生物质灰对煤焦气化反应的影响

生物质灰富含碱金属及碱土金属(AAEM),可作为天然催化剂应用于煤催化气化。生物质灰对煤焦气化反应促进作用也是生物质与煤共气化协同作用的本质原因。然而,生物质灰中AAEM在煤气化过程中会失活,失去部分催化作用。通过固定床热解及气化试验,结合XRD、Raman、XRF及BET等手段,分析了生物质灰种类、添加量、气化温度等因素对煤焦气化反应的影响。结果表明,生物质灰对煤焦气化反应催化作用与AAEM含量及存在形态相关。煤焦气化反应速率随小麦秸秆灰添加量增大而增大,小麦秸秆灰添加量达40%时,煤焦气化反应速率变化趋于平缓。气化反应前期,小麦秸秆灰对煤焦气化反应存在抑制作用;随转化率升高,在相同转化率下,温度越高,小麦秸秆灰催化作用越弱。为抑制小麦秸秆灰中K的失活,以蛋壳作为添加剂,探究了小麦秸秆灰与蛋壳的混灰对煤焦气化反应的影响。结果表明,25%小麦秸秆灰与5%蛋壳的混灰,可进一步增强小麦秸秆灰对煤焦气化反应催化作用。添加小麦秸秆灰使煤焦在气化过程中比表面积增大,孔隙结构丰富,石墨化程度减弱,无定形碳含量增加,气化反应活化能降低,气化反应速率增大。煤焦及添加小麦秸秆灰煤焦气化反应采用随机孔模型...     

钙添加剂对Na2CO3催化高铝煤焦水蒸气气化反应性的影响

以孙家壕高铝煤为实验煤样,将煤样在800℃制成煤焦,采用热重分析仪(TGA)研究了钙添加剂对孙家壕煤焦Na₂CO₃催化水蒸气气化反应性的影响。结果表明：Ca(OH)₂对孙家壕煤焦水蒸气气化具有催化作用,在对孙家壕煤焦进行800℃Ca(OH)₂催化水蒸气气化时,Ca(OH)₂的负载量在15%(质量分数,下同)时达到饱和;通过比较Na₂CO₃和Ca(OH)₂对孙家壕煤焦800℃水蒸气气化的催化活性,发现Na₂CO₃的催化气化活性比Ca(OH)₂的催化气化活性大,负载5%Na₂CO₃和10%Ca(OH)₂的孙家壕焦的800℃水蒸气气化反应性相等;添加10%Ca(OH)₂添加剂可以使负载10%Na₂CO₃的孙家壕煤焦在700℃...     

助剂对镍基生物质焦油重整催化剂性能影响的研究进展

分别以碱及碱土金属、过渡金属以及稀土金属3种常见助剂类型,探讨了不同助剂对镍基催化剂催化生物质裂解及气化重整制氢催化活性、催化剂物化特性及催化剂失活特性的影响。添加碱金属组分后,生物质热解反应速率会大幅上升,生物质焦的水蒸气气化反应得到促进,并且达到最大热解速率所需的温度也有所降低,热解产物趋向于小分子量产物;过渡金属对生物质气化过程中生成焦油的催化裂解重整具有较好的催化活性;稀土元素对甲醇水蒸气重整等催化反应有着重要的作用,镍基催化剂中加入Ce和Pr能提高甲醇转化率、改善产气组分、提高H₂的选择性。结合国内外的研究情况发现钴、镧等金属助剂有利于提升镍基催化剂重整制氢活性,催化剂积炭及表面活性颗粒的聚集是造成催化剂失活的主要原因。     

失活钙基吸收剂环境中自活化机理

将经历多次循环后失活的钙基吸收剂置于环境中吸水自活化,通过XRD分析了自活化过程吸收剂物相演变规律,在双固定床反应器系统上分析了吸水率对失活钙基吸收剂循环捕集CO₂性能的影响规律, 通过SEM和N₂吸附分析了自活化提高钙基吸收剂循环碳酸化转化率的机理。结果表明：失活钙基吸收剂首先吸收环境中水分生成Ca(OH)₂,当吸水率达到100%后继续吸水生成Ca(OH)₂?2H₂O,自活化极限为170%;自活化可以提高失活钙基吸收剂循环碳酸化转化率,自活化后钙基吸收剂循环捕集CO₂性能与吸水率呈线性比例关系,重复自活化可再次提高吸收剂循环碳酸化转化率;自活化过程中,失活钙基吸收剂颗粒表面重新生成孔隙,比孔容和比表面积增加,有利于吸收剂中CO₂的扩散,因此自活化后钙基吸收剂循环捕集CO₂性能提高。     

