【摘要】：新疆準(zhǔn)東高鈉煤的清潔高效利用越來越重要。本文利用SDT-Q600熱重分析儀對高鈉煤煤焦CO_2氣化及其混煤燃燒的反應(yīng)性進(jìn)行了實(shí)驗研究,同時采用簡化的一級半經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛯Ω哜c煤煤焦CO_2氣化及其混煤燃燒的動力學(xué)進(jìn)行了理論分析。首先,本文通過對高鈉煤萃取、脫灰、負(fù)載堿金屬鈉的化合物,利用熱重分析儀探究了熱解條件、氣化條件、高鈉煤中不同成份的鈉、灰分及外加堿金屬鈉對高鈉煤煤焦CO_2氣化反應(yīng)性的影響。有以下結(jié)論:熱解終溫、熱解升溫速率、熱解停留時間相互作用,綜合影響煤焦CO_2氣化反應(yīng)性;當(dāng)氣化溫度逐漸上升時,煤焦CO_2氣化反應(yīng)性越來越好,但存在一個氣化溫度的極值1150℃,當(dāng)氣化溫度超過這個值時,煤焦氣化反應(yīng)性略有下降;水溶性鈉、酸溶性鈉對煤焦CO_2氣化反應(yīng)有阻礙作用;脫灰能提高煤焦CO_2氣化反應(yīng)性;外加Na Cl、Na OH對煤焦CO_2氣化反應(yīng)有著顯著的催化效果,在1100℃之前,Na Cl的催化效果略好于Na OH,在1100℃之后,Na OH的催化效果好于Na Cl。其次,本文選取高鈉煤和某電廠的兩種煙煤為研究對象,以質(zhì)量為基準(zhǔn),將高鈉煤按照5%、10%、15%、20%與兩種煙煤摻混制成混煤煤樣,采用熱重分析儀探究了高鈉煤及其混煤的燃燒特性。有以下結(jié)論:當(dāng)升溫速率上升時,高鈉煤著火溫度下降,揮發(fā)分釋放峰溫度區(qū)間延遲;高鈉煤的加入促進(jìn)了混煤燃燒,但當(dāng)高鈉煤摻燒比例上升至15%時,這種促進(jìn)趨勢有所減緩。最后,本文在考慮升溫速率的情況下,運(yùn)用簡化的一級半經(jīng)驗?zāi)Ｐ颓笕×烁哜c煤煤焦CO_2氣化和混煤燃燒的動力學(xué)參數(shù)。主要結(jié)論有:氣化溫度的增加會使高鈉煤煤焦CO_2氣化反應(yīng)的活化能減小,但存在一個氣化溫度的上限1150℃,當(dāng)超過這個上限時,繼續(xù)增加氣化溫度,反而會使活化能有所增加;脫灰后外加不同形式的堿金屬鈉均可以降低高鈉煤煤焦CO_2氣化反應(yīng)的活化能,脫灰+Na OH煤的活化能小于脫灰+Na Cl煤,也從動力學(xué)方面說明了Na OH的催化效果好于Na Cl;對于混煤燃燒而言,高鈉煤的加入使混煤的活化能、指前因子均明顯降低;但當(dāng)高鈉煤摻燒比例上升至15%時,混煤活化能和指前因子降低的趨勢均有所減緩。
【圖文】：

高鈉煤原煤在不同的熱解條件下制焦，對所得焦樣在不同的氣化條件下氣化，采用控制變量法，探究熱解、氣化條件對高鈉煤煤焦 CO2氣化反應(yīng)性的影響。2.1 實(shí)驗方案2.1.1 煤樣的選取本文選取新疆準(zhǔn)東一帶的高鈉煤為研究對象，將其經(jīng)過研磨、篩分制成粒徑為 120~200 目的煤樣。其工業(yè)分析、元素分析和灰成分分析見表 2-1。表 2-1 高鈉煤工業(yè)分析、元素分析和灰成分分析煤種工業(yè)分析 /% 元素分析 /%高鈉煤 7.31 10.29 30.27 52.13 75.19 3.69 15.62 0.61 2.15灰成分分析 /%SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO TiO2K2O Na2O SO322.85 17.72 7.85 25.20 3.20 2.12 0.33 3.67 16.75

從圖2-2 我們可以看到，在氣化初期大約有 10%左右的失重，這可能是由于經(jīng)熱解制得的焦樣中含有少量水分和少量揮發(fā)分的緣故。隨著氣化反應(yīng)的進(jìn)行，煤焦質(zhì)量逐漸減少，在 40min 到 50min 這個時間段內(nèi)，煤焦質(zhì)量減少的最為劇烈，隨后不在變化。這是由于當(dāng)氣化溫度達(dá)到一定值后，煤焦會與 CO2發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生的一系列氣態(tài)產(chǎn)物會逸出，而最終剩余不參加反應(yīng)的灰分，，其質(zhì)量不在改變。DTG 曲線描述的是煤焦質(zhì)量對時間的微分，也就是氣化過程中氣態(tài)產(chǎn)物逸出的劇烈程度。從圖 2-2 中可以看出，氣化初期，DTG 曲線有個小小的峰值，其對應(yīng)的是 TG 曲線剛開始的失重。隨著反應(yīng)的進(jìn)行
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ530.2

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本文編號：2626609