CO2氣氛下高灰分劣質(zhì)煤氣化特性研究.pdf

1、我國煤炭的特點是高灰分、高硫，全國原煤平均灰分含量23.6％左右，平均硫分含量1.1％左右。特別是在西南地區(qū)，灰、硫的含量更高。隨著國內(nèi)燃料用煤的日益緊張，劣質(zhì)煤的高效利用引起廣泛關(guān)注。當(dāng)前新型煤化工行業(yè)蓬勃發(fā)展，煤炭氣化作為煤化工行業(yè)的龍頭和關(guān)鍵技術(shù)，因其能夠顯著提高煤炭利用效率，減少煤炭直接燃燒的污染排放，而受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。目前國內(nèi)外針對劣質(zhì)煤氣化特性的研究并不多見，在結(jié)合國內(nèi)煤炭資源具體情況、企業(yè)實際需求的情況下，加大對于煤化

2、工行業(yè)技術(shù)的理論和試驗研究，尤其是劣質(zhì)煤熱解、氣化特性試驗研究，具有重要學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價值。
　　 本文在深入分析煤炭氣化研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，首先研究了高灰分低熱值劣質(zhì)煤的CO2氣化特性。利用熱重分析儀研究了取自重慶南桐和松藻煤礦的兩種劣質(zhì)煤炭氣化特性，包括升溫速率、粒徑、灰含量對氣化反應(yīng)的影響，計算出了相應(yīng)的表觀活化能和指前因子，并分析求解了煤炭CO2氣化反應(yīng)的動力學(xué)參數(shù)和模型。針對煤樣高灰分的特性，通過酸洗脫灰、精煤浸漬等

3、方法，研究了煤灰分中三種典型金屬離子Na+、Ca2+、Fe3+對于煤樣氣化反應(yīng)性的影響。另外，在自行設(shè)計的固定床氣化反應(yīng)器上，進(jìn)行了不同氣化溫度和氣化劑濃度下南桐劣質(zhì)煤樣的氣化試驗，并利用氣相色譜儀分析了不同反應(yīng)條件下產(chǎn)氣組分和熱值，對比分析探討了劣質(zhì)煤CO2氣化及O2/H2O氣化產(chǎn)氣特性。
　　 研究結(jié)果表明，升溫速率和煤粉的粒徑對煤的CO2氣化有重要影響。隨升溫速率的升高或者煤樣粒徑減小，樣品活化能在降低；南桐劣質(zhì)煤樣CO2

4、氣化反應(yīng)級數(shù)取1.0時，動力學(xué)參數(shù)線性擬合效果最佳，而松藻劣質(zhì)煤樣則在n=1.2時擬合效果最佳；通過對兩種高灰分劣質(zhì)煤粉的CO2氣化反應(yīng)動力學(xué)指前因子A及反應(yīng)活化能E的線性擬合發(fā)現(xiàn)，lnA與E存在著lnA=a·E+b的線性關(guān)系，即指前因子和活化能之間存在著動力學(xué)補償效應(yīng)。煤灰分對氣化反應(yīng)表現(xiàn)出一定催化作用。隨著灰煤比的增加，氣化反應(yīng)速率常數(shù)在增加，反應(yīng)速率加快。
　　 研究結(jié)果還表明，高灰分煤樣中的無機(jī)鹽金屬離子Na+、Ca2+

5、、Fe3+對于煤炭Co2氣化反應(yīng)催化作用明顯，能有效降低氣化反應(yīng)活化能，提升反應(yīng)速率，降低反應(yīng)溫度。氣化反應(yīng)DTG曲線氣化失重峰在煤樣浸漬金屬離子后均向低溫區(qū)發(fā)生偏移，氣化失重速率明顯加快，失重峰值對應(yīng)溫度下降幅度在100℃左右，氣化反應(yīng)更加劇烈。對比三種金屬離子，對于煤樣CO2氣化反應(yīng)的催化作用：Ca2+>Fe3+>Na+。
　　 固定床氣化試驗研究的結(jié)果表明，劣質(zhì)煤CO2氣化活性很低，產(chǎn)氣熱值不高，碳轉(zhuǎn)化率低。采用O2/H2