催化气化过程中Na催化剂失活与Na-Al复合转化行为

催化气化是一种新型煤气化方式，催化气化催化剂主要为碱金属催化剂，但在催化气化过程中碱金属催化剂会与煤中Si、Al矿物质相互反应，直接影响碱金属催化气化催化活性。以Na₂CO₃为催化剂，分析催化气化过程中碱金属失活行为与Na-Al复合转化行为，采用高岭石和勃姆石为模型化合物对Na-Al复合与转化过程进行研究，并对比Na-Al转化产物的催化作用。研究表明：Na₂CO₃催化作用良好，催化气化过程中Na₂CO₃与煤中Si、Al矿物质反应，生成霞石与硅铝酸钠类物质，导致催化剂失活。高岭石与Na₂CO₃在700℃开始反应，生成硅铝酸钠类物质。勃姆石与Na₂CO₃在860℃时反应生成偏铝酸钠，偏铝酸钠高温下不稳定，进一步转化为硅铝酸钠类物质。与Na₂CO₃相比，硅铝酸钠与偏铝酸钠的催化效果较差，导致碱金属催化作用下降，同时，生成的偏铝酸钠催...     

碱金属对煤热解和气化反应速率的影响

通过对原煤、酸洗原煤、负载碱金属的酸洗原煤在800～1050℃热解制得焦样,用X射线衍射技术考察了碱金属对煤焦微晶结构的影响,在加压热天平（PTGA）上考察了煤样的热解过程,以及焦样的二氧化碳气化活性。结果表明：碱金属对煤的热解和气化阶段都有影响。在热解阶段,碱金属的存在抑制了煤焦的石墨化进程,降低了热解反应活化能,促进了热解反应的进行;在气化阶段,作为催化剂的碱金属,降低了气化反应活化能,延长了反应速率达到最大值的时间。修正的随机孔模型可以较好地描述煤焦-CO₂的气化反应过程。     

煤与生物质共气化制甲烷实验研究

以烟煤和高粱秸秆为研究对象,在小型加压固定床反应器上考察了压力3.5MPa及温度700℃条件下制焦方式、煤/生物质混合比和气固接触时间对煤与生物质共气化制取富甲烷气体过程中水蒸气气化反应和甲烷化反应的影响.结果表明,对于水蒸气气化反应,煤焦和生物质焦共气化时不能观察到明显的协同作用;对于甲烷化反应,高粱秸秆焦的甲烷化反应活性高于煤焦的甲烷化反应活性,当对高粱秸秆水洗后,高粱秸秆焦的甲烷化反应活性降低至与煤焦的甲烷化反应活性相当,分析表明,水洗后高粱秸秆焦碱金属钾的含量显著降低,说明高粱秸秆焦中碱金属钾的存在是高粱秸秆焦甲烷化反应活性较高的主要原因.增加气固接触时间,有利于提高甲烷产率.     

