English

• 气化技术是清洁高效利用煤炭、生物质等含碳物料的核心技术^{[1, 2]}。目前，具有处理规模大、转化率高、环境友好等优势的气流床煤气化技术已取得广泛的工业应用^[3]，但高温高压的苛刻运行条件导致其成本较高。催化气化工艺能显著提高气化反应速率，减少煤炭完全转化所需要的反应时间以及降低气化反应温度^[4]，获得了研究者们广泛关注。但催化剂开发、制造和回收成本较高，制约了煤催化气化技术的工业应用。因此，寻找价格低廉、催化性能高的催化剂十分必要。

  生物质灰是生物质燃烧的重要副产物，全球年产量约为4.76×10⁸ t^[5]。由于生物质灰中富含碱/碱土金属(AAEM)，可用作天然催化剂以降低工业催化剂的成本、缓解工业催化剂回收难题，且有利于实现生物质灰的资源化利用，减少其对环境产生的影响。近年来，部分学者研究了生物质灰添加对煤焦气化反应特性的影响。朱志辉等^[6]发现，生物质灰的催化效果随掺混比例增大而加强，且碱土金属含量较高的生物质灰催化性能更显著^{[4, 7]}。生物质灰的组成及灰在焦碳颗粒表面和内部的分布与气化反应速率直接相关^[8]，特别是生物质灰中K、Na、Ca的含量和赋存形态显著影响煤焦的气化反应活性^{[9, 10]}。此外，生物质灰添加有利于提高合成气产率^[11]，产品气中H₂/CO、H₂/CO₂、CO/CO₂等比例也与生物质灰掺混比例紧密相关^[12]。目前，大部分研究主要集中于考察生物质灰的种类和添加量对煤焦气化反应活性的影响，而关于生物质灰添加对气化过程中煤焦固体结构的影响以及固体结构演变与气化反应活性相关性的研究报道鲜少。

  因此，本研究以遵义无烟煤热解焦为气化原料，以稻草灰和棉秆灰为生物质灰添加剂，基于热重分析仪开展焦样气化实验，以探究生物质灰添加对煤焦气化反应特性的影响，并采用等离子发射光谱仪和激光拉曼光谱仪考察生物质灰添加对煤焦气化过程固体结构演变的影响，以关联解释生物质灰对煤焦气化反应的作用机制。

  1.   实验部分

  1.1   样品的制备

  1.1.1   气化原料的制备

  以遵义无烟煤(120-180目，记为ZY)为实验样品，遵义原煤的基础性质见表 1(工业分析和元素分析)和表 2(灰的化学组成)。

  表 1

  

  表 1  煤样的工业分析和元素分析

  Table 1.  Proximate and ultimate analyses of ZY sample

  下载: 导出CSV

  Sample	Proximate analysis wd /%				Ultimate analysis wd /%
  	V	FC	A		C	H	N	O	S
  ZY	7.59	73.46	18.95		76.57	2.13	1.10	0.83	0.42

  表 2

  

  表 2  煤灰和生物质灰化学组成

  Table 2.  Ash chemical composition of tested samples

  下载: 导出CSV

  Sample	Ash composition /%
  	SiO2	Al2O3	K2O	Na2O	CaO	Fe2O3	MgO
  ZY	55.67	30.63	1.04	1.64	0.95	4.45	0.59
  RS	58.88	0.18	21.97	1.13	4.20	0.26	2.73
  CS	1.73	0.35	40.96	6.99	20.60	0.51	9.38

  基于自搭的下落式固定床反应器开展原煤热解实验，该反应器分为高温反应区和低温冷却区，高温热解区升温所需热量由外部电加热供给，低温冷却区由循环水冷却，装置结构示意图见图 1。热解实验具体步骤为：称取10 g左右煤样，置于反应器顶端水冷夹套内的吊篮中；始终保持流量为500 mL/min高纯氮气为反应过程吹扫气，通过程序温度控制系统将反应区升温至800 ℃后，将吊篮降至反应区，恒温30 min以基本脱除煤中挥发分；然后将吊篮升至水冷区，冷却至室温后称量并收集焦样。遵义无烟煤焦记作ZY-800P。

