钙对褐煤热解和煤焦水蒸气气化反应性的影响

韩艳娜，王 磊，余江龙，2，王冬梅，尹丰魁

（1．辽宁科技大学 先进煤焦化技术辽宁省重点实验室，辽宁 鞍山114051；2．沈阳航空航天大学 热能工程研究所，沈阳110136）

我国褐煤储量约占煤炭总储量的15%～18%［1］，在倡导发展洁净煤技术的背景下，对其进行高效利用和转化势在必行［2］。在煤炭的热转化过程中，热解是必经阶段［3］；在煤炭的洁净、高效利用过程中，气化技术是主要途径之一，也是发展煤制油、煤制化学品、煤制烯烃、煤基多联产及直接还原炼铁等工业的基础。已有文献指出，碱金属、碱土金属及过渡金属的添加能促进褐煤热解及气化的进行；其中，氧化钙廉价易得且对气化反应的催化活性较高，因而常被用于煤的热解和气化研究中［4－6］。Jaffri等研究结果表明，质量分数为3%的钙元素对褐煤煤焦的气化具有催化作用［7］；Zhang等指出气化过程中钙质量分数小于3%时具有的催化作用比大于3%时的效果显著［8］；杨景标等利用固定床反应器研究了褐煤煤焦的水蒸气气化反应，结果表明钙元素使气化反应温度降低了70℃［9］，Ohtsuka等人也得到了类似的实验结果［10］。白向飞等认为，钙元素在煤热解过程中能够催化焦油的裂解，使得CO2产量降低、H2产量增加［11］。Sathea等的研究认为，热解过程中添加钙催化剂的褐煤较酸洗煤焦油产率降低、煤焦产率升高［12］。但目前该领域的相关研究大多是针对澳大利亚褐煤和印尼褐煤而进行的，对国产褐煤的研究较少。另外，关于钙对煤热解的催化作用未达到统一的认识。基于此，本文针对国产神华褐煤，研究了钙元素的植入对煤热解及煤焦水蒸气气化反应性的影响，目的是为国产褐煤的高效清洁利用技术研发提供理论依据。……