磷酸二氢钙对玉米秆灰熔融烧结特性的影响研究

农业秸秆通常含有较高的碱金属，在燃烧过程中易造成锅炉高温熔融烧结问题，影响锅炉正常运行。使用灰熔点测试仪并结合灰样烧结度测试研究磷酸二氢钙添加剂对玉米秆灰熔融烧结特性的影响规律。此外，使用固定床管式炉研究了磷酸二氢钙与两种不同钾盐之间的反应特性。结果表明燃烧温度和磷酸二氢钙与钾盐混合比例对反应产物影响显著。在碱金属盐过量时，磷酸二氢钙与碱金属盐在温度高于300℃时开始反应，300~600℃产物以Ca₂P₂O₇、Ca(PO₃）₂、KCa(PO₃）₃为主，700~900℃反应产物主要为K₂CaP₂O₇。当磷酸二氢钙过量时，除磷酸二氢钙与钾盐的反应外同时存在磷酸二氢钙的高温分解反应以及反应产物间的二次反应。此外，研究发现磷酸二氢钙与K₂CO₃的反应活性显著高于KCl。在玉米秆中添加磷酸二氢钙后可在灰分中形成高熔点的Ca₉MgK(PO₄）₇和CaKPO₄，显著提高生物质灰的熔融温度并在实验温度范围内有效缓解玉米秆的熔融烧结。研究成果可为磷基添加剂在缓解生物质锅炉灰熔融烧结中的应用提供理论指导。     

天然焦的热解与催化气化反应特性研究

由于天然焦点火的难点和热点可爆性的特点,它的应用在很大程度上收到了限制。首先分析了天然焦热解特性,给出了热解动力学方程和试验结果及天然焦催化气化特性。主要分析了钾基催化剂、钙基催化剂对天然焦一CO2气化反应特性的影响,结果表明随着K含量的增加,天然焦的气化活性增强,但碳转化率的速度渐渐慢了下来;Ca也有效地促进天然焦的气化,天然焦的气化活性先上升后下降与钙离子浓度增加有着非常重要的关系,需要对钙的浓度进行定量。     

高温气化条件下高钙镁准东煤灰熔融性及矿物质演化

气流床气化是煤炭清洁高效利用的重要途径，而高钙镁准东煤因其灰熔融温度较高难以直接应用于液态排渣的工业气化炉，深入研究准东煤灰高温熔融机理对其气化应用具有重要指导意义。采用试验分析与热力学模拟计算手段研究了高温(1 100～1 500℃)气化条件下高钙镁准东煤灰熔融性及矿物质演化，并考察了SiO₂添加对原煤灰熔融性及矿物质演化的影响。结果表明，气化温度小于1 300℃时，高钙镁五彩湾煤灰中Ca主要以CaS形态存在于灰渣中，而Mg始终以MgO形态存在；气化温度升高至1 400℃后Ca基矿物质逐渐熔于液相并在1 500℃完全熔融，Mg则结合生成高熔点镁铝尖晶石，导致煤灰熔融温度较高。添加适量SiO₂可与煤灰中Ca、Mg结合生成易发生低温共熔的钙镁黄长石，从而显著降低煤灰熔融温度及液相线温度，所添加SiO₂与CaO结合的优先度高于MgO。此外，热力学平衡计算结果显示，即使在1 600℃高温平衡状态下，五彩湾煤灰中部分Ca、Mg仍以高熔点单一氧化物形态存在，因此原煤灰液相线温度较高，热力学计算结果可为煤灰熔融性预测及高温矿物质转化...     

酒糟焦与无烟煤焦共气化特性的研究

利用固定床反应器研究了酒糟焦与无烟煤焦在CO_2气氛下的共气化反应性。采用扫描电镜和X射线能谱分析手段,考察了焦样的孔隙结构和表面元素组成。结果表明:酒糟焦与无烟煤焦共气化过程中,除气化剂CO_2外,尾气主要产生H_2和CO;共气化过程中具有明显的协同作用,气化温度和酒糟焦掺混比是影响共气化反应的主要因素,共气化反应活性随气化温度的升高和酒糟焦掺混比的增加而增大;酒糟含有的高挥发分在气化过程中产生大量蜂窝状的孔隙结构,酒糟焦和无烟煤焦中分别含有的K元素和Ca元素对共气化反应起到的催化作用,是共气化反应活性提高的主要原因。     

Ca（AlH4）2的机械力化学合成及其催化放氢过程

研究了Ca（AlH₄）₂机械力化学合成过程的反应机理及添加K₂TiF₆,KBF₄,TiF₃,NbF₅对其放氢过程的影响.结果表明,机械球磨过程中,LiAlH₄与CaCl₂先反应形成中间相LiCa（AlH₄）₃,中间相再与CaCl₂反应生成Ca（AlH₄）₂.添加含F^-化合物可有效改善Ca（AlH₄）₂的放氢性能,其中,K₂TiF₆的催化效果最佳,可使Ca（AlH₄）₂前两步放氢温度分别降低39和66℃.含F^-化合物在球磨或加热过程中与Ca（AlH₄）₂发生化学反应,产物可催化Ca（AlH₄）₂放氢过程.     