  图 1

  

  图 1.  固定床热解反应装置示意图

  Figure 1.  Schematic diagram of fixed bed pyrolysis reactor

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  煤焦与生物质灰的混合采用机械混合法，混合比例为10% (以煤焦-生物质灰混合物质量为基准)。遵义煤焦与稻草灰和棉秆灰的混合样分别记作ZY-800P-RSA、ZY-800P-CSA。

  1.1.2   生物质灰的制备

  选取粒径为120-180目的稻草和棉秆(分别记作RS和CS)为生物质样品。基于美国材料与试验协会ASTM E1755-01标准制取生物质灰。具体步骤为：将生物质原料放入马弗炉中，程序升温至300 ℃并停留30 min；继续升温至575 ℃并停留2 h；待冷却至室温取出生物质灰。稻草灰和棉秆灰分别记作RSA、CSA。生物质灰的化学组成见表 2。

  1.2   气化反应活性测定

  采用STA449-F3热重分析仪开展气化反应活性实验，该装置广泛应用于测量特定反应条件下样品重量变化，主要部件包括天平控制系统、炉膛升降系统、抽真空系统、气氛控制系统以及数据采集分析软件。

  焦样气化温度选取为850、900、950和1000 ℃。具体实验步骤为：称取10 mg左右样品放入氧化铝坩埚中，关闭炉膛；在100 mL/min的高纯度N₂气氛中以25 ℃/min的速率将温度上升至目标气化温度后，将保护气N₂切换为CO₂开始气化反应；待样品失重曲线走平后停止反应。

  焦样气化碳转化率x可由式(1)计算得到^[13]：

  $ x = \frac{{{w_0} - {w_t}}}{{{w_0} - {w_{\rm{a}}}}} $

  (1)

  式中，w₀、w_t、和w_a分别为气化反应初始时刻焦样质量、气化时间为t (min)时的焦样质量和气化完全时残留物质量(w%)。

  1.3   活性矿物组分测定

  气化原料中AAEM的赋存形态和含量直接决定了焦样颗粒中催化活性位点的数量。相关研究证实了水溶态AAEM(主要包括水溶性无机盐)和离子交换态AAEM(主要包括与含氧官能团结合的AAEM)对煤焦气化的催化作用^[14]。因此，本研究对这两种赋存形态的AAEM(定义为活性AAEM)的含量进行了测定。通过化学分级洗可获得气化半焦中活性AAEM。具体步骤如下：称取0.10-0.20 g气化半焦样品加入离心管，并加入浓度为1 mol/L的醋酸铵溶液至35 mL，利用磁力搅拌器室温搅拌72 h后进行离心过滤，用超纯水漂洗滤渣并定容至100 mL。

  使用电感耦合等离子体发射光谱仪(Agilent 725 ICP-OES)对滤液中K、Na、Ca浓度进行测定以获取气化半焦中活性AAEM含量。仪器主要由垂直观察室、旋流雾化室、40 MHz自激式RF发生器和CCD固体检测器组成。

  1.4   碳结构参数测定

  激光拉曼光谱仪适合分析碳材料晶体，具备样品制备简单、高分辨率和无损检测等优点，拉曼光谱仪已广泛应用于煤燃烧、气化和热解过程固体结构表征。本研究采用拉曼光谱仪(Thermo Fisher DXR)对气化半焦碳结构参数进行测定。测试选定在一级区域，波长为800-2000 cm^-1。每个样品随机选取若干颗粒进行多区域检测并取平均值作为最终结果，以保证数据准确性。

  2.   结果与讨论

  2.1   生物质灰添加对煤焦气化反应活性的影响

  遵义无烟煤煤焦和添加生物质灰遵义无烟煤煤焦在不同气化温度下气化反应碳转化率随气化时间的变化曲线见图 2。

  图 2

  

