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国家重点实验室在含碳基质高温转化研究方面取得系列成果

发布时间:2020年10月19日 17:13 编辑: 点击量:

以我校省部共建国家重点实验室于广锁教授为带头人的“含碳基质高温气化”引进创新团队,针对宁东地区典型气化用煤及固体废弃物等含碳基质高温气化过程中存在的关键科学技术问题,在煤炭气化反应性、气化灰渣转化机理、畜禽废弃物与煤共热解/气化等方面开展了深入研究。相关研究成果近一年内相继在国际国内化工、环境及催化领域主流期刊Energy Conversion and ManagementFuelEnergy & FuelsScience of the Total EnvironmentInternational Journal of Hydrogen Energy、煤炭学报、燃料化学学报等发表论文19篇,申请发明专利11项。

煤气化是实现煤炭清洁高效转化的龙头技术,也是宁东基地煤炭利用最重要的工艺手段。通过促进煤气化反应性提高煤炭转化效率、降低气化操作温度进而实现气化过程的低成本和高效转化是亟需解决的关键问题。团队利用热重分析仪结合高温热台原位研究了多种宁东典型气化用煤的气化反应特性,揭示了气化反应活性差异的主要因素;研究了Ca、Na、Ni、Fe等催化剂对煤气化过程中焦炭与焦油转化的影响机制,确定了最佳反应温度并实现了气体产物的直接调控,受到了国内外广泛的关注。



气化炉是煤气化过程的关键反应器,其运行将直接关系到气化工艺的高效与稳定,而气化过程中的熔渣转变及其流变机制影响气化炉排渣的稳定性。团队利用可视化手段在线研究了宁东气化用煤气化过程中煤-灰-渣转变过程,并探究了添加剂对其熔融及流动性的影响,为气化炉稳定运行提供了理论依据。



气流床气化一般在高温高压环境下运行,团队利用该特性,将其拓展应用于含碳固废或危废的无害资源化处理领域,实现环境与经济效益同步提升。针对宁夏地区乃至全国畜禽废弃物排放和堆积问题,团队提出畜禽废弃物与煤高温共处理工艺,开展了畜禽废弃物与煤共热解、共气化方面的深入研究,揭示了二者共处理过程中存在协同效应的物理化学本质,为畜禽废弃物无害资源化利用、节约煤炭资源提供了新的思路和方向。



上述论文第一作者均为“含碳基质高温气化”引进创新团队青年教师及博士/硕士研究生,第一单位和通讯单位均署名宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室。研究得到省部共建国家重点实验室“化学工程与技术”一流学科、国家自然科学基金、宁夏重点研发重大科技项目等资助。团队将继续以含碳基质高温气化为研究方向,坚持技术创新与基础研究并重,为宁夏地区乃至全国的含碳基质高温气化技术发展做出相应贡献。

其中5篇一区代表性论文如下:

[1] Guanghua Lu, Yonghui Bai*, Liang Ren, Jiaofei Wang, Xudong Song, Guangsuo Yu. Role of phosphorus(P) additive in the performance of char-supported nickel(Ni) catalyst on tar reforming. Energy Conversion and Management, 2020(225):113471.

[2] Jiaofei Wang, Meng Ma, Yonghui Bai, Weiguang Su, Xudong Song*, Guangsuo Yu*. Effect of CaO additive on co-pyrolysis behavior of bituminous coal and cow dung. Fuel, 2020(265):116911.

[3] Linmin Zhang, Jiaofei Wang, Xudong Song*, Yonghui Bai, Min Yao, Guangsuo Yu*. Influence of biomass ash additive on fusion characteristics of high-siliconaluminum coal ash. Fuel, 2020(282):118876.

[4] Xinsha Zhang, Xudong Song, Jiaofei Wang, Weiguang Su, Yonghui Bai*, Bing Zhou, Guangsuo Yu*. CO2gasification of Yangchangwan coal catalyzed by iron-based waste catalyst from indirect coal-liquefaction plant. Fuel, 2021(285):119228.

[5] Meng Ma, Yonghui Bai*, Xudong Song, Jiaofei Wang, Weiguang Su, Min Yao, Guangsuo Yu*. Investigation into the co-pyrolysis behaviors of cow manure and coal blending by TG–MS. Science of the Total Environment, 2020(728):138828.

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