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新疆的煤炭资源不仅储量丰富,而且煤质反应活性较高,这使其在煤电和煤化工生产中表现出色。煤催化气化技术,作为第三代气化技术的先进代表,被认为是煤制天然气最有效的工艺之一。在本研究中,选择了新疆伊犁及准东煤化工基地的6种典型煤种,详细分析了它们的煤质属性,以评估其在催化气化中的适用性。

在催化气化工况下,通过压差法烧结温度测定装置对各煤灰进行了初始烧结温度测试。结合XRD分析和Factsage热力学软件计算的结果,研究人员推测了灰中矿物质间的反应及矿物的转变特性,进一步探讨了矿物质变迁规律以及煤灰的结渣性与结渣机理。

结果显示,所选地区煤种的煤灰中由于难熔化合物氧化铝含量较低,且碱性化合物含量较高,总体灰熔点不高,这使得采用固态排渣形式的煤气化工艺面临较高的结渣风险。尤其是具有高钾钠、低铝特征的准东煤(如西黑山和大井矿)更容易发生结渣现象,因此在催化气化工艺中的结渣风险较高。相比之下,哈密广汇煤则具有相对较高的熔融温度,因此其在催化气化工艺中的结渣风险相对较低。

在添加了碳酸钾催化剂后,煤灰的烧结温度显著降低;而钙催化剂的添加对烧结温度的影响则因煤种灰成分的不同而异。在煤灰中硅含量较高的情况下,添加K催化剂会进一步加剧结渣风险。而对于铁含量较高的煤种,在还原性气氛下,无论是添加K催化剂还是Ca催化剂,均存在较大的结渣风险。

有关陕北煤燃烧结渣性的研究可参见这里。新疆高钠煤在脱钠提质过程中的钠存在形式,以及其在催化气化过程中的表现,可以从此处获取更多详细信息。