煤中礦物質(zhì)對煤焦與H2O-CO2共氣化反應(yīng)特性的影響.pdf

1、CO2返爐替代部分水蒸氣用于碎煤加壓干法排灰氣化，是解決該氣化工藝含酚廢水排放問題的有效途徑。同時，CO2返爐也可在一定程度上緩解碳排放壓力。目前，關(guān)于煤焦與H2O/CO2共氣化反應(yīng)特性的研究還無法為工業(yè)試驗(yàn)以及工業(yè)生產(chǎn)提供有效的理論和數(shù)據(jù)支撐。因此，針對煤焦與H2O/CO2共氣化反應(yīng)特性的研究具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　本研究選取已用于碎煤加壓干法排灰氣化爐的伊寧煤作為研究對象，利用多氣氛綜合熱分析儀對煤焦與H2O/CO

2、2共氣化的反應(yīng)特性進(jìn)行了考察，研究發(fā)現(xiàn)共氣化反應(yīng)過程中協(xié)同效應(yīng)的出現(xiàn)與煤中礦物質(zhì)的催化作用密切相關(guān)。對煤進(jìn)行低溫灰化和灰分的XRD表征，進(jìn)一步確認(rèn)煤中礦物質(zhì)的種類。通過關(guān)聯(lián)逐級脫礦物質(zhì)煤焦的H2O/CO2共氣化反應(yīng)性與其中所含礦物質(zhì)的關(guān)系，深入分析了伊寧煤中方解石在共氣化反應(yīng)過程中的催化機(jī)理，并利用L-H動力學(xué)模型考察了原煤焦及脫礦物質(zhì)煤焦的共氣化反應(yīng)動力學(xué)。所得的主要結(jié)論如下:
　　(1)煤焦與H2O/CO2共氣化的反應(yīng)性總體上

3、隨著反應(yīng)溫度的升高而增加。但在氣化劑配比為H2O66.6％+CO233.3％時，800℃時的共氣化反應(yīng)性較850℃的高。而且，煤焦與不同H2O/CO2配比氣化劑的共氣化反應(yīng)性均高于與H2O或與CO2單一氣化劑的反應(yīng)性。以上結(jié)果表明，煤焦與H2O/CO2共氣化反應(yīng)過程中存在協(xié)同效應(yīng)。
　　(2)經(jīng)對比分析認(rèn)為，煤中礦物質(zhì)的催化作用是導(dǎo)致煤焦與H2O/CO2共氣化反應(yīng)出現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)的根本原因。為了明晰煤中礦物質(zhì)的固有形態(tài)，利用低溫灰化法

4、對煤中有機(jī)質(zhì)進(jìn)行脫除，獲得了礦物質(zhì)未發(fā)生轉(zhuǎn)變的低溫灰樣。經(jīng)XRD測試分析，結(jié)果表明，伊寧煤中礦物質(zhì)主要包括石英、高嶺石、六方鉀霞石、方解石、菱鐵礦和黃鐵礦。
　　(3)比較分析逐級脫礦物質(zhì)煤焦的共氣化反應(yīng)性與所含礦物質(zhì)種類的關(guān)系，確定煤中方解石的催化作用是煤焦與H2O/CO2共氣化反應(yīng)產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)的根本原因。方解石高溫分解生成的CaO可以同時吸附H2O和CO2到煤焦表面使之與碳發(fā)生氣化反應(yīng)，從而使得共氣化反應(yīng)速率遠(yuǎn)高于單一氣化劑下