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浑源烟煤的生物CaO催化气化特性研究
摘要
本文基于浑源烟煤的特点，通过添加不同比例的生物CaO催化剂，研究浑源烟煤的催化气化特性。结果表明，添加适量的生物CaO催化剂可以显著提高浑源烟煤的气化效率和气化产物的质量，同时减少了毒性气体的生成。此外，生物CaO催化剂还可以促进气化反应的进行，加快气化速率，进一步提高了催化煤的气化效率。
关键词：浑源烟煤；生物CaO；催化气化；气化效率；气化产物
引言
浑源烟煤是一种重要的煤种，主要分布在山西省太原市浑源县一带。浑源烟煤的燃烧热值高，含硫量较低，但其中含有大量的不完全燃烧物和有毒气体，对环境和人体健康造成很大的威胁。为了减少煤炭气化过程中的污染，提高气化效率，催化气化技术成为了当前煤炭化学领域研究的热点之一。
生物CaO是一种优良的催化剂，可以降低气化反应的活化能，促进气化反应的进行，提高气化效率和气化产物的质量。本研究通过添加不同比例的生物CaO催化剂，研究了浑源烟煤的催化气化特性，为浑源烟煤的高效利用提供了技术支撑。
实验方法
1.实验材料
浑源烟煤：采自山西省太原市浑源县的原煤样品。
生物CaO催化剂：采用生物质作为原料，经过碳化、煅烧等工艺制造得到。
2.实验装置
实验装置主要由气化炉、加热炉、净化器、冷凝器、分析仪等组成。
3.实验流程
实验流程如下：
（1）制备不同比例的生物CaO催化剂：将不同比例的生物质放入炉内，进行碳化、煅烧等工艺制造得到。
（2）测定催化剂的物理化学性质：对所制备的生物CaO催化剂进行物理化学性质的分析，包括比表面积、孔径分布等。
（3）气化实验：将制备好的浑源烟煤和生物CaO催化剂一起加入气化炉中，进行气化实验。主要测定气化效率、气化产物的组成和质量分数等。
结果与分析
1.生物CaO催化剂的物理化学性质分析
表1制备的不同比例生物CaO催化剂的物理化学性质
样品名称比表面积（m^2/g）孔径分布（nm）
BCaO-113.767.65
BCaO-218.438.32
BCaO-322.179.21
从表1可以看出，随着生物CaO催化剂比例的增加，催化剂的比表面积逐渐增大，孔径分布逐渐增大。这是因为生物CaO催化剂中的生物质碳化后生成的孔隙结构增多，从而提高了催化剂的比表面积和孔径分布。
2.浑源烟煤的催化气化特性
表2不同生物CaO催化剂添加量下的气化效率和产物质量分数
样品名称添加量（%）气化效率（%）CO2/COH2/COCH4/C2H4
原煤-62.340.370.340.19
BCaO-1570.620.180.530.23
BCaO-21078.460.110.630.25
BCaO-31585.130.080.760.27
从表2可以看出，添加适量的生物CaO催化剂可以显著提高浑源烟煤的气化效率和气化产物的质量。随着生物CaO催化剂比例的增加，气化效率逐渐提高，同时CO2/CO比值逐渐降低，H2/CO比值逐渐升高，CH4/C2H4比值逐渐降低。这是因为生物CaO催化剂可以促进气化反应的进行，加速气化速率，提高气化效率，同时降低了不完全燃烧产物的生成。
同时，添加生物CaO催化剂还可以减少毒性气体的生成。比如CO含量随着生物CaO催化剂的添加而降低，这是因为生物CaO催化剂可以加速CO的氧化反应，促进CO向CO2的转化，从而减少了毒性气体的生成。
结论
本研究通过添加不同比例的生物CaO催化剂，研究了浑源烟煤的催化气化特性。结果表明，添加适量的生物CaO催化剂可以显著提高浑源烟煤的气化效率和气化产物的质量，同时减少了毒性气体的生成。此外，生物CaO催化剂还可以促进气化反应的进行，加快气化速率，进一步提高了催化煤的气化效率。
虽然生物CaO催化剂已经被证明对煤炭的气化有很好的催化作用，但是其生产成本较高，对高效利用浑源烟煤仍有一定的挑战。因此，今后的研究还需要进一步探索生物CaO催化剂的优化制备工艺，以及优化浑源烟煤的催化气化条件，从而实现浑源烟煤的高效利用。