煤生物质共气化过程中生物质碱金属迁移规律及催化特性的研究

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1、’；’分类号密级太原理工大学硕±学位论文煤／生物质共气化过程中生物质碱金属题目迁移规律及懼化恃性的硏究ＴｈｅＭｉｒａｔｉｏｎａｎｄＣａｔａｌｔｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＢｉｏｍａｓｓｇｙ一英文并歹＂题目Ａ－ｌｋａｌｉｓＤｕｒｉｎｇＣｏｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＣｏａｌａｎｄＢｉｏｍａｓｓ研究生姓名结长淳：学每．２０１２５２０３０３专业；化学工程研究方向：煤和生物质共气化导师姓名：冯杰宋云彩

2、职称：教授讲师学位授予单位：太原理工大学论文提交曰巧２０１５／０５地扯？：山西太原太原理工大学声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中曰经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的硏究成果。对本文的硏究做出重要贡献的个人和集体。本声明的，均已在文中明确方式标明法律责任由本人承担。论文作者签名：切长备日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论

3、文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部口送交学位论文的原件与复印件；②学校可Ｗ采用影印、缩印或其官复制手段复制并保存学位论文；⑤学校可允许学位论文被查阔或借阔；④学校可学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可＾文公布学位论义的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。－。．＇。ｍ：占左签名；Ｍｉ／ｔ日期：足皆１一．來＾如＇〇！＞此导师签名：乃產，日期；ＷＳ太原理工大学硕±研究生学位论文煤／生物质共气化过程中生物质碱金属迁移规律及催化

4、特性的研究摘要在煤／生物质共气化过程中，生物质中高含量的碱金属可能是煤气化反一应的优良催化剂，但是生物质碱金属活泼的挥发性质又会引起系列的结垢腐蚀等问题，实现对。为了掌握共气化过程中生物质碱金属的迁移路径生物质碱金属迁移的调控，减少碱金属对整体系统的负面影响，本文将共气化过程分为巧热解阶段和气化阶段分别进行研究，对各齡段中不同反应环境下所得到的焦、灰中碱金属的含量＾１及赋，对生物１＾存形态进行了测定质碱金属迁移过程中的数量变化Ｗ及形态转变规律进行了分析总结。同时，为了实现利

5、用生物质碱金属催化共气化反应，进而提高系统的整体能效的目标，对迁移到煤焦中的生物质碱金属的催化特性进行了详细考察。综合本文的研究工作：，主要得到下结论１、生物质中含有的碱金属Ｋ、Ｎａ主要是水溶形态，在共气化过程中其迁移路径如下：在热解环境下，水溶态碱金属从生物质中挥发释放，大部分会迂移到未气化的煤焦中，同时发生形态转变，最后主要硫酸溶态和硫酸不溶态两种形式存在于煤焦中，在煤焦经历后续气化过程时，固定于一煤焦中的生物质碱金属Ｋ、Ｎａ进步与煤中矿物质结合，最终主要迁移到气化灰中，并

6、白云母（ＫＡｌ２［Ｓｉ３Ａｌ〇ｉ〇］（ＯＨ，巧２）和钥霞石（ＮａＡｌＳｉ〇４）两。由于生物质碱金属具有这种向煤焦中迁移的独特性质种矿物质形式存在，因此，相比于生物质单独气化过程，共气化过程实际上会促进更多的生物Ｉ太原理工大学硕±研巧生学位论文质碱金属保留在煤气化灰中，从而减少其向气相中释放。生物质碱金属能够向煤焦中迁移可能主要是由于二者么间存在吸附－化学反应水溶态的生物质碱金属首先吸附于煤焦表面，然后与煤焦中的矿物质化及有机沮分发生化学作用并固定下来。２、在共气化过程的

7、热解阶段，改变反应条件对生物质碱金属Ｋ、Ｎａ的迁移规律有十分明显的影响，升商温度、加入适量气化剂（ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、〇２）、增加煤／生物质比例都会促进生物质碱金属向煤焦中迁移。其中，温度是影响碱金属迁移数量和形态转变的关键因素。只有当湿度高于７７３Ｋ时，生物质碱金属才开始向煤焦中迁移。热解温度升高会促进发生迁移的水溶态碱金属转变为硫酸溶态和硫酸不溶态。此外，煤中的矿物质也有利于生物质碱金属的迁移，并促进大部分碱金属Ｋ、Ｎａ保留在气化灰中。３、单纯通过升高共热解温度来增加碱金属迁移数

8、量并不能提高煤焦的反应性，此时生物质碱金属的催化特性受到了抑制。但是，向共热解环境中加入适量的氏〇／〇／〇２可Ｗ提高共热解煤焦的反应性，这主要是由于也０２气氛下共热解制得的煤焦具有比较丰富的孔隙结构，促进了生物质碱金属大量迁移并广泛分散于煤焦孔道表面，同时有利于气化剂与煤焦的有机结构接触，从而形成较多的活性位点，使得活性态的生物质碱金属能够有效地发挥催化作用。此外，迁移到煤焦