高鈉煤燃燒利用現(xiàn)狀

張守玉，陳川，施大鐘，等

摘要：目的：我國高鈉煤資源豐富，特別是新疆準(zhǔn)東地區(qū)，其預(yù)測儲量高達(dá)3900億t，目前累計探明煤炭資源儲量為2136億t。以我國現(xiàn)在煤炭年消耗量計算，一個準(zhǔn)東煤田就夠全國使用一百年。但是，由于歷史成因和當(dāng)?shù)靥厥獾淖匀坏乩憝h(huán)境，新疆高鈉煤堿金屬氧化鈉Na2O的含量（以灰分計）總體都在2%以上。而高鈉含量易導(dǎo)致燃用準(zhǔn)東煤的鍋爐出現(xiàn)結(jié)渣、沾污、積灰和腐蝕等問題，嚴(yán)重影響了鍋爐的正常運行。電廠直接燃燒高鈉煤會導(dǎo)致鍋爐不能長期安全穩(wěn)定運行，致使大量開采成本低、燃燒活性好、低污染、低排放的高鈉煤得不到很好地利用。結(jié)合國內(nèi)外高鈉煤燃燒利用的研究成果，討論潛在的高鈉煤提質(zhì)技術(shù)。方法：通過調(diào)研文獻(xiàn)，從高鈉煤中鈉的存在形式、鈉在燃燒過程中的遷移規(guī)律、高鈉煤燃燒利用過程中存在的問題及相關(guān)控制技術(shù)四個方面，討論高鈉煤燃燒利用的研究現(xiàn)狀。指出影響煤中鈉的存在形式的因素，分析煤中鈉在燃燒過程中的遷移規(guī)律，討論鈉對燃煤鍋爐高溫沾污的影響，總結(jié)目前減小燃用高鈉煤過程中鍋爐設(shè)備受到影響的相關(guān)控制技術(shù)。結(jié)果：（1）煤中鈉的存在形式可分為水溶性鈉、酸溶性鈉和不可溶鈉，多以存在于煤孔隙中的水溶性鈉為主，水溶性鈉在燃燒過程中被水分帶到煤顆粒表面揮發(fā)。煤中鈉的存在形式與煤階、顯微組分、氯等有關(guān)。（2）不同地區(qū)煤中鈉的總量以及各種存在形式鈉的含量是不同的，由此也造成了煤中Na在燃燒過程中的遷移過程及對換熱面沾污影響的不同。煤中鈉在燃燒過程中主要以氯化鈉、有機鈉的揮發(fā)組分及鈉原子3種形式釋放，而不同存在形式鈉的具體釋放機理仍存在爭議，需進(jìn)一步研究。煤中鈉在燃燒過程中的釋放分為燃燒前期和燃燒后期2個階段。燃燒前期煤中鈉基本不釋放，只是不同存在形式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化；燃燒后期鈉從煤中釋放出來，大部分與煙氣中的成分反應(yīng)生成硫酸鹽等。影響鈉遷移的主要因素有煤種、反應(yīng)溫度和壓力、氯的存在等。（3）高鈉煤燃燒利用過程中的沾污機理：釋放到煙氣中的鈉冷凝在換熱面管壁上，并與煙氣中物質(zhì)化合形成硫酸鹽，由此造成的沾污是黏結(jié)性積灰和高溫腐蝕綜合作用的結(jié)果。（4）根據(jù)高鈉煤沾污的影響因素，主要的控制技術(shù)有：合理的鍋爐設(shè)計及調(diào)整運行工況調(diào)整；燃料的預(yù)處理；添加劑；摻燒；管壁處理。結(jié)論：對高鈉煤燃燒利用的研究進(jìn)行了總結(jié)，分析了高鈉煤中鈉的存在形式及其影響因素；討論了鈉在燃燒過程中的遷移規(guī)律及影響因素；高鈉煤燃用過程由于含鈉量高易造成高溫沾污；目前對燃用高鈉煤引起的沾污問題，主要采用摻燒、運行工況調(diào)整、對煤樣進(jìn)行預(yù)處理等控制措施。目前，由于對高鈉煤燃燒沾污問題研究不足，仍不能滿足鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運行的要求，因此，對高鈉煤沾污的控制技術(shù)仍需深入研究。

來源出版物：中國電機工程學(xué)報, 2013, 33(5): 1-12

入選年份：2016