  图 2.  焦样碳转化率随气化时间的变化

  Figure 2.  Curves of carbon conversion of coal char samples versus gasification time

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  采用反应活性指数R_0.9评估样品整体气化反应活性^[15]，计算式如式(2)所示：

  $ {R_{0.9}} = \frac{{0.9}}{{{t_{x = 0.9}}}} $

  (2)

  式中，t_x=0.9是碳转化率达到90%时所需气化时间，min。

  不同气化温度下样品反应活性指数见表 3。850 ℃下的遵义无烟煤煤焦气化反应性差，碳转化率达90%时的气化时间较长，故本研究不给出ZY-800P的R_0.9。由表 3可知，不同焦样的反应活性指数均随气化温度升高而增大。同一温度条件下，不同焦样的气化反应活性基本趋势为：ZY-800P-CSA > ZY-800P-RSA > ZY-800P，这表明稻草灰和棉杆灰的添加均有利于促进煤焦气化反应。

  表 3

  

  表 3  焦样气化反应活性指数

  Table 3.  Gasification reactivity index of coal char samples

  下载: 导出CSV

  Temperature t/℃	R0.9
  	ZY-800P	ZY-800P-RSA	ZY-800P-CSA
  850	-	0.001	0.009
  900	0.001	0.002	0.017
  950	0.003	0.005	0.031
  1000	0.007	0.009	0.057

  引入相对反应活性指数量化表征生物质灰添加对煤焦气化反应活性的影响^[16]，如式(3)所示，

  $ {\rm{specific}}\;\;\;{R_{0.9}} = \frac{{{R_{0.9, {\rm{ coal\;char\;with\;biomass\;ash\;additive}}}}}}{{{R_{0.9, {\rm{ coal\;char\;without\;biomass\;ash\;additive}}}}}} $

  (3)

  图 3为不同气化温度下相对反应活性指数曲线。以气化温度900 ℃为例，由图 3可知，ZY-800P-CSA和ZY-800P-RSA的相对反应指数分别为13.59和1.87，这说明棉杆灰的添加对煤焦气化反应活性的促进作用较稻草灰更为显著。

  图 3

  

  图 3.  添加生物质灰焦样相对反应活性指数

  Figure 3.  Relative reactivity index curves of coal char samples with biomass ash additive

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  由图 3还可知，随气化温度升高，煤焦相对反应活性指数逐渐减小。对于ZY-800P-CSA，随气化温度从900升至1000 ℃，相对反应活性指数由13.59降至为8.60。这表明生物质灰添加对煤焦气化反应的促进作用随温度的升高而减弱。

  2.2   生物质灰添加对气化过程煤焦物化结构的影响

  2.2.1   活性矿物质

  生物质灰和煤灰中的活性AAEM含量与煤焦的气化反应活性直接相关^[17]。Li等^[18]指出，活性AAEM添加剂能够促进气化过程煤炭中大芳环结构裂解成小环结构。Tay等^[19]发现，活性AAEM有助于减少煤焦气化过程中芳环缩合的机会。表 4为不同气化温度下ZY-800P、ZY-800P-RSA和ZY-800P-CSA气化半焦(碳转化率为50%)中活性矿物含量。

  表 4

  

  表 4  气化半焦中活性AAEM含量

  Table 4.  Active AAEM contents in gasified semi-char of individual and blended chars

  下载: 导出CSV

  Sample	Active AAEM content/(mg·g-1 semi-char)
  	K	Na	Ca	total
  ZY-800P-900G	~0	0.45	4.15	4.60
  ZY-800P-1000G	~0	0.40	3.71	4.11
  ZY-800P-RSA-900G	0.43	0.79	4.06	5.28
  ZY-800P-RSA-1000G	0.24	0.57	3.61	4.42
  ZY-800P-CSA-900G	3.94	1.07	8.40	13.41
  ZY-800P-CSA-1000G	1.88	1.01	7.38	10.27

