2017.08
技术应用与研究
当代化工研究 Chenmdoat Iate
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碱金属灰分对松木屑与褐煤共气化特性的影响
*王艳鹃林建清
（1.华电电力科学研究院浙江310030
2.东北电力大学能源与动力工程学院青林132012）
摘要：以松术与揭煤为研究对象，采用热重分析仪分析二者在单独气化和共气化时的气化特性。通过对松本屑酸法脱灰的方法，来考察松木屑灰成分中碱全属钾元素在气化过程中促进作用；采用添加催化剂K,C0,的方式，验证碱金属对松本屑与褐煤共气化特性的影响实验结果表明，酸洗脱灰对松木屑单独气化影响不大；松木屑灰成分中钾元素对共气化过程有促进作用，负载5%，C0,在645C以后促进作用更加垦著，其中最大焦炭气化速率提高2倍左右，表现出良好的催化作用，最后利用Coats-Redfern法对松木屑与褐煤共气化进行动力学
参数计算，为检术屑与揭爆其气化协同性研究提供依据。关键词：热重分析：共气化；催化剂；动力学分析
中图分类号：TK6
文献标识码：A
TheEffectoftheAshofAlkaliMetalonPineSawdustandLignite
WangYanpeng', Lin Jianqing
( 1.Huadian Electric Power Research Institute, ZheJiang, 310030
2.Institute for Energy and Power Engineering, Northeast Dianli University, Jilin , 132012)
Abstracf: In zhtis paper; pine sawdast and lignite are trsed as research objects, and Thermalgravimerric analyzer is tsed to analysis zhe gasification characteristics of pine sawdast and lignite in separate gasification and co-gasification. The paper tises the merhod of pickling pine sawdus as a preprocessing in order to examine the Catalytic efecr of alkali meral elements K in pine sawdast ash compositiont dhuring he co-gasijfication process. To firrzher verify the alkali metal effects on pine sawdusr and lignite gasificarion characleristics, The paper auses the method of adding K,CO of catalyst. The experimenfal resarlts show Thaz the effecr of Pickling and deashing of pine sawdast gasification is nor obvious. The alkali metal elements K of Pine sawdarst ash composition has catalyfic efecf dring the gasification process, the catalytic efecr is more obvious at 645'C when adding 5% K,CO, of catalyst fo rhe sample. The maximam char gasjfication rate was increased 2 times and reacrion process showed befter catalyvic effecr. At zhe end,zhe mezhod of rhe Coars-Redferm is trsed to calculate pine sanwdhrst and lignite kineric parameters of co-gasification, which provides the basis for Synergistic research of co-gasijfication of pine sawdusf and lignite
Key Words:thermalgravimetric analysis; co-gasijficazion; calalyst; Kinetics analysis
前言
随着能源需求的不断增加和化石能源的不断减少，世界
次能源消费结构被逐步优化。煤炭一直以来都是我国主要消费能源，随者煤炭资源储量的逐年减少，单一能源利用结构方式呕待改进。因此，越来越多的人们开始研究生物质能源与煤炭能源的共同利用技术。截至到现在，在生物质和煤众多的应用技术之中，多以共气化方式为主，该项技术对减少SO和NO,等有害污染物的排放有显著的促进作用，并且还可以提高碳的转化率。但是生物质对煤气化过程起到促进作用的原因尚不清楚，很多研究学者认为是生物质的无机灰成分充当关键因素，于是本文以松木屑与褐煤为对象，通过热重实验来分析松本屑灰成分及碱金属催化剂对露煤与本屑共气化特性影响，并进行了动力学分析，比较各工况的活化能
大小关系，为催化机理分析提供基础数据。 1.物料处理与实验方法
(1)物料处理
实验物料选用吉林市周边松本屑废料和内蒙乌拉盖褐煤，自然晾干，破碎并筛分至粒径小于0.1mm，按国标GB/ T212-2008、GB/476-2008对其进行工业分析、元素分析的测定，分析结果见表1。
松木屑脱灰处理采用酸洗脱灰法，其主要步骤是：首先称取约5g的生物质样，放入事先准备好的烧杯中，然后量取万方数据
浓度为5%HC1溶液300m1，倒入烧杯中并不断搅拌，直至生物质灰成分全部被酸洗掉，最后用去离子水进行反复冲洗，至溶液呈中性。将脱灰生物质进行干燥并封存。制得脱灰松本屑后，对酸洗前后的松本屑进行灰成分测定，灰成分首分含量经折算后见表2。由下表可知，酸洗脱掉了松木屑灰成分中99%以上的碱金属钾元素，达到实验标准。实验利用等体积浸渍法对脱灰松木屑进行催化剂担载：首先，称取一定质量的封装脱灰松木屑：再按5%的质量分数称取一定量的K,C0 催化剂，用蒸馈水将其溶解：将脱灰松本屑放入配制好溶液中揽拌至浆液状，放置12小时：之后将沉淀的木屑用滤纸过滤，得到的洗涤好的木屑样品放于干燥箱内干燥处理（在 40℃C下在真空干燥箱内干燥约4h），取出后的负载K,C0,催化剂脱灰木屑要与褐煤研磨混合，最终制得的试验样品取出后分别封装到玻璃瓶内以备用。之后将两种松木屑与褐煤等比例混合制得实验样品。
样品松本所栅煤
M,/% 3. 95 6. 62
A../% 4. 33 11.76
81. 00 46.14
FC_/% 10.72
C/%
H/%
46.41
5.779
0/% 40.511
N/% 0. 02
S/%
35.4858.564.73719.361
0. 520. 242
表1样品的工业分析和元素分析