劣质烟煤与生物质混合热解气化特性研究

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1、劣质烟煤与生物质混合热解气化特性研究重庆大学硕士学位论文(专业学位)学生姓名：周胡平指导教师：蒲舸教授学位类别：工程硕士（动力工程领域）重庆大学动力工程学院二O一五年五月StudyonCo-GasificationCharacteristicsofInferiorBituminouscoalandBiomassAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByZhouHu-

2、pingSupervisedbyProf.PuGeSpecialty:ME(PowerEngineeringField)CollegeofPowerEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2013重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要面对当前的能源危机和环境污染问题，将可再生的生物质能与煤炭资源结合利用具有重要的研究意义。煤与生物质共气化技术可以延长煤炭资源的使用，减少二氧化碳、硫氧化物及氮氧化物的排放量，在保护环境、减少化石能源消耗等方面具有重要意义。本文选取

3、劣质烟煤与生物质作为研究对象，采用非等温法研究了不同条件下的热解失重特性和动力学参数拟合求解，采用等温法研究了不同气化条件对混合半焦催化气化失重特性的影响。在自制的卧式固定床反应器上进行了共混合气化实验，研究了不同气化条件对富氧/蒸汽催化产气特性的影响。热解失重特性研究结果表明：煤与松木混合热解具有协同作用。三种碱金属添加剂对煤与松木混合热解促进作用从大到小为：K2CO3>CaO>Na2CO3。劣质烟煤中混入松木屑，增加了气化反应活性，反应速率更快。K2CO3对混合焦的气化反应起到了明显的促进作用，添加量在16.67%

4、达到最佳，失重率、碳转化率和反应性指数均达到最大值。随着CO2流量的增加，混合半焦最大失重速率、碳转化率和平均比气化速率逐渐增加。随着温度的升高，失重率逐渐增加，但高温下可能由于反应孔隙坍塌，阻碍了进一步的气化反应。固定床气化结果表明：随着温度升高，劣质煤气化的反应活性提高了，氢气组分含量和产气率明显提高。劣质烟煤中添加松木，改变了气化产气特性。五种金属化合物添加剂对混合焦的气化起到了促进作用，CO的产气组分的变化显著。从可燃性气体产气组分、产气热值、产气率以及碳转化率分析，催化效果由好到差的排序为：K2CO3>Na2

5、CO3>Fe2O3>CaO>NiO。富氧空气中添加水蒸气促进了水蒸气与混合半焦的气化反应与水煤气反应，能够明显的优化产气组分，尤其是提高了氢气的组分，并增大了产气热值，有效的提高产气率与碳转化率。K2CO3的添加增加了混合焦的气化反应活性，各掺混比下的K2CO3纯蒸汽催化气化，氢气的组分、可燃气体产气率显著提高，残渣中未反应的碳的含量减少。气化温度的升高，碳转化率、产氢率和可燃气体产气率明显增加。当K2CO3添加量为16.67%时，气化的活性最佳，达到最3-13-1大产氢率2.46m.kg和最大可燃气体产气率为3.12

6、m.kg。关键词：热解，气化，K2CO3，富氧，蒸汽I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTCurrently,withtheproblemsofenergycrisisandenvironmentalpollution,itisveryimportanttostudytheutilizationofcoalwithbiomass.Theco-gasificationtechnologyofcoalandbiomasscanprolongthelifeofcoalanddecreasetheemissionofC

7、O2,SOXandNOX,whichissignificantinprotectingtheenvironmentandreducingtheconsumptionoffossilenergy.Inthispaper,theinferiorbituminouscoalandbiomasswerechosenastheresearchobject.Thenon-isothermalthermogravimetryanalysiswastakentoresearchthepyrolysischaracteristicsan

8、dnonlinearfittingofpyrolysiskineticparameters.Theisothermalthermogravimetryanalysiswastakentoresearchthegasificationcharacteristicsofchar.Theco-gasificationexperiment