  由表 4可知，样品气化半焦中活性AAEM总量随气化温度升高而减少，这主要因为气化温度越高AAEM失活和挥发效应更加显著。以气化温度900 ℃为例，可以看出, 添加稻草灰和棉秆灰的遵义无烟煤气化半焦中活性AAEM总量分别是5.28和13.41 mg/g，分别为遵义无烟煤气化半焦活性AAEM总量的1.15倍和2.92倍。这主要归因于稻草灰和棉杆灰的组成差异：相较于稻草灰，棉秆灰中活性AAEM含量更高，其添加对气化半焦中活性AAEM总量的增加幅度更为明显。

  2.2.2   碳结构

  原始拉曼谱图使用不同的拟合公式可分解成四个洛伦兹子峰(D₄、D₁、G、D₂)和一个高斯子峰，具体见图 4。D₁峰通常称为缺峰，出现在1350 cm^-1处，可归因于面内缺陷如缺陷和杂原子，并对应于具有A_1g对称性的石墨晶格振动模式；在1620 cm^-1处的D₂峰总是位于G峰肩部，其表示无序石墨晶格的振动模式并且对应于具有E_2g对称性的石墨晶格模式；位于1500 cm^-1处的D₃峰起源于无定形碳的sp²带形式，包括有机分子和官能团碎片；出现于1200 cm^-1的D₄峰，大多数学者认同是由多烯结构中sp²-sp³键或C-C和C=C的弹性振动引起的；G峰或石墨峰(1580 cm^-1)对应于具有E_2g对称性的理想石墨晶格振动模式^[20]。

  图 4

  

  图 4.  遵义热解焦气化半焦的拉曼光谱拟合曲线

  Figure 4.  Fitting curve of Raman spectrum of ZY-800P gasified semi-char

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  表 5为气化温度为900和1000 ℃下ZY-800P、ZY-800P-RSA和ZY-800P-CSA的气化半焦拉曼峰积分面积比I_D1/I_G。D₁峰与G峰的积分面积之比(I_D1/I_G)通常被用于定量表征煤焦碳结构有序度：I_D1/I_G与晶体的平面尺寸成反比，即I_D1/I_G比值的降低表明煤焦碳结构有序化程度升高^[21]。由表 5可知，不同焦样气化半焦的I_D1/I_G的值均随气化温度升高而降低，表明气化半焦碳微晶结构有序化程度随气化温度升高而增加。此外，生物质灰的添加对气化半焦的I_D1/I_G影响显著。同一气化温度条件下，不同焦样气化半焦I_D1/I_G的基本顺序为：ZY-800P＜ZY-800P-RSA＜ZY-800P-CSA，这说明棉秆灰和稻草灰的添加均有利于减缓气化过程焦样碳微晶结构石墨化进程，且相较于稻草灰，棉秆灰的添加对气化过程焦样碳微晶结构有序化的抑制作用更为显著。

  表 5

  

  表 5  气化半焦拉曼光谱峰面积比

  Table 5.  Raman band area ratio of gasification semi-chars

  下载: 导出CSV

  Gasification temp. t/℃	ID1/IG
  	ZY-800P	ZY-800P-RSA	ZY-800P-CSA
  900	4.85	4.93	5.16
  1000	4.62	4.66	4.78

  2.3   固体结构演变与气化反应活性的关联

  煤焦中活性AAEM含量及赋存形态与焦样中催化活性位数量紧密关联，显著影响气化反应活性；焦样碳结构的有序化程度影响气化过程气化剂渗入碳层结构内部的难易程度，决定了煤焦的气化反应性。

  由以上分析可得，气化半焦中活性AAEM总含量与焦样气化反应活性趋势一致：焦样气化反应活性指数基本顺序为ZY-800P＜ZY-800P-RSA＜ZY-800P-CSA，焦样气化半焦中活性AAEM总量基本顺序为ZY-800P＜ZY-800P-RSA＜ZY-800P-CSA，表明焦样中活性AAEM含量是评价煤焦气化反应活性的重要指标。且随气化温度升高，生物质灰添加对气化过程焦样中活性矿物质含量的增加作用减弱，能够很好地解释生物质灰对煤焦气化反应活性的促进作用随气化温度升高而减弱。

