堿性氧化物對煤灰熔融特征行為的影響

鄭燁，李建波，關彥軍，楊鳳玲，張鍇，程芳琴

（1華北電力大學熱電生產過程污染物監測與控制北京市重點實驗室，北京102206；2低品位能源利用技術及系統教育部重點實驗室，重慶大學，重慶400044；3山西大學資源與環境工程研究所，國家環境保護煤炭廢棄物資源化高效利用技術重點實驗室，山西太原030006）

準東煤田是我國乃至全世界已探明的最大整裝煤田[1]，其煤質具有灰分低、硫分低和反應活性高的特點[2]，被認為是一種適用于發電或者煤化工的優質原料。但是，煤中堿性元素（鈉、鈣、鎂和鐵）含量相對較高，這些礦物成分在燃燒、熱解或者氣化等熱化學轉化過程中容易發生熔融傾向，并可能附著在受熱面上，進而加劇爐內結渣和尾部受熱面的積灰現象[3-4]，由此限制了其工業應用的廣泛性。

灰熔融特性是判斷煤灰結渣和積灰傾向的重要參數之一[5]，通常用變形溫度（DT）、軟化溫度（ST）、半球溫度（HT）和流動溫度（FT）來表征。對于富含堿性元素的準東煤灰來講，煤灰中Na2O、CaO、MgO 和Fe2O3等堿性氧化物的存在顯著降低了煤灰的熔融溫度[6-10]。具體來看，煤灰中大量Na2O 的存在可以促進鈉長石和霞石等低熔點礦物以及低溫共熔體的生成，從而導致熔融溫度降低[6]。而CaO 對灰熔點的影響并非呈單調趨勢：灰熔融溫度隨CaO 含量升高呈先下降后上升趨勢[7]，這主要是因為CaO添加首先會促進煤灰中石英和鈉長石等晶體向非晶體轉化，使樣品更易于發生熔融現象；而樣品熔融溫度降至最低值后，進一步添加CaO 會導致非晶體向鈣鐵榴石等高熔點礦物轉化，熔融溫度隨之提高?！?br>