生物质灰对煤焦气化反应的影响

丁 亮,张 旭,魏佳乐,李文远,李伟鹏,王志青,房倚天

(1.西安石油大学 化学化工学院,陕西 西安 710065;2.中国科学院山西煤炭化学研究所 煤炭高效低碳利用全国重点实验室,山西 太原 030001)

0 引 言

随着化石能源急剧消耗及其带来的环境污染问题,生物质作为可再生清洁能源受到广泛关注。燃烧及气化是生物质能够大规模利用的主要热化学转化方式[1-2]。生物质燃烧或气化后产生大量生物质灰,生物质灰富含碱金属及碱土金属(AAEM)[3],作为天然催化剂用于煤气化过程,可有效降低煤气化温度、能耗、催化剂成本,提高能源转化效率,也有利于缓解生物质灰造成的环境问题[4]。研究表明生物质灰促进煤焦[5-6]和石油焦[7]气化。WEI等[5]发现加入生物质灰可增加煤焦活性AAEM含量,丰富煤焦孔隙结构,降低煤焦石墨化程度,促进煤焦气化反应。余俊钦等[6]发现添加生物质灰使煤焦中活性矿物质含量增加、碳结构有序度降低,这些作用均随温度升高而减弱。HE等[7]指出棉花秸秆灰及其淋滤物可促进石油焦活性位点生成,淋滤后的灰能阻止气化过程中石油焦石墨化进程,促进石油焦气化反应。

WEI等[8-9]指出,生物质中AAEM是生物质与煤共气化产生协同作用的主要原因。共气化过程中生物质气化反应速率快,生物质气化完全后剩余生物质灰与未反应完全的煤焦参与气化反应,生物质灰对煤焦催化作用是共气化产生协同作用的根本原因[10-11]。由于生物质灰组成复杂以及气化过程中灰分矿物质易发生形态变迁,生物质灰对煤焦气化反应作用机理仍不明晰,笔者将从反应条件及煤焦结构变化等方面就生物质灰对煤焦气化反应影响展开研究。……