生物質(zhì)的特性對其與煤共氣化過程的影響

煤氣化作為煤炭一種**利用形式，主要是將煤在二氧化碳、水蒸氣或其他氣氛下加熱至高溫發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，生成CH4、CO、H2等重要的****氣。我國作為農(nóng)業(yè)大國，每年都會產(chǎn)生大量的植物秸稈。而我國當(dāng)前對于水稻秸稈、玉米秸稈等生物質(zhì)的利用主要是采取直接焚燒或者破碎回埋的方式等，還有少部分被用于制作動物飼料。這樣的利用方式，不僅造成了資源的極大浪費并且對于環(huán)境造成了極大的污染。因此，如何合理利用這些生物質(zhì)資源就成為了人們需要解決的一大問題，所以，研究不同生物質(zhì)對于煤炭氣化的促進作用對于煤氣化有著重大的意義，將生物質(zhì)與煤氣化有機結(jié)合起來對于有效合理的利用兩種物質(zhì)具有廣闊的前景。 1、實驗原料 　　選取我國北方的玉米秸稈、水稻秸稈、大豆秸稈以及晉城***。將生物質(zhì)與煤樣進行干燥后研磨至粉末狀，將得到的粉末進行壓片處理，將其篩分至0.42mm?0.85mm(20目?40目），用于下一步的煤氣化實驗。首先，對實驗原料進行工業(yè)及元素分析，得到結(jié)果如表1所示。 由表1可知，不同生物質(zhì)的組分以及含量有較大的差異，生物質(zhì)與煤相比而言，氧含量較豐富，而***中的碳含量遠高于生物質(zhì)，因此，將煤與生物質(zhì)共氣化可以實現(xiàn)元素的綜合利用。同時，生物質(zhì)中含有較多的K、Ca、Na等堿土金屬元素，對于煤的氣化具有較強的催化作用。實驗樣品的灰分分析如表2所示。 由表2可知，不同生物質(zhì)的的灰分中堿金屬含量有較大的差別，水稻秸稈中的K含量*多，而大豆秸稈的Na含量*高，而生物質(zhì)中含有大量的堿金屬，對于煤炭氣化有較強的催化作用。傳統(tǒng)的煤氣化需要的條件苛刻，能耗大，對原料的要求較高。 　　生物質(zhì)作為一種可再生能源，且其中的堿金屬含量較高，煤與生物質(zhì)的共氣化可以降低煤氣化條件，擴大氣化煤的來源。然而，生物質(zhì)種類繁多，不同的生物質(zhì)對于煤氣化有著不同的作用。在研究煤與生物質(zhì)共熱解過程中發(fā)現(xiàn)，兩者之間存在著顯著的協(xié)同作用，相較于單獨的煤熱解過程，共熱解過程中，生物質(zhì)的存在提高了煤氣化過程中的氣體產(chǎn)率，產(chǎn)氣中的高熱值氣體成分增多。 2、實驗方法 　　該實驗系統(tǒng)主要由進氣系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、水蒸氣發(fā)生器、溫度檢測體統(tǒng)、氣體收集系統(tǒng)、氣體凈化系統(tǒng)、氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)組成。共熱解反應(yīng)主要在石英管反應(yīng)器（內(nèi)徑50mm、長0.8mm、恒溫段30cm)中進行，熱量由電加熱絲提供：首先，將反應(yīng)器升溫至700℃，并保持?jǐn)?shù)分鐘后迅速加入煤與生物質(zhì)混合顆粒，之后，進行熱解反應(yīng)，將收集到的氣體經(jīng)過凈化處理后接入氣體分析儀進行產(chǎn)物的檢測。 3、玉米穡稈的影響 　　煤與生物質(zhì)共氣化過程主要包括3個階段，分別是對原料的預(yù)熱后干燥階段、煤與生物質(zhì)的熱解階段、煤與生物質(zhì)焦繼續(xù)受熱生成焦與氣化產(chǎn)物階段。在整個過程中，煤種類確定的情況下，生物質(zhì)對于煤熱解過程中的影響是非常重要的[6]。生物質(zhì)對煤氣化過程的影響是多方面的，主要影響因素有生物質(zhì)的種類、粒徑、堿金屬種類及含量等。結(jié)合玉米秸稈的工業(yè)分析與元素分析，其中，C含量多，堿金屬Na含量多，導(dǎo)致其產(chǎn)氣中的CH4含量較多，達到了10%，并且煤氣化的初始速率也較快，表明了玉米秸稈對于煤氣化的促進以及產(chǎn)物的選擇與調(diào)控有明顯的作用，這與玉米秸稈的組成有重要的關(guān)系。 　　水稻穡稈的影響 　　分別在固定床和流化床兩種不同的反應(yīng)器上，對水稻秸稈與褐煤的共熱解過程進行了系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)的粒徑對于煤氣化速率有明顯的影響，生物質(zhì)的粒徑越小，與煤顆粒的接觸面積越大，對于煤氣化的催化作用就越明顯。而水稻秸稈中含有大量的K，對于煤氣化的催化作用較強，其與煤共氣化過程中的氣化初始速率相比于玉米秸稈快，而其中，Na含量較少使得其氣化產(chǎn)物中的CO氣體較多。 　　大豆穡稈的影響 　　大豆秸稈中的堿金屬含量居于兩者中間，K、Na含量相對較多，其對于煤初始氣化速率的促進作用是*強的，氣化反應(yīng)速率也*快，且產(chǎn)物中的CH4與CO的含量也適中，兩種氣體含量介于水稻稻稈與玉米秸稈與煤共氣化產(chǎn)物中間。 4、結(jié)論 煤與生物質(zhì)共氣化，可以充分利用生物質(zhì)中高含量的堿金屬，彌補煤自身堿金屬含量缺乏，單獨氣化時條件要求高的難題，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。然而，生物質(zhì)的種類繁多，不同的生物質(zhì)對于煤氣化催化作用的效果是不一樣的，因此，研究不同生物質(zhì)對于煤氣化過程的影響具有很大的意義。本文通過研究不同生物質(zhì)對于煤氣化作用的影響發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)中的堿金屬含量對于煤氣化作用有非常重要的催化作用，對于產(chǎn)氣的調(diào)控也有一定的作用。堿金屬對于煤氣化都有催化作用，然而，進一步研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)中的堿金屬K對于煤氣化產(chǎn)氣中的CH4有更高的選擇性，而Na對于煤氣化產(chǎn)氣中的CO有更高的選擇性。CH4是天然氣的主要組分，具有非常高的熱值，CO是重要的****氣，我們可以根據(jù)對于產(chǎn)氣的需求來選擇合適的生物質(zhì)，進而*大程度上滿足對于產(chǎn)氣的需求。 以上就是天禹智控關(guān)于“生物質(zhì)的特性對其與煤共氣化過程的影響”的相關(guān)內(nèi)容，天禹智控十年的氣體濃度監(jiān)測行業(yè)經(jīng)驗，以強大的研發(fā)能力、優(yōu)質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品線及完善的服務(wù)保障系統(tǒng)，贏得了廣大客戶的支持與喜愛，天禹產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于環(huán)保、冶金、石化、化工、能源、食品、農(nóng)業(yè)、交通、水利、建筑、制藥、釀造、航空及科學(xué)研究等眾多行業(yè)并出口到德、美、英、韓、印度、馬來西亞等20多個國家和地區(qū)。

上一篇：氣體濃度監(jiān)測在煤粉制備系統(tǒng)火災(zāi)預(yù)警中的應(yīng)用

下一篇：國家標(biāo)準(zhǔn)《氫系統(tǒng)安全的基本要求》