麦秸秆灰对煤焦气化反应催化作用。添加小麦秸秆灰使煤焦在气化过程中比表面积增大,孔隙结构丰富,石墨化程度减弱,无定形碳含量增加,气化反应活化能降低,气化反应速率增大。煤焦及添加小麦秸秆灰煤焦气化反应采用随机孔模型模拟效果最好。研究结果为生物质灰在煤催化气化中的应用提供参考。