生物質與神府煤催化共熱解特性及機理研究.pdf

1、為提高陜西省煤炭高效清潔利用率和有效利用陜南優勢生物質資源，本文以神府煤（SFC）和核桃殼（WS）為主要研究對象，在行星球磨機上進行機械力化學改性以負載K2CO3、Na2CO3、CaO、MgO和Fe2O3等催化劑，研究SFC、WS和椰殼（CS）在TG/DSC1型同步熱分析儀和固定床熱解裝置中的熱解和催化共熱解反應特性，采用微分法和積分法分別計算了熱解動力學，推導了熱解和催化共熱解反應機理。結果表明：
　　SFC、WS和CS在熱解和

2、催化熱解的主要階段，失重量迅速增大，DTG呈現較大失重速率峰。SFC與WS和CS分別在不同的混合比例下共熱解特性分為兩個階段：生物質快速熱解階段、生物質縮合與SFC快速熱解過程的復合階段。其中，w(WS)/w(SFC)=2:1和負載K2CO3的w(CS)/w(SFC)=1:2共熱解產生的協同效果最好。負載催化劑對熱解過程有一定影響，以K2CO3、CaO和Fe2O3的催化效果較明顯。在450℃之前WS和CS的快速熱解過程基本結束，SFC、

3、WS和CS在500℃時熱解過程較劇烈，450～700℃先是 SFC的快速熱解階段（370～600℃）與生物質的脫氫縮聚階段（≥450℃）重疊；然后SFC進入脫氫縮聚階段（≥600℃）與生物質的脫氫縮聚階段復合。
　　基于動力學分析，運用FWO方法和Kissinger方法計算熱解和催化共熱解動力學，結果表明：負載K2CO3、Na2CO3、CaO、MgO和Fe2O3會降低SFC、WS和CS的熱解活化能，K2CO3對SFC作用效果最明顯

4、，活化能降低近70KJ/mol，其次是 CaO。對于WS和 CS的催化熱解效果則剛好相反。結合32種熱解動力學最概然機理函數分析與活化能計算，發現SFC、WS和CS熱解機理符合Z-L-T方程，即三維擴散模型；SFC以及負載K2CO3、CaO和MgO的SFC熱解機理等符合Z-L-T方程，即三維擴散模型，負載Na2CO3和Fe2O3的SFC熱解機理屬于Jander方程，即三維擴散圓柱形模型。負載K2CO3和Na2CO3的WS和CS熱解機理均