準東煤摻燒煤矸石的捕鈉機制

許天瑤，傅培舫，劉 洋，謝梓涵，熊 哲

(1.華中科技大學 能源與動力工程學院，湖北 武漢 430000；2.華中科技大學 煤燃燒國家重點實驗室，湖北 武漢 430000)

0 引 言

準東煤田煤炭儲量3 900億t，具有低灰分、高揮發分、高反應活性等特點，是優質的動力和化工煤。但準東煤中堿金屬(Na、K)和堿土金屬含量較高，特別是Na含量，總體在2%以上，遠高于其他地區的動力用煤[1]。燃用準東煤過程中，高含量堿金屬會導致受熱面出現嚴重沾污結渣，降低鍋爐傳熱效率，引發安全問題和經濟損失[2]。新疆電廠燃用準東高堿煤的鍋爐一般用低負荷運行或高負荷摻燒10%～30%低鈉煤或5%～10%高嶺土減輕鍋爐受熱面的沾污結渣，但存在成本高或鍋爐磨損增加限制。因此，探索更經濟有效的防沾污結渣技術十分迫切。煤中Na的賦存形態主要通過逐級化學萃取法分為水溶性Na、醋酸銨可溶性Na、鹽酸可溶性Na和不溶性Na[3-7]，其中水溶性Na和有機Na對鍋爐運行影響最大[8]。準東煤中水溶性Na含量最高[9-10]，因此許多學者研究了水溶性Na的釋放和轉化規律。準東煤中Na在400 ℃前釋放量較小，400～500 ℃加快釋放，500 ℃前釋放量為30%～40%[5,9,11-12]。雷宇霆等[9]研究了準東煤中Na的蒸發特性，結果表明：400～700 ℃，Na析出速度最快，釋放量約40.25%，且主要形式為水溶性Na；800 ℃，Na蒸發基本結束，剩余Na質量分數約為32.1%。劉敬等[5]、陶玉潔等[11]研究證明400～600 ℃，Na析出最快。BLSING等[13-15]在管式爐中研究了煤氣化和燃燒狀態下堿金屬的釋放，發現NaCl釋放量與所研究褐煤的S/Cl比和Al+Si含量呈負相關，壓力對堿金屬釋放也有較大影響。張軍等[16]研究了煤中堿金屬在燃燒中的行為，結果表明：高溫下水溶性Na向酸溶性Na轉化，溫度和氣氛對Na釋放的影響因煤種不同而不同。……