CaO和Fe(NO3)3 复合催化锦界煤焦-CO2气化的实验研究
2012-09-21陈鸿伟索新良于伟峰黄雪丽
动力工程学报 2012年11期
陈鸿伟, 索新良, 陈 龙, 于伟峰, 黄雪丽
(华北电力大学 能源动力与机械工程学院,保定071003)
我国是以煤炭为主要燃料和原料的国家,煤炭消耗在全国能源总消耗中所占的比例约为72%,充分体现了我国能源以煤为主的特点[1].随着煤炭资源的日益减少,发展高效洁净的煤炭转化技术具有长远意义.煤气化技术是洁净煤技术之一,但传统煤气化工艺的气化温度一般超过1 000℃[2],生成气净化困难,能耗大,对设备要求高[3-4],因此促进了具有催化作用、适合中低温条件下的煤气化技术研究.Yasuo等[5]的研究表明,CaCO3在700℃时可使低等级煤的反应活性提高40~60倍.朱廷钰等[6]的研究发现,加入CaO后,煤裂解的活化能下降34.5%,起始裂解温度下降约60K.
然而,单组分化合物对煤的催化气化影响有限,要寻找性能更佳的催化剂,复合物的催化研究具有重要意义.CaO作为一种催化剂,它的储量丰富、分布广泛、价格低廉,而Fe(NO3)3是钢铁行业和氧化钛制造行业酸废弃物的成分之一,充分利用Fe(NO3)3并使其变废为宝对治理Fe(NO3)3可以起到很好的效果.本文的实验煤样为陕北锦界煤,通过添加不同比例的分析纯CaO和Fe(NO3)3·9H2O,分别对单组分化合物和复合化合物进行催化气化实验,探寻不同化合物的催化效果,确定分析纯的最佳添加量;以均相模型作为动力学模型,求解相关动力学参数.催化剂的添加方法是以浸渍法直接将分析纯CaO和Fe(NO3)3添加到未经酸洗脱灰处理的原煤中,恒温箱干燥3h后再在搭建的固定床上制取煤焦.
