由于油页岩燃烧特性等级低、发热量低、灰分高等问题,在电厂中通常作为难燃燃料使用。为了更好的提高油页岩利用率,缓解煤资源消耗问题,提出一种有效促进燃烧的方法成为人们逐渐关注的话题。因此本课题选取北票油页岩为燃料,选取钾基催化剂作为助燃剂,应用催化燃烧技术,来解决油页岩难燃问题并探讨其催化作用机理。采用热重分析技术分析了北票油页岩燃烧反应特性,根据TG/DTG曲线结果计算了加入催化剂前后燃料燃烧特性参数的变化情况,同时探讨其影响催化效果的因素。研究结果表明,北票油页岩燃烧主要分为三个阶段:水分蒸发阶段,主要燃烧阶段和矿物质分解阶段。催化剂加快了无机矿物质的分解,使第三阶段燃烧峰几乎可忽略不计。催化剂添加比例和升温速率对油页岩燃烧有着至关重要的影响。随着催化剂添加比例的增加,TG曲线朝着低温方向移动,燃料失重更为明显,残渣质量越来越小。其中,5%添加量的催化剂具有较好的催化性能,分别使着火温度和燃尽温度下降了 2.78%和7.79%。升温速率越高样品燃烧性能越差,这说明升温速率越大反而不利于燃烧反应的进行。通过比较,升温速率为20℃/min时,催化剂使样品燃尽温度降低值最大。升温速率为10℃/min时,催化剂使样品着火温度降低值最大。采用TG-FTIR技术研究了催化剂对燃烧过程中气体析出产物的影响。采用固相红外光谱技术及扫描电子显微镜分析了催化剂对燃烧过程中固体产物析出规律的变化情况。研究表明,油页岩燃烧的主要析出气态产物是CO2,催化剂使CO2第三阶段的特征峰消失,而第二阶段二氧化碳排放量增加,这说明催化剂加快了油页岩中矿物质的分解,这与热重分析结果一致。FTIR分析结果表明,催化剂促使了油页岩的脱碳裂解,导致大分子芳香烃、含氧官能团分解生成小分子烃类和-OH,引起酚、醇类化合物增多,促进了挥发分的释放。扫描电子显微镜结果表明,催化剂加入使北票油页岩燃烧的更为彻底,出现“骨架”。油页岩样品表面出现许多小孔道,表面样品燃烧过程中对氧的吸附能力增加,燃烧充分。采用Flynn-Wall-Ozawa法和Friedman-Reich-Levi法对北票油页岩及混燃物进行动力学分析,并探讨作用机理。结果表明,两种方法分析结果几乎一致。北票油页岩燃烧反应所需的活化能比较高,催化剂明显降低了燃料反应所需活化能,尤其在反应后期效果最显著。钾基催化剂之所以能促进北票油页岩燃烧,是因为催化剂及其本身的衍生物之间发生了一系列可逆反应,从而加速了氧转移,使燃料燃烧过程中氧气充足,燃烧充分。