助熔劑在煤氣化過程中的作用及其機理.pdf

1、隨著國內(nèi)一次能源供應(yīng)的日益緊張，高灰熔融性溫度(灰熔點)大于1500℃的劣質(zhì)煤高效利用備受關(guān)注。目前，煤氣化技術(shù)向著高溫高壓發(fā)展，液態(tài)排渣氣化技術(shù)逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。氣流床氣化技術(shù)對煤種適應(yīng)性強，拓寬了煤種的利用范圍，特別是可以氣化含灰量較高的煤種。但是為滿足液態(tài)排渣氣化技術(shù)對灰熔點的要求，一些具有高灰熔點溫度的煤，必須先有效地降低其灰熔點。我國高灰點煤炭資源儲量較大，其中灰熔點大于1500℃的煤占煤炭總資源的50％，若該資源能合理高效利

2、用不僅能提高煤炭利用率，還能緩解我國能源緊張的局面。
　　 為解決上述需求，本研究以煤灰中主要氧化物為研究對象，通過CaO-A12O3-Si02三相圖分析，模擬煤灰(不同硅鋁比值混合物)實驗等化學(xué)方法，得出動熔劑降低煤灰熔點的作用機理，聯(lián)和XRD和TG-DSC表征手段得到和化學(xué)方法一致的規(guī)律。依據(jù)這一機理，添加相同助熔劑降低實際煤灰熔點和模擬煤灰熔點獲得相同的規(guī)律，即降低煤灰熔融性溫度的一般規(guī)律是通過調(diào)節(jié)煤灰中主要氧化物含量變化

3、，促使體系形成三元或多元的低共熔點礦物。在降低煤灰熔點實驗中，也獲得了兩種使煤的灰熔點達到理想溫度的高效助熔劑。為了考察加入助熔劑后煤的氣化反應(yīng)特性，利用耐弛同步熱分析儀研究了兩種高效助熔劑對煤焦氣化反應(yīng)性及煤氣組成的影響規(guī)律。得到以下主要結(jié)論：
　　 1)XRD和TG-DSC聯(lián)合表征探明，煤灰受熱溫度高于1000℃，偏高嶺石等礦物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化成石英和莫來石等高熔點礦物質(zhì)是造成原煤灰熔點過高的主要原因。通過添加助熔劑與煤灰中礦物質(zhì)

4、反應(yīng)生成三元或四元的低共熔體能有效降低煤的灰熔點。
　　 2)灰中硅鋁比值在2.33時，通過添加助熔劑調(diào)節(jié)酸堿比值到0.82-1.50之間或添加生物質(zhì)調(diào)節(jié)煤灰中的硅鋁比值到2.15-2.60之間，煤灰熔融性溫度均可降低至1350℃以下，完全達到液態(tài)排渣氣化技術(shù)對灰熔點的要求。
　　 3)在煤灰和模擬煤灰中添加不同助熔劑降低煤灰熔點的規(guī)律一致，即在灰中添加堿性氧化物Na20、CaO和Fc203任一單一助熔劑均能降低煤灰熔點

5、，且助熔效果為Na2O>CaO>Fe2O3．另外不同比例的CaO和Fe2O3復(fù)合助熔劑也可以有效降低煤灰熔融性溫度，CaO和Fe2O3之間存在協(xié)同效應(yīng)，且最佳的復(fù)合比為3:1(質(zhì)量比)。
　　 4)在相同氣化溫度下，具有較高變質(zhì)程度的東山煤的氣化反應(yīng)活性顯著高于中等變質(zhì)程度韻西山煤，鈉基和復(fù)合助熔劑都對二者的煤氣化反應(yīng)起到催化作用。但鈉基助熔劑的催化能力強于復(fù)合助熔劑。添加助熔劑后兩個煤的氣化反應(yīng)活性太小與原煤的順序一致，但是由