不同热解温度下玉米秸秆中碱金属K和Na的释放及半焦中赋存特性

为了解高含K玉米秸秆在不同热解温度下碱金属的析出规律,建立了一维水平管式炉,利用FTIR、SEM-EDX、XRD等测试手段及化学分馏法对碱金属的释放规律及热解半焦中赋存形式进行深入实验研究。结果表明：K是玉米秸秆的主要碱金属元素,且91%的K以无机K的形式存在;300~600℃主要为有机K的分解、释放阶段,大于600℃主要为KCl、K₂SO₄等无机K分解、释放。K元素由颗粒内部向表面迁移,并在700℃出现表面K盐富集,继续升温富集程度降低;Na和K析出规律相似,Ca和Mg热稳定性强,热解过程多以稳定的化合物形式存在于热解半焦中,不易析出到气相。     

失活石灰石自活化增强循环捕集CO2特性

钙循环工艺是一种低成本高效率捕集CO₂技术,运行过程需不断补充新鲜吸收剂并排出失活吸收剂,实现失活钙基吸收剂原位资源化利用具有重要意义。为研究颗粒状石灰石失活后自活化特性,运用双固定床反应器制备了失活石灰石,分析了自活化后石灰石碳酸化转化率随循环次数的变化规律,采用XRD、SEM、N₂吸附等分析测试手段探究了自活化提高失活石灰石循环捕集CO₂性能机理。结果表明,失活石灰石置于环境中可吸收空气中水分生成Ca(OH)₂,吸水率φ达100%后,继续吸水生成氢氧化钙水合物,极限吸水率为130%。不同程度自活化后的石灰石循环捕集CO₂性能均有不同程度提高,随吸水率变化呈线性升高趋势。与分析纯CaCO₃相比,失活石灰石对吸水率变化更敏感,随吸水率升高其循环捕集CO₂性能提高更快。吸水率为130%时,自活化后石灰石循环捕集CO₂性能甚至优于新鲜石灰石。微观结构分析结果显示：新鲜石灰石因高温烧结而失活过程中,CaO晶粒尺寸由41...     

Al、K和Ca助剂对FeSi催化剂的CO2加氢反应性能影响

对于CO₂合成烃,采用SiO₂作Fe基催化剂强度增强剂,利用Al、K和Ca促进催化剂的CO₂加氢反应性能。Al可以增加Fe基催化剂的强酸性位,提高C₅⁺烃选择性,K能增加Fe基催化剂表面碱性,增强CO₂吸附和加氢反应,Ca助剂可以提高Fe基催化剂碱性,采用共沉淀法制备FeSi催化剂母体,利用浸渍法添加Al、K和Ca助剂,考察Al、K和Ca助剂对FeSi 催化剂的CO₂加氢性能影响。结果表明,3种助剂被单独添加时,均引起催化剂比表面积减小和CO₂转化率降低,Ca助剂具有扩孔作用;同时添加3种助剂时,每种助剂的含量变化均引起催化剂性能改变,Al、K和Ca助剂添加质量分数分别为7%、5%和0.25%时,催化剂合成烃的性能较佳,通过配合调整Al和K的添加量,可以进一步提高催化剂的CO₂加氢性能。在提高烃收率方面,Ca的促进作用优于K。     

添加剂对秸秆成型燃料燃烧特性的影响

生物质成型燃料作为生物质能源的主要利用方式，优化其燃烧性能具有重要意义。在秸秆成型燃料中添加CaO、Ca(OH)₂、SiO₂、Al₂O₃、尿素、粉煤灰等常见添加剂，研究了其对SO₂、NO_x释放规律的影响。研究表明：提高钙硫比且降低含水量，能够降低SO₂、NO_x释放量。Al₂O₃的催化助燃作用增加了SO₂、NO_x的释放，粉煤灰与秸秆熔融烧结增强了异相脱硝。添加SiO₂的成型燃料促进了钙硅酸盐复合物的生成，从而减少SO₂的释放。通过分析不同SiO₂添加量时的燃烧情况发现，添加量5%时，脱硫脱硝效果最好。在成型燃料燃烧15 s后添加尿素，尿素高温热解产生的还原性气体能够与SO₂、NO_x反应从而减少硫、氮氧化物的释放。温度升高促进熔融反应和异相脱硝反应，阻碍了焦炭中N的燃烧使NO_x释放量大幅降低。     

