《生物質與煤共氣化的多元雙向協同作用及機理研究》是依託大連理工大學,由張岩擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：生物質與煤共氣化的多元雙向協同作用及機理研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張岩
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
生物質與煤共氣化是一項極具開發潛力的新型能源轉化技術。探索利用生物質與煤的優勢互補及協同作用來提高共氣化系統的整體能效是國內外關注的學術熱點和前沿課題。雖然國內外研究者對生物質與煤共氣化過程中的協同作用現象進行了較多的實驗研究並取得了一定進展，但仍存在一些較為突出的問題。主要表現在現已開展的研究只把注意力集中在生物質中的鹼金屬對煤氣化的單向協同作用上，忽視了煤質特性對共氣化結果的影響，對協同作用的形成原因及機理缺乏全面系統的研究與論證。本項目以優勢互補原理為導向，構建以富鉀生物質和高鈣煤為原料組合的共氣化研究構想，提出基於生物質中鹼金屬與煤中鈣基礦物質互動作用的多元雙向協同作用理論假設。以科學的實驗方法與先進的分析表征技術相結合，對共氣化過程中的多元雙向協同作用進行系統性的實驗驗證，揭示協同作用形成的本質及機理，明確關鍵要素的最佳化調控，為開發更為先進的生物質與煤共氣化工藝過程提供理論參考。
結題摘要
生物質與煤共氣化是一種清潔、高效開發利用生物質能源和煤炭資源的新型能源轉化方式。近幾年，對共氣化過程中的互補效應和協同效應的研究引起了國內外廣泛關注。為了揭示協同作用形成的本質及機理，發掘協同增效作用的多元、雙向利用，本項目以科學的實驗方法與先進的分析表征技術相結合，對共氣化過程中的多元、雙向協同作用進行系統性研究，取得了以下重要成果： （1）開發了基於全等量熱重分析的共氣化協同效應評價新方法，系統研究了煤質特徵、生物質種類、礦物質組成以及共氣化溫度對協同效應的影響。結果表明，協同作用始於生物質完全氣化後灰相的生成，富鉀生物質與低灰煤共氣化產生的協同效應最強。 （2）利用X射線能譜（EDS）表征和電感耦合電漿發射光譜（ICP-AES）分析與共氣化實驗相結合，確認了共氣化過程中富鉀生物質鉀的遷移及其協同催化效應，從而揭示了協同作用形成的本質及機理。結果表明，煤與生物質共氣化既可以抑制生物質中鹼金屬的揮發，降低對設備的腐蝕，又可以充分發揮鹼金屬對煤焦的催化作用，充分證明了煤/生物質共氣化技術套用的科學合理性及其工程實踐意義。 （3）研究了生物質烘焙預處理對固體產物性質及其與煤共氣化協同效應的影響。結果表明，生物質烘焙預處理不僅可以提升固體產物的能量密度，而且可以促進鉀、鈣等催化活性組分在固體產物中的富集，從而提高烘焙生物質自身的氣化反應性及其與煤共氣化的協同催化效果。 （4）探索了富鈣煤與生物質烘焙冷凝廢液的協同轉化方法。利用冷凝廢液具有強酸性的物性特點，促進煤中鈣基礦物質的分散性及其原位催化活性，從而提高煤的燃燒、氣化效率，既實現了煤與生物質成分的共利用，又消除了冷凝廢液任意排放或處理過程中可能造成的環境污染隱患，達到了一舉兩得的效果。 本項目的研究結果充分證明了煤與生物質共氣化協同作用的多元、雙向利用的可能性，為進一步深入開展煤/生物質共氣化技術的研發、最佳化工藝技術路線提供了重要的理論依據。
