水溶性鈉對(duì)高堿煤及模型化合物燃燒特性的影響

孫正威，周艷玲，崔 爽，竇 浩，蓋安俊，魏礫宏

（沈陽航空航天大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院，遼寧 沈陽 110136）

0 引 言

我國煤炭工業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃指出煤炭的主體能源地位不會(huì)變化。 國家能源需求總量仍有增長(zhǎng)空間，煤炭作為保障能源安全的基石，仍須重視。我國新疆準(zhǔn)東地區(qū)煤炭資源極為豐富，擁有中國乃至世界上最大的整裝露天煤田［1］，準(zhǔn)東煤田資源預(yù)測(cè)探明儲(chǔ)量超過3 900 億t［2］。 準(zhǔn)東高堿煤合理開發(fā)利用是解決我國煤炭資源清潔高效利用的關(guān)鍵共性問題，符合我國能源綠色持續(xù)發(fā)展理念的核心宗旨。 新疆準(zhǔn)東煤屬于低灰、低硫、高揮發(fā)分以及高熱值煙煤。 其中準(zhǔn)東高堿煤的堿金屬鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%～10.0%（灰基），顯著高于我國其他產(chǎn)地煤炭資源的堿金屬鈉含量［3］。 煤中鈉的賦存形態(tài)通常分為水溶態(tài)鈉（主要為NaCl）、乙酸銨溶鈉、鹽酸溶鈉和不可溶鈉4 種，準(zhǔn)東高堿煤中水溶態(tài)鈉和乙酸銨溶鈉約占煤中可溶鈉總量的96.6%，水溶態(tài)鈉占可溶鈉總量的82.0%［4］。 一方面，鈉可以作為煤或焦炭氣化、熱解以及熱解過程中氮變遷的催化劑［5-7］。 但另一方面，鈉的強(qiáng)揮發(fā)性［8］會(huì)造成高堿煤熱利用過程中的結(jié)渣、結(jié)垢和反應(yīng)器腐蝕等嚴(yán)重問題［9-10］。 鈉在煤燃燒、熱解熱利用、轉(zhuǎn)化過程中的催化作用，已經(jīng)引起了潔凈煤研究工作者的關(guān)注。現(xiàn)有研究認(rèn)為水溶態(tài)鈉可以提高揮發(fā)分的產(chǎn)率和析出速度，同時(shí)通過增加熱解氣中CH4和H2比例提高熱解氣的熱值［11-12］。 目前多數(shù)研究者認(rèn)為水溶態(tài)鈉可以降低著火溫度和燃盡溫度，同時(shí)極大限度地提高最大燃燒速率［13-14］，但也有少數(shù)研究者認(rèn)為水溶態(tài)鈉對(duì)準(zhǔn)東高堿煤的燃燒過程起到抑制作用［15］。……