  气化半焦拉曼峰面积比I_D1/I_G与煤焦的气化反应活性变化趋势一致，说明碳微晶结构有序度也是表征煤焦气化反应活性的重要结构参数。随气化温度升高，气化半焦的I_D1/I_G减小，表明生物质灰添加对气化过程焦样碳结构有序化程度的抑制作用减弱，这也能解释添加生物质灰焦样的相对气化反应活性随气化温度升高而降低。

  3.   结论

  稻草灰和棉杆灰的添加有利于提高煤焦气化反应活性，主要归因于生物质灰添加有利于气化过程煤焦活性矿物质含量增加和碳结构有序化程度降低。且稻草灰和棉秆灰的添加对焦样气化反应活性的增加幅度随气化温度升高而减小，这可解释为生物质灰添加对气化过程煤焦活性矿物质含量增加和碳结构有序化程度降低的幅度随气化温度升高而减小。此外，棉秆灰对煤焦气化反应活性的促进作用较稻草灰更为显著，这主要由于棉杆灰的添加对气化半焦中活性AAEM含量的增加作用以及碳结构石墨化进程的抑制作用更加明显。

• 1. [1]

     杨景标, 蔡宁生, 张彦文. 催化剂添加量对褐煤焦水蒸气气化反应性的影响[J]. 燃料化学学报, 2008,36,(1): 15-21. doi: 10.3969/j.issn.0253-2409.2008.01.004YANG Jing-biao, CAI Ning-sheng, ZHANG Yan-wen. Effect of catalyst loadings on the gasification reactivity of a lignite char with steam[J]. J Fuel Chem Technol, 2008, 36(1):  15-21. doi: 10.3969/j.issn.0253-2409.2008.01.004

  2. [2]

     李少华, 王艳鹏, 车德勇, 刘大任, 张卓文. 松木屑与褐煤催化共气化特性实验研究[J]. 热力发电, 2015,44,(1): 44-48. doi: 10.3969/j.issn.1002-3364.2015.01.044LI Shao-hua, WANG Yan-peng, CHE De-yong, LIU Da-ren, ZHANG Zhuo-wen. Experimental study on catalytic co-gasification characteristics of pine sawdust and lignite[J]. Therm Power Gener, 2015, 44(1):  44-48. doi: 10.3969/j.issn.1002-3364.2015.01.044

  3. [3]

     连明磊, 谢军, 武文芳, 葛源, 霍霞, 白志玲. 微波辅助气流床煤气化工艺研究[J]. 煤炭科学技术, 2018,46,(3): 218-223. LIAN Ming-lei, XIE Jun, WU Wen-fang, GE Yuan, HUO Xia, BAI Zhi-ling. Process study on microwave-assisted entrained flow gasification[J]. Coal Sci Technol, 2018, 46(3):  218-223.

  4. [4]

     RIZKIANA J, GUAN G Q, WIDAYATNO W B, HAO X G, LI X M, HUANG W, ABDULA A. Promoting effect of vrious biomass ashes on the steam gasification of low-rank coal[J]. Appl Energy, 2014, 133:  282-288. doi: 10.1016/j.apenergy.2014.07.091

  5. [5]

     ASSILEV S V, BAXTER D, ANDERSEN L K, VASSLIEVA C G. An overview of the composition and application of biomass ash[J]. Fuel, 2013, 105:  19-39. doi: 10.1016/j.fuel.2012.10.001

  6. [6]

     朱志辉, 李冰浪. 恒温下生物质灰对煤焦气化特性的影响[J]. 电力科学与工程, 2017,33,(8): 67-71. doi: 10.3969/j.ISSN.1672-0792.2017.08.011ZHU Zhi-hui, LI Bin-lang. Effect of biomass ash on char gasification under constant temperature[J]. Electr Power Sci Eng, 2017, 33(8):  67-71. doi: 10.3969/j.ISSN.1672-0792.2017.08.011

  7. [7]

     郭辰辰, 董卫果. 煤的碱金属催化气化研究新进展[J]. 煤质技术, 2016,3,38-42. GUO Chen-chen, DONG Wei-guo. New research prograss on the alkali metal catalytic gasification of coal[J]. Coal Qual Technol, 2016, 3:  38-42.

