不同煤種水煤漿與黑液水煤漿在常壓和加壓條件下的氣化特性.pdf

1、我國(guó)是一個(gè)多煤少油的國(guó)家，在世界資源日益匱乏的今天，發(fā)展煤氣化事業(yè)對(duì)我國(guó)的能源安全和可持續(xù)發(fā)展顯得尤其重要，水煤漿氣化技術(shù)是大規(guī)模煤氣化技術(shù)的一種。造紙黑液是重要的工業(yè)污染源之一，對(duì)黑液的資源化利用具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的雙重意義，本文利用造紙黑液作水煤漿添加劑配制的黑液水煤漿，也是對(duì)黑液資源化利用的一種嘗試。 為了使研究的結(jié)果更具有廣泛的代表性和說(shuō)服力，本文選取三種不同煤階的煤種，配制成普通水煤漿(Coal Black Slurry，

2、CWS)和黑液水煤漿(Coal Black Liquor Slurry，CBLS)，然后制焦(第二章)；做它們?cè)诓煌瑴囟认碌腃-CO2等溫?zé)嶂卦囼?yàn)(第三章)和不同壓力下的升溫?zé)嶂卦囼?yàn)(第四章)；使用電鏡掃描、紅外光譜分析、氣化殘?jiān)黊RD分析從微觀角度對(duì)它們進(jìn)行研究(第五章)。 對(duì)六種煤焦不同溫度下的C-CO2等溫?zé)嶂卦囼?yàn)發(fā)現(xiàn)，煤階不是氣化反應(yīng)特性唯一決定因素，煤中礦物質(zhì)中的Ca、Fe離子量對(duì)氣化特性的影響更為重要，Ca、Fe離子

3、的催化作用主要表現(xiàn)在低溫階段，在高溫階段含Ca、Fe離子的礦物質(zhì)可能發(fā)生熔融重組而失去催化性，這種催化“中毒現(xiàn)象”也是造成黑液水煤漿焦高溫下催化效果凸顯的原因。氣化效果隨著溫度的提高而提高，1150℃的氣化結(jié)果和1200℃的氣化結(jié)果兩者的差別不大，這說(shuō)明1200℃左右是低溫區(qū)(動(dòng)力控制區(qū))向高溫區(qū)(擴(kuò)散控制區(qū))轉(zhuǎn)變的過(guò)渡區(qū)域，活化能的計(jì)算結(jié)果證明了這一點(diǎn)。 對(duì)六種煤焦不同壓力下的C-CO2升溫?zé)嶂卦囼?yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1000℃下提高

4、壓力并不能使各煤焦的碳轉(zhuǎn)化率得到線性提高，這種結(jié)果可能是低溫下的“二次凝結(jié)”造成的。普通水煤漿焦和黑液水煤漿焦的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，“二次凝結(jié)”對(duì)多灰煤配置的黑液水煤漿焦的影響很大，對(duì)少灰低階煤的影響很小。 對(duì)其中一種煤的黑液水煤漿焦和普通水煤漿焦進(jìn)行電鏡掃描分析，發(fā)現(xiàn)黑液水煤漿焦的表面分布著許多“珍珠”狀的“斑點(diǎn)”，可能是黑液中堿金屬造成的活化中心點(diǎn)，另外，與CBLS焦的“團(tuán)簇”形態(tài)不同，CWS焦呈現(xiàn)“散態(tài)板狀”；筆者認(rèn)為這種黑

5、液中的堿金屬和原煤中的礦物質(zhì)相互作用形成的“團(tuán)簇”形態(tài)，是造成低溫下黑液中堿金屬催化效果不好的原因之一。比較六種煤焦的紅外光譜圖，發(fā)現(xiàn)同一種煤配置的CWS和CBLS焦之間的差別很小，但是不同煤種配制的CWS和CBLS焦之間存在一定的差別，主要表現(xiàn)在C-O官能團(tuán)(1050cm-1左右處)的峰值上，澳大利亞煤配制的CWS和CBLS焦的C-O官能團(tuán)峰值明顯大于新汶煤和大會(huì)戰(zhàn)煤。而XRD圖觀察到高溫區(qū)煤焦中的含Ca、Fe，Na、K離子礦物質(zhì)發(fā)生