【摘 要】
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本论文选取山西平朔煤矸石、煤泥为实验原料,利用热重分析仪分析了煤矸石、煤泥在空气气氛和O_2/CO_2气氛下催化燃烧特性。利用固定床反应器和烟气分析仪对煤矸石、煤泥催化燃烧时SO_2和NO_x排放特性进行了研究,考察了不同气氛和不同温度下添加催化剂对煤矸石、煤泥燃烧时SO_2和NO_x排放特性的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)、X-射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光
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本论文选取山西平朔煤矸石、煤泥为实验原料,利用热重分析仪分析了煤矸石、煤泥在空气气氛和O2/CO2气氛下催化燃烧特性。利用固定床反应器和烟气分析仪对煤矸石、煤泥催化燃烧时SO2和NOx排放特性进行了研究,考察了不同气氛和不同温度下添加催化剂对煤矸石、煤泥燃烧时SO2和NOx排放特性的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）、比表面积分析仪（BET）、X-射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）等对煤矸石煤泥燃烧后的灰进行了分析,对煤矸石、煤泥催化燃烧后灰的灰熔点进行了测试。通过这些分析表征,初步探讨了煤矸石、煤泥催化燃烧机理。主要结论有:（1）空气气氛和O2/CO2气氛下煤矸石、煤泥燃烧过程中,加入以麦饭石（MS）为载体的Mo/MS催化剂和以沸石分子筛HZSM-5为载体的Mo/HZSM-5催化剂后发现,与O2/CO2气氛下相比,空气气氛下添加Mo/MS和Mo/HZSM-5催化剂使煤矸石、煤泥中更易着火。（2）空气气氛和O2/CO2气氛下煤矸石、煤泥燃烧过程中,加入Mo/MS和Mo/HZSM-5催化剂都可以降低SO2释放浓度和转化率,缩短释放时间。空气气氛和O2/CO2气氛下在500-700℃、1000℃时煤矸石中添加Mo/HZSM-5燃烧时能更好的抑制SO2释放。空气气氛下在600℃时煤泥中添加Mo/MS燃烧时能更好的抑制SO2释放;O2/CO2气氛下在1000℃时煤泥中添加Mo/MS燃烧时能更好的抑制SO2释放。（3）空气气氛和O2/CO2气氛下煤矸石、煤泥燃烧过程中,加入Mo/MS和Mo/HZSM-5催化剂可以降低NOx释放浓度和NOx转化率,缩短释放时间。空气气氛和O2/CO2气氛下在700-1000℃时煤矸石中添加Mo/HZSM-5燃烧时能更好的抑制NOx释放。空气气氛下在700℃、1000℃时煤泥中添加Mo/MS燃烧时能更好的抑制NOx释放;O2/CO2气氛下在800℃时煤泥中添加Mo/MS燃烧时能更好的抑制NOx释放。（4）通过对煤矸石、煤泥中添加Mo/MS和Mo/HZSM-5催化剂燃烧后的灰进行SEM、BET、XRD、FTIR以及灰熔点测试等一系列分析,发现空气气氛与O2/CO2气氛下煤矸石、煤泥燃烧后灰的性质相似。从XRD分析结果可知煤矸石、煤泥燃烧后灰中的主要矿物质有石英、硬石膏、赤铁矿、莫来石和白钨矿;在900℃燃烧时添加Mo/MS和Mo/HZSM-5还可以促进莫来石(Al6Si2O13)和白钨矿（Ca Mo O4）的生成。从FTIR分析结果可知煤矸石、煤泥添加Mo/MS和Mo/HZSM-5燃烧后灰中所含官能团无明显变化。此外灰熔点测试结果显示煤矸石、煤泥催化燃烧后灰的灰熔点在1390-1402℃之间,添加Mo/MS和Mo/HZSM-5对煤矸石、煤泥催化燃烧后灰的灰熔点无明显影响。本论文的研究将会为煤矸石、煤泥催化燃烧过程中催化剂的选取提供理论依据,为煤矸石、煤泥的清洁、高效利用提供指导。
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