目前,对于生物质和煤之间的共气化技术已经有很多学者进行了研究,通常研究的生物质是稻壳、秸秆和柳枝等。任海君等[12]以晋城无烟煤和肉骨粉为原料进行共气化研究,发现肉骨粉焦中的Na、Ga元素对煤焦气化起到了催化作用,两者存在明显的协同作用,并且在一定范围之内,随着肉骨粉焦比例的增加,煤焦的反应性也一同提高。83808
阎维平等[13]以松木屑和稻秸为生物质原料,与褐煤在鼓泡流化床上进行了空气-水蒸气气化实验,通过比较H2、CO、CO2等气体的体积分数的变化情况,证明了两种生物质原料与煤的共气化过程中存在了明显的协同效应。论文网
邓剑等[14]以20oC/min的升温速率,1200oC的终温在热重分析仪上在CO2的气氛下进行了神府煤与稻秆半焦的非等温气化实验,发现了神府煤和稻秆半焦在超过800oC的高温气化阶段有明显的协同效应,并且认为其中起到催化作用的是稻秆半焦中存在的碱金属。
Rotiza Habibi等[15]用柳枝稷这种生物质与煤焦进行共气化反应,在CO2气氛和1个大气压的环境下,分别在750oC、850oC、950oC通过热重分析法来调查柳枝稷中包含的碱元素和碱土元素充当混合原料的气化反应催化剂的可能性。实验发现由于柳枝稷中的移动碱元素和煤中的铝硅酸盐矿物在气化作用中可以结合形成非活性的碱金属铝硅酸盐,如KAlSi3O8和KAlSiO4,导致了柳枝稷和煤的混合物呈现出一种失活状态。当混合原料中存在过量的碱元素,可以满足上述失活反应的需求,就可以明显地观察到剩余碱元素的催化作用。在柳枝稷和煤焦的共气化反应中,由于只存在很少一部分的失活反应,所以我们可以在混合原料的气化反应中观察到明显的协同作用。
车德勇[16]采用对松木屑和褐煤进行了热分析实验研究,确定了褐煤和松木屑的共气化过程一共可以分为四个阶段,分别是干燥、预热、挥发分析出和焦炭气化这四个阶段。在挥发分析出阶段,共气化并没有产生明显的协同作用,而在焦炭气化阶段,可以观察到明显的协同作用。在松木屑和褐煤的掺混比为50%时,协同作用最为明显。
武宏香等[17]在热重分析仪上分别研究了稻秆、麦秆、木屑和煤之间的混合热解特性,发现了生物质中的碱/碱土金属元素能够促进煤在较低温度下热解,硅元素对热解速率起抑制作用。
根据上述的实验研究和文献可以了解到,现如今主要认为生物质在气化作用阶段可以和煤焦产生协同气化效应,但在温度较低的水分析出或热解阶段两者并没有明显的协同气化效应[18]。而且,在高温气化阶段中,不同的生物质掺混比例的催化作用也有一定的区别[19]。具体的生物质的催化作用以及不同比例的具体的催化作用的区别则需要进行具体的实验来进行研究。
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