高碱煤中碱金属对煤燃烧特性作用的实验研究

【摘要】：新疆准东地区煤种属于高碱煤(煤中钠≈5%),对于新疆准东高碱煤来说,赋存在准东煤中的碱金属形态、碱金属如何影响煤种的燃烧特性、沾污结渣特性等对开发、设计燃用准东地区煤种锅炉是极其重要的。本文在实验室规模上,利用高温烧结仪设备,通过添加不同比例Na Cl,研究碱金属Na对不同煤种(新疆准东地区煤种#1、#2、#3、非新疆井工煤种#6、#7)燃烧特性的催化反应规律;利用热TGA—DTA热分析测试仪器,通过新疆准东地区的煤种#4、#5及其不同比例混煤的着火性、燃尽性等燃烧特性研究,得到混煤比例不同时的碱金属催化特性。通过对准东煤种#4、#5及不同比例混煤500℃灰成分测试,并利用热力学平衡软件Factsage计算不同温度下混煤灰粘度,通过采用灰熔点测试仪测试准东煤种#4、#5及其不同比例混煤815℃(±10℃)灰熔融温度,得到新疆准东地区混煤沾污结渣基本特性和成因。本文还在3MW热态中试试验平台上,对新疆准东高钠煤(煤种#4、#5、5:5混煤#4:#5)展开实地试烧实验,分析高温受热面的沾污、结渣情况,研究结论如下:添加碱金属盐Na Cl后,碱金属Na对准东地区煤种#1~#3、非新疆井工煤种#6、#7的燃烧反应均具有催化作用,尤其在中后期这种作用非常突出。由于准东煤种#5中碱金属含量高,混煤中随着准东煤种#5添加比例的增加,Ti和Tmax降低,燃烧加速剧烈;准东煤种#5掺烧比例与可燃指数cb、燃尽指数Hj呈线性关系,钠、钾在煤中的释放因为Cl的存在而更加容易。50%准东煤种#4:#5混煤在炉膛燃烧区域及炉膛高热负荷区域的结渣程度最为严重,其次是准东煤种#5,最后是准东煤种#4,这主要与50%准东煤种#4:#5混煤处于Al2O3-Si O2-Ca O三元相图低温共熔区有关。结合准东煤种#5高碱煤的碱金属燃烧催化特性和沾污结渣特性,准东煤种#5高碱煤掺烧在准东煤种#4煤中的比例应该小于40%。