煤焦CO2气化反应中石灰石催化特性研究

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1、煤焦CO2气化反应中石灰石催化特性研究陈鸿伟，索新良，韩亮，黄治坤华北电力大学能源动力与机械工程学院，河北保定071003摘要：研究了新鲜石灰石以及不同循环煅烧/碳酸化次数后石灰石在烟煤煤焦CO2气化反应中的催化特性。实验分析了不同石灰石添加比例下煤焦的气化特性，得到添加比例为5%时其催化特性达到最大值，且石灰石催化活性随气化温度的升高而降低；不同热解温度下得到的添加2.5%石灰石煤焦气化特性与气化温度密切相关，当热解温度低于气化温度时，其气化活性基本不受热解温度影响；不同循环煅烧/碳酸化次数石灰石催化特性在低温气化时有所降低，但并不影响其作为

2、煤焦气化的一种有效的催化剂。关键词：石灰石；催化气化；热解温度；循环煅烧/碳酸化反应STUDYONCATALYTICPROPERTYOFLIMESTONEDURINGGASIFICATIONOFCOALCHARWITHCO2CHENHongwei，HANLiang，HUANGZhikunSchoolofEnergyPowerandMechanicalEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding071003,HebeiProvince,PRCAbstract:Thecatalyticp

3、ropertyoffreshandaftercirculatingCCRs(CalcinationandCarbonationReaction)limestonewasstudiedduringthegasificationreactionofbituminouscoalcharwithcarbondioxide.Gasificationpropertyofcoalcharwithdifferentlimestoneaddingproportionwasexperimentallyanalysed,thecatalyticpropertyofl

4、imestonemaximizedwhentheaddingproportionwas5%,andcatalyticactivitydecreasedwiththeincreasingofgasificationtemperature;Thegasificationactivityofcoalcharwith2.5%limestoneunderdifferentpyrolysistemperaturehadacloserelationshipwithgasificationtemperature,andpyrolysistemperatureh

5、adnoeffectonthegasificationactivitywhenpyrolysistemperaturewaslowerthangasificationtemperature;CatalyticactivityoflimestoneafterCCRshadalittledecreaseunderlowergasificationtemperature,butitcouldstillbeaneffectivecatalystforthecoalchargasification.Keywords:Limestone；Catalytic

6、gasification；Pyrolysistemperature；CCR近年来利用石灰石等钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化反应（CCR）控制燃煤电站CO2排放由于其高效性以及实现代价较低等优势[1]而受到了广泛的研究，但其对CO2吸收能力随着CCR次数的增多而逐渐降低，这不仅会增大石灰石的补给量，增加运行成本，而且大量失活石灰石还会对环境造成一定的污染[2]。为实现废弃物的再利用、节约能源、减轻环境压力，需要一种有效的途径实现CCR后石灰石的再利用。CaO是石灰石等钙基吸收剂的有效成分，而Ca作为催化剂在煤催化气化中的应用已有大量研究[3-5]且催

7、化效果明显，因此利用CCR后失活石灰石作为煤气化反应催化剂可以作为一种废弃物再利用的有效方法。本文以新鲜石灰石以及多次CCR后石灰石为催化剂，实验研究了其在煤焦气化过程中的催化特性，分析了添加比例以及热解温度对煤焦催化气化的影响，为工业规模实现失活钙基吸收剂的再利用奠定了一定的基础。1实验方法1.1实验样品实验所用原煤为筛分后粒径小于70μm的山西大同烟煤，其工业分析和元素分析如表1。表1煤质分析数据样品工业分析%元素分析%大同烟煤Mad7.14Aad25.00Vad25.85FCad42.01Qad,gr(kJ/kg)20958Car52.3

8、Har3.8Oar13.6Nar1.1Sar0.7石灰石为保定热电厂脱硫所用，筛分后选取粒径小于55μm样品，其成分分析如表2。石灰石样品在850℃N