  8. [8]

     NANOU P, MURILLO H G, SWAAIJ W, ROSSUM G V, KERSTEN R A. Intrinsic reactivity of biomass-derived char under steam gasification conditions-potential of wood ash as catalyst[J]. Chem Eng J, 2013, 217:  289-299. doi: 10.1016/j.cej.2012.12.012

  9. [9]

     齐晓宾, 宋国良, 宋维健, 吕清刚. 准东高碱煤气化过程中碱金属迁移与结渣特性实验研究[J]. 燃料化学学报, 2015,43,(8): 906-913. doi: 10.3969/j.issn.0253-2409.2015.08.002QI Xiao-bin, SONG Guo-liang, SONG Wei-jian, LÜ Qing-gang. Alkali metal migration and slagging characteristic during Zhundong high-alkali coal gasification[J]. J Fuel Chem Technol, 2015, 43(8):  906-913. doi: 10.3969/j.issn.0253-2409.2015.08.002

  10. [10]

      TIBERIU P, FAN M H, MORRIS D, SLIMANE R B, BELL D A, TOWLER B F. Catalytic gasification of a powder river basin coal[J]. Fuel, 2013, 103:  161-170. doi: 10.1016/j.fuel.2012.08.049

  11. [11]

      HUANG S, WU S, WU Y, GAO J. The physicochemical properties and catalytic characteristics of different biomass ashes[J]. Energy Source Part A, 2014, 36:  402-410. doi: 10.1080/15567036.2012.722746

  12. [12]

      ZHANG Z Y, PANG S S, LEVI T. Influence of AAEM species in coal and biomass on steam co-gasification of chars of blended coal and biomass[J]. Renew Energy, 2017, 101:  356-363. doi: 10.1016/j.renene.2016.08.070

  13. [13]

      HUO W, ZHOU Z J, WANG F C, YU G S. Mechanism analysis and experimental verification of pore diffusion on coke and coal char gasification with CO₂[J]. Chem Eng J, 2014, 244:  227-233. doi: 10.1016/j.cej.2014.01.069

  14. [14]

      POPA T, FAN M, ARGYLE M D, SLIMANE R B, BELL D A, TOWLER B F. Catalytic gasification of a powder river basin coal[J]. Fuel Process Technol, 2013, 103:  161-170.

  15. [15]

      刘洋, 杨新芳, 雷福林, 肖云汉. 添加CaO的准东煤中温水蒸气气化特性的研究[J]. 燃料化学学报, 2018,46,(3): 265-272. doi: 10.3969/j.issn.0253-2409.2018.03.002LIU Yang, YANG Xin-fang, LEI Fu-lin, XIAO Yun-han. Steam gasification characteristics of Zhundong coal with additive CaO at medium temperature[J]. J Fuel Chem Technol, 2018, 46(3):  265-272. doi: 10.3969/j.issn.0253-2409.2018.03.002

  16. [16]

      WEI J T, GUO Q H, HE Q, DING L, YOSHIKAWA K, YU G S. Co-gasification of bituminous coal and hydrochar derived from municipal solid waste:Reactivity and synergy[J]. Bioresour Technol, 2017, 239:  482-489. doi: 10.1016/j.biortech.2017.05.014

  17. [17]

      MITSUOKA K, HAYASHI S, AMANO H, KAYAHARA K, SASAOAKA E, UDDIN M A. Gasification of woody biomass char with CO₂:The catalytic effects of K and Ca species on char gasification reactivity[J]. Fuel Process Technol, 2011, 92:  26-31. doi: 10.1016/j.fuproc.2010.08.015

  18. [18]

