2016燃烧学年会集文献

学术会 1，2，1，1，2， 1，2，（1.中国工程热物理，100190；2.中 大学，（ ， 04/d高碱煤热学化热试台对三典准煤进了渣试验究着重温、反气氛1090煤燃和化应氛表出同灰题燃件，东中a挥，部积aaa的含量及a-3>ZD-1ZD-2准东煤储量大、反应特性好，理应成为我国煤炭资源的新选择，但由于准东煤中Na含量过高，在初期工业锅炉燃烧利用时表现出极强的结渣沾污特性，大大限制了准NaNa东煤进行了大量试验研究。前期研究主要在0.25t/d循环流化床试验系统上了准东件以及Na的迁移转化特性。本研究期试验基础上，在0.4t/d循环流化床试验系统大[16]ZD-1ZD-2ZD-311Na2O含量较高，均大于我国动力用煤Na2O含量（一般<1%）[17]，分别为3.92%、4.38%和7.28%Cl含量以及灰成分中的SiO2、Al2O3SO3等含量的差异。1ZD-ZD-ZD-

(wt.%,干燥基CHONS0.1-1.0mm。试验所用床料为宽筛分石英砂（主要成分为SiO295%0.18-0.71mm。0.4t/d高碱煤热化学转化热态试验台上进行，试验系统主要由提升管、给1150mm，4400mm20kg/h。旋风分离器配合返料器可以实现尾气中颗粒分离132410.4t/d个试验系统外覆耐火保温隔热棉，避免过多热量散失。沿煤气流动方向共布置10个温P1-P88个取样点，以便于样品取样。整个试验系统所需反应气体均由质量流量计控制，试验台采用PLCZD-2研究了反应气氛的影响，最后比较了三种准东煤煤质4h2。试验样品底渣（P1处样品）和飞灰（P4处样品）采用取样罐取样，为进一步结渣沾污效果，结渣/积灰棒均没采用冷却介质冷却。试验用结渣/(床温化学当量比ZD-ZD- 气 为不同矿区的准东煤煤质的差异，利用化学萃取法着重关注了三种煤中Na的ICP-AESNa含量进量。利用X射线衍射（XRD）对样品中物相及主要Na基物质进行了分析。利用X射线荧光光谱（XRF）对样品灰成分进行了测量。利用粒度分析仪对样品粒径分布进行了测定。利用扫描电镜（SEM）对样品微观形貌进行了观测。由于XRD和XRF检测时样品中碳会对检测结果造成干扰，因此在这两项检测进行前需要对样品575℃[20]。2ZD-1在不同气化床温工况下的沿程温度分布特性。由于主循环系统945研究表明，在该气相温度范围内，准东煤会表现出极强的沾污倾向[610]。ZD-1在循环流化床气化过程中，提升管顶部的结渣棒表面3TemperatureTemperature

T92准东煤ZD-13准东煤ZD-156。对于底渣而言，Si、CaNa是含量最高的三CaS。结合物相分析结果，底渣中这部分矿物质SiO2、Ca2Al2SiO7、CaSiO3NaAlSi2O6CaS则主物质成分，其形成化学式如下[2223]： 4准东煤ZD-在不同床温工况下结渣棒渣样的电镜扫描Na含 5准东煤ZD-1NaNa含量随气Na具有很强的挥发性，温度升高会导形式释放，残留在底渣中的Na量减少，而随着尾部煤气温度降低，气态Na冷凝950Na含量略微上升。由于试验床料采用石英砂，准东煤中Na与SiO2之间的反应加强，Na以低硅酸钠的形式固留在底渣中，导致底渣中NaNa含量降低。XRD能谱结果显示，底渣中SiO2峰SiO2逐渐被消耗。特别是当气化1-SiO2;2-CaSiO3;3-Ca2Al2SiO7;4-NaAlSi2O6;5-KAlSi3O8;6-CaSO4;7-CaCO3;8-6准东煤ZD-1在不同床温工况下底渣和飞灰XRDCa、SiS三种主要矿物质元素，这些元素对颗粒聚团起到极大的促进作用。随着运行时间延长，提升管内会富集Na基物质，而Na基物质会与石英砂中7准东煤ZD-11000℃床温工况下提升管内焦块形貌、XRDZD-1的高温运行，950℃。8ZD-2950℃燃烧和气化工况下试验系统沿程温度分布情况。气化TemperatureTemperature

