煤中堿金屬和堿土金屬在全氧燃燒過程中的遷移規(guī)律.pdf

1、煤炭是我國主要使用的化石燃料資源,煤中的堿金屬和堿土金屬(alkali and alkaline earth metals,AAEM)會對其利用產(chǎn)生不利的影響,會對鋼鐵、煉焦、火力發(fā)電等行業(yè)中設(shè)備造成相當(dāng)嚴(yán)重的熱腐蝕,同時會造成積灰結(jié)渣影響熱量交換以及其他方面的影響,AAEM也與煤燃燒過程中形成亞微米級可吸入顆粒物有關(guān)。因此研究AAEM的遷移規(guī)律進而控制燃煤過程中AAEM的化合物的釋放對潔凈煤轉(zhuǎn)化技術(shù)的發(fā)展有重大意義。全氧燃燒是為解決煙

2、氣中CO2分離、捕獲困難而發(fā)展起來的技術(shù),其特殊的爐內(nèi)氣氛會對煤顆粒燃燒過程的化學(xué)機制產(chǎn)生影響,進而影響到其中AAEM的遷移,研究全氧燃燒過程中煤中AAEM的釋放規(guī)律對于優(yōu)化組織燃燒條件有理論指導(dǎo)作用。
　　 本研究采用固定床反應(yīng)器進行氣化、燃燒反應(yīng),用離子色譜分析半焦樣品中的AAEM,對煤中的AAEM釋放規(guī)律進行詳細考察。同時結(jié)合XRD研究不同氣氛對煤中的Na遷移規(guī)律的影響。
　　 研究表明:二氧化碳氣化時,在實驗溫度

3、范圍(300℃-800℃)兗州煤中Na、K、Mg的釋放率隨溫度的升高而增大,而Ca的釋放率基本不變,在此溫度段內(nèi)釋放出是可溶性的AAEM,煤中可溶性Mg、Ca的含量很小,致使其釋放率很小。與兗州煤相比,溫度對義馬煤AAEM釋放率的影響相同。
　　 在全氧燃燒過程中,溫度和氧氣濃度是影響AAEM釋放的主要因素,溫度升高、氧氣濃度增大都能增強煤的反應(yīng)性,使得煤中可溶性的AAEM的釋放率增大。由于燃燒過程反應(yīng)速率快,在相同溫度下,燃燒

4、過程中AAEM的釋放率要大于氣化過程。與常規(guī)燃燒比較發(fā)現(xiàn),全氧燃燒中主要氣氛CO2對AAEM的釋放影響較小。在低溫時煤中的含Na化合物與CO2作用生成碳酸鈉,使得Na的釋放率略小。溫度升高,二種燃燒形式Na釋放率相同。
　　 SO2和水氣都會促進煤中Na、K的釋放,水氣的影響效果更加明顯,在400℃氧氣濃度為5％時,加入水氣會使Na的釋放率增加20%。SO2和水氣存在于氣氛中會增加煤的反應(yīng)性,高濃度水氣的存在甚至?xí)淖兠褐蠥AE