添加剂对碳基热解还原亚硫酸钙制备硫化钙过程的影响

通过系统考察添加剂对碳基热解还原亚硫酸钙制备硫化钙过程的影响,结果表明,Fe2O3的加入能够极大的促进反应的进行,能明显降低热解过程反应温度及反应时间,有利于降低制备过程能耗。同时,在优化工艺条件下(C/Ca SO3摩尔比2.5、反应温度975 K,反应时间1.0h、Fe2O3 5 wt.%)产物以硫化钙单一物相存在,且且分布均匀,排列整齐。     

煤催化气化催化剂发展现状及研究展望

煤与气化剂(如水蒸气、CO2、H2和O2)之间的气化反应最有效的催化剂主要为碱金属、碱土金属以及过渡金属的盐类,根据其组成,详细论述了煤催化气化催化剂的特性。据研究,在气化反应中碱金属催化剂如Na、K等易与煤中矿物质如Si或Al反应致使催化剂失活,同时过渡金属易被煤中S毒化,这在一定程度上制约了煤催化气化工业化进程。论述了煤催化气化催化剂的研究方向,认为开发新型高效、低廉且易回收催化剂是有必要的。     

碱金属Na对黑液水煤浆焦-CO2气化特性的影响

黑液中富含大量的碱金属Na及其化合物,这些碱金属将在黑液水煤浆焦气化过程中起到催化气化的作用.为了研究黑液水煤浆焦-CO2催化气化反应特性,采用XRD、SEM和热重分析技术对黑液水煤浆焦和普通水煤浆焦CO2催化气化实验进行分析,得到了焦炭表面孔隙分布情况、煤浆焦样和气化后残渣XRD分析结果,以及等温条件下气化反应时碳转化率数据.试验结果表明:黑液水煤浆焦表面密集分布很多"斑点"和微孔,说明碱金属Na盐在焦碳表面形成了活化中心点,它们在气化过程中起到催化作用;碱金属Na使焦样表面具有更强的反应位,削弱C-C键的强度,使气化反应更容易进行;同时由于碱金属催化剂在高温气化时将与煤中矿物质反应生成惰性物质,从而可能削弱催化效果.从黑液水煤浆与普通水煤浆XRD晶相分析中可以看出碱金属Na盐主要以氯化钠、硅酸钠形式存在,气化反应后生成的晶相组成主要是霞石和微斜长石.     

钙镁氧化物及氢氧化物脱除SO3协同防治催化剂低温失活

在实验室中试台架上，开展了Ca(OH)₂、CaO、Mg(OH)₂和MgO四种碱基吸附剂粉体喷射脱除烟气SO₃的实验，研究了碱基吸附剂脱除烟气SO₃的影响因素，探究了碱基吸附剂脱除SO₃技术对选择性催化还原（SCR）催化剂硫酸氢铵失活温度的影响。采用比表面积法（BET）、傅里叶红外光谱（FTIR）等手段对吸附剂进行表征，以判断吸附产物和吸附机理。结果显示：碱基氢氧化物吸附剂的SO₃脱除效果优于碱基氧化物吸附剂；Mg基吸附剂优于Ca基吸附剂；当烟气中SO₃浓度为35μL/L时，Mg(OH)₂含量为600mg/m³时具有最高的SO₃脱除效率，达到95%左右。对低温失活后的SCR催化剂进行FTIR表征证实了催化剂表面硫酸氢铵的生成。此外，通过碱基吸附剂降低烟气中SO₃浓度后，SCR催化剂在低温时的失活得到了显著缓解，可明显降低SCR催化剂的硫酸氢铵失活温度约20℃，有助于挖掘机组调峰深度。