T3 T98准东煤ZD-2950℃图9是准东煤ZD-2在两种反应气氛条件下的结渣棒和积灰棒的。虽然准东煤ZD-2Na2OZD-1，但在相同气化床温条件下，结渣棒表面并没有出10XRD图谱10SiO2、NaAlSiO4Ca2Al2SiO7为主，除此之外气化条件下还检测到Ca3Fe2(SiO4)3准东煤ZD-2灰成分中SiAlCa、Fe和NaNaAlSiO4Ca3Fe2(SiO4)3， A ABBCDD9准东煤ZD-2950111 211111 11=011322341111131100 1-SiO2,2-NaAlSiO4,3-Ca2Al2SiO7,4-10ZD-2950℃燃烧和气化工况下底渣XRDSiO2衍射峰相对强度更大，说明在燃烧条件下SiO211Na的分布情况。燃烧条件下，底Na的气态释放量随碳转化率呈正比，煤的碳转化率越高，灰渣中残留的Na越少[25]。在燃烧和气化条件下，两种反应气氛工况的Na在燃烧条件下大部分释放，而气化条件下仅部分释放。虽然燃烧NaNa量也较Na的含量较低，NaSiO2之间的反应受到抑制，SiO2消耗量降低，底渣中SiO2衍射峰相对强度增大。同时，提升管内产生的Na基低温NaNaContent6420Bottom Fly11ZD-2950NaDiffractedDiffractedIntensity

121-NaCl,121-NaCl,2-CaAlSiO,3-44-CaAlO,5-NaAlSiO46-SiO,7-6551412211Diffractedintensity1-NaCl,2-CaAl3-MgO,4-CaAl 5-NaAlSiO,6-SiO

672

44

22

0 NoAshingNoAshingContentContent50

2ContentContent50 12ZD-2950XRD气化条件下，NaCl衍射峰远远高于其他物相成分，而燃烧条件下，NaCl衍射峰相之间的相互作用相对剧烈，含量相对较高的成分被消耗，并生成许多新物质。XRF分析结果表明，CaCa对沾污积灰的促进作用已得到验证[10]。ZD-2中SZD-1ZD-3S对13同时，细颗粒聚团倾向更强，很容易生成聚团体[11]ZD-2沾CumulativeCumulativepercent0

ParticleSize13ZD-2950ZD-3950ZD-1类似：结渣棒出现结渣，ZD-32.4g，1.3g渣问题，而尾部沾污问题并不明显。试验所用三种准东煤在气化过程中ZD-3表现出最强的结渣倾向，ZD-1次之，ZD-3最弱。14ZD-3950由表1煤，Na是引起准东煤灰问题的最主要因素。利用国标法（BG/T1574-2007，灰化温度为815℃）得到的三种准东煤灰的灰成分Na2O含量排序（1）为：ZD-37.28%)>ZD-24.38%)>ZD-1(3.92%)学萃取法得到的三种准东煤中Na的含量排序（15(a)）为：ZD-2(9.87mg/g)>ZD-1(4.45mg/g)>ZD-3(4.18mg/g)，以上三种准东煤（灰）Na含量与它们实际结渣特性并不匹配，这说明通过国标法测的煤灰中Na含量大小或通过化学萃取法得到的煤中Na含量相对大小来判断准东煤结渣强弱并确。通过化学萃取法测得的准东煤灰中Na含量结果如图15（b）所示，可见通过化学萃取法获得的三种准东煤灰中Na含量大小HClSolubleHClSolubleNHAcSolubleWaterHClSolubleNHAcWaterNaContentNaContentNaContent 4220ZD-

ZD-

ZD-

0ZD-

ZD-（b）煤

ZD-15三种准东煤（灰）Na（NaCl3Na 煤 Na基成 ZD- （NaCl， 对于醋酸铵溶NaZD-3Na2O，Na2O极不稳定，SiO2-CaO-Na2O等低温共熔体[12]。Na2O与床SiO2Na2O的主要反应[25]：SiO2+Na2O→ Na2SiO3+nSiO2 Na2SiO3ZD-3Na2SiO3在高温下表现出很强的粘性，导致结渣。同时，Na2SiO3SiO2Na2O环境下，会继续与它们发生反n<1ZD-2NaNaClNaCl仍会ZD-3Na含ZD-下，大部分NaCl（801℃）仍处于气态，并没有冷凝到飞灰中，导致准东煤ZD-2NaZD-2的尾部飞灰中16。FlyAshNaNaContent0ZD- ZD- ZD-

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