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目前,煤炭仍然是中国能源消费中的主要燃料,其中新疆准东煤田是中国目前最大的整装煤田。但是准东煤具有比较高的碱金属含量,易于结渣,无法保障锅炉安全高效的运行。而液态排渣锅炉燃烧技术可以克服固态排渣锅炉燃用易结渣煤种时炉膛水冷壁结渣、受热面沾污/积灰/结渣严重等缺点,对于易结渣煤种尤为适宜。因此开展高温下煤灰渣流动特性和碱金属捕捉效果的实验研究具有重要意义。本文选取一种典型的新疆准东高碱煤为研究对象,基于其高碱金属含量的煤质特性,开展了不同添加剂对煤灰渣流动特性和钠捕获效率的实验研究。以下为具体的研究内容: 首先,利用水平管式炉对准东高碱煤与四种添加剂的流动特性开展了详细研究。结果表明掺混SiO2与Fe2O3促进了煤灰的熔融,而且10wt.%的添加量还会使煤灰渣类型由结晶渣转变为玻璃体渣,从而促进了煤灰渣的流动性能;而CaO和MgO则会抑制煤灰熔融,降低流动性能。此外,随着SiO2添加比例的增加,煤灰渣对钠的捕获效率逐渐升高,Fe2O3则恰恰相反。 其次,利用垂直管式炉研究了不同气氛下(NH4)2SO4添加剂对准东高碱煤钠捕获效率的影响。结果显示(NH4)2SO4的添加使得烟气中的NOx、SO2两种气体浓度增加,同时生成底灰中的氯化钠(NaCl)衍射强度不断降低,石膏(CaSO4)的衍射强度不断增强,当其添加比例达到10wt.%时,开始产生硫酸钠(Na2SO4),且随着添加比例的增加而不断增加。最后,通过比较钠捕获效率可知,随着(NH4)2SO4添加比例的增加,钠捕获效率不断提高,而且在同一(NH4)2SO4添加比例下,富氧气氛下的钠捕获效率普遍高于空气气氛下的钠捕获效率。 最后,利用Factsage软件对添加不同比例(NH4)2SO4和SiO2时碱金属可能的析出形式及含量进行模拟计算。在600~1500℃的温度范围内,随着温度的升高,煤灰中的NaCl(s)逐渐转化为NaCl(g)、Na2SO4(liq)以及Na2O(slag),其中Na2SO4(liq)在高温下容易受热分解,因此Na2O(slag)是Na元素高温下在灰渣中的主要存在形式。此外,通过比较两种添加剂不同工况下Na2O(slag)的占比可知,1500℃下Na2O(slag)占比最高的分别是20%SiO2、20%(NH4)2SO4和10%SiO2。