      LI Y, YANG H, HU J, WANG X, CHEN H. Effect of catalysts on the reactivity and structure evolution of char in petroleum coke steam gasification[J]. Fuel, 2014, 117:  1174-1180. doi: 10.1016/j.fuel.2013.08.066

  19. [19]

      TAY H L, KAJITANI S, WANG S, LI C. A preliminary Raman spectroscopic perspective for the roles of catalysts during char gasification[J]. Fuel, 2014, 121:  165-172. doi: 10.1016/j.fuel.2013.12.030

  20. [20]

      ZHU H L, YU G S, GUO Q H, WANG X J. In situ Raman Spectroscopy study on catalytic pyrolysis of a bituminous coal[J]. Energy Fuels, 2017, 31:  5817-5827. doi: 10.1021/acs.energyfuels.6b03042

  21. [21]

      SOLOMON P R, CARANGELO R M. FTIR analysis of coal. 1. Techniques and determination of hydroxyl concentrations[J]. Fuel, 1982, 61(7):  663-669. doi: 10.1016/0016-2361(82)90014-X

• 

  图 1  固定床热解反应装置示意图

  Figure 1  Schematic diagram of fixed bed pyrolysis reactor

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 2  焦样碳转化率随气化时间的变化

  Figure 2  Curves of carbon conversion of coal char samples versus gasification time

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 3  添加生物质灰焦样相对反应活性指数

  Figure 3  Relative reactivity index curves of coal char samples with biomass ash additive

  下载: 全尺寸图片 幻灯片
  

  图 4  遵义热解焦气化半焦的拉曼光谱拟合曲线

  Figure 4  Fitting curve of Raman spectrum of ZY-800P gasified semi-char

  下载: 全尺寸图片 幻灯片

  表 1  煤样的工业分析和元素分析

  Table 1.  Proximate and ultimate analyses of ZY sample

  Sample	Proximate analysis wd /%				Ultimate analysis wd /%
  	V	FC	A		C	H	N	O	S
  ZY	7.59	73.46	18.95		76.57	2.13	1.10	0.83	0.42

  下载: 导出CSV

  表 2  煤灰和生物质灰化学组成

  Table 2.  Ash chemical composition of tested samples

  Sample	Ash composition /%
  	SiO2	Al2O3	K2O	Na2O	CaO	Fe2O3	MgO
  ZY	55.67	30.63	1.04	1.64	0.95	4.45	0.59
  RS	58.88	0.18	21.97	1.13	4.20	0.26	2.73
  CS	1.73	0.35	40.96	6.99	20.60	0.51	9.38

  下载: 导出CSV

  表 3  焦样气化反应活性指数

  Table 3.  Gasification reactivity index of coal char samples

  Temperature t/℃	R0.9
  	ZY-800P	ZY-800P-RSA	ZY-800P-CSA
  850	-	0.001	0.009
  900	0.001	0.002	0.017
  950	0.003	0.005	0.031
  1000	0.007	0.009	0.057

  下载: 导出CSV

  表 4  气化半焦中活性AAEM含量

  Table 4.  Active AAEM contents in gasified semi-char of individual and blended chars

  Sample	Active AAEM content/(mg·g-1 semi-char)
  	K	Na	Ca	total
  ZY-800P-900G	~0	0.45	4.15	4.60
  ZY-800P-1000G	~0	0.40	3.71	4.11
  ZY-800P-RSA-900G	0.43	0.79	4.06	5.28
  ZY-800P-RSA-1000G	0.24	0.57	3.61	4.42
  ZY-800P-CSA-900G	3.94	1.07	8.40	13.41
  ZY-800P-CSA-1000G	1.88	1.01	7.38	10.27

  下载: 导出CSV

  表 5  气化半焦拉曼光谱峰面积比

  Table 5.  Raman band area ratio of gasification semi-chars

  Gasification temp. t/℃	ID1/IG
  	ZY-800P	ZY-800P-RSA	ZY-800P-CSA
  900	4.85	4.93	5.16
  1000	4.62	4.66	4.78

  下载: 导出CSV
•