PDF《煤中钠的赋存形态与迁移规律对煤沾污性的影响》

第22 卷第

6 期洁净煤技术Vol.

22 No.

6 2016 年11 月Clean Coal Technology Nov.

2016 煤炭洁净燃烧 煤中钠的赋存形态与迁移规律对煤沾污性的影响 史慧娟 1,

2 , 王锦生 1,

2 , 张秀昌 1,

2 , 岳鹏飞 1,

2 , 冉雒 1,

2 , 周棋1,

2 ( 1.清洁燃烧与烟气净化四川省重点实验室, 四川 成都 611731;

2.东方电气集团东方锅炉股份有限公司, 四川 自贡 643001) 摘要:为了研究高钠煤作为电站锅炉燃料时对受热面的沾污性, 采用一步浸取和低温制灰相结合的 方式, 研究了新疆地区几种常见动力煤中钠的总量、 赋存形态以及不同温度下的迁移特性, 结合中试 热态试验的沾污结果, 分析了上述因素与煤沾污性之间的关系.结果表明, 煤的沾污性与煤中活性 Na2 O 含量有关;

当煤中总 Na2 O 含量、 煤中水溶态钠含量和燃烧时煤中钠挥发比越高, 灰分越低时, 煤中活性 Na2 O 越大, 煤的沾污性越强. 关键词:总钠含量;

赋存形态;

迁移规律;

沾污特性 中图分类号:TQ534 文献标志码:A 文章编号:1006-6772( 2016) 06-0066-05 Influence of sodium occurrence mode and migration on fouling characteristic of coals SHI Huijuan1,

2 , WANG Jinsheng1,

2 , ZHANG Xiuchang1,

2 , YUE Pengfei1,

2 , RAN Shenming1,

2 , ZHOU Qi1,

2 ( 1.Clean Combustion and Flue Gas Purification Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 611731, China;

2.Dongfang Electric Group Dongfang Boiler Co., Ltd., Zigong 643001, China) Abstract: To study the fouling characteristic of high sodium coal when it was used in utility boilers, the total sodium content, occurrence mode and migration of several common steam coals in Xinjiang were studied by one-step-extraction and low-temperature ashing methods. Combining with the fouling results in the pilot plant, the relationships between the above factors and the fouling characteristic were ob- tained.The results showed that, the fouling characteristic had obvious relationship with active sodium content in coal.Furthermore, the active sodium content which caused the serious fouling was higher with the higher total sodium, water-solution sodium and sodium lost ratio with combustion and the lower ash. Key words: total sodium content;

occurrence mode;

migration;

fouling characteristics 收稿日期:2016-07-16;

责任编辑:孙淑君 DOI: 10.13226 /j.issn.1006-6772.2016.06.013 基金项目: 十二五 国家科技支撑计划资助项目( 2015BAA04B02) 作者简介:史慧娟( 1984―) , 女, 山西大同人, 工程师, 硕士, 从事煤质分析及煤清洁燃烧方面的研究.E-mail: shijuan111@ 163.com 引用格式:史慧娟, 王锦生, 张秀昌, 等.煤中钠的赋存形态与迁移规律对煤沾污性的影响[ J].洁净煤技术, 2016, 22( 6) : 66-70. SHI Huijuan, WANG Jinsheng, ZHANG Xiuchang, et al.Influence of sodium occurrence mode and migration on fouling characteristic of coals[J]. Clean Coal Technology, 2016, 22( 6) : 66-70.

0 引言新疆煤资源丰富, 累计探明储量为 2. 136*1011 t[1 ] , 且具有易开采、 易着火、 易燃烬、 中高热值的优 点, 是用作电站燃料的理想原料.但在实际应用中 发现此类煤在作为电站锅炉燃料时易造成受热面沾 污[2 ] 、 结渣 [3 ] , 影响锅炉设备的正常运行.在2011 年就发现某电厂锅炉在燃用新疆五彩湾煤的运行过 程中出现锅炉炉膛内仅有少量焦块, 而锅炉尾部、 分 离器出口、 中心筒出口后的受热面存在沾污的情况. 张守玉等 [4 ] 、 卫小芳等 [5 ] 、 赵冰等 [6 ] 认为煤中钠的 赋存形态及其迁移特性是沾污的重要影响因素.为 解决沾污问题, 研究新疆煤中总 Na2 O 含量、 钠赋存 形态 [7 ] 及钠燃烧迁移规律 [8 ] 与煤沾污性之间的关 系成为必要. 高钠煤中的钠主要以

4 种形态存在 [9-10 ] : ① 水 溶态钠, 可溶于水的钠盐;

② 羧酸盐形态结合的有机 钠, 可溶于稀醋酸铵溶液;

③ 以配位形式存在的有机

6 6 史慧娟等: 煤中钠的赋存形态与迁移规律对煤沾污性的影响

2016 年第

6 期 态元素钠, 可溶于稀盐酸溶液;

④ 不溶态元素钠.不 同形态钠化合物具有不同的熔点、 沸点、 分解温度、 气 化热、 气化温度, 因而具有不同的挥发特性和迁移规 律, 进而对沾污产生不同程度的影响.本文在恒温水 浴摇床提供恒温及摇动的条件下, 采用一步浸取法研 究煤中钠赋存形态;

并通过一步浸取法与低温制灰相 结合的方法测试煤中总 Na2O 含量;

在不同温度制灰, 通过研究制灰温度对煤中钠的挥发比的影响研究煤 中钠燃烧迁移规律;

在煤粉燃烧中试试验台试烧确定 煤的沾污性, 并分析煤中总 Na2 O 含量、 钠赋存形态、 钠迁移规律、 灰分与煤沾污性的关系.

1 试验1.

1 试验样品分析 选用沙尔湖煤、 五彩湾煤、 同泰煤、 国能准东煤、 黑山煤为研究对象.煤样室温干燥, 筛分至粒径小 于0.

071 mm, 对煤样进行分析, 结果见表 1.煤样 依照国标方法制灰, 灰成分结果见表 2.由表

2 可知, 所用煤种除黑山煤外均为高钠煤.对5种煤样 的热重曲线分析知, 煤样在

600 ℃时已基本燃烧, 因 此选择此温度为最低制灰温度, 以确保灰中钠测试 的准确性. 表1煤的工业分析和元素分析 Table

1 Proximate and ultimate analysis of coals 样品 工业分析 /% Mad Aad Vad FCad 元素分析 /% w( Cad ) w( Had ) w( Nad ) w( Sad ) w( Oad ) Qnet, ad / ( MJ・kg-1 ) 沙尔湖 15.

00 10.

43 28.

45 46.

12 53.

67 2.

94 0.

52 0.

43 17.

01 18.

78 五彩湾 13.

59 6.

43 24.

64 55.

34 60.

72 2.

81 0.

52 0.

56 15.

37 21.

55 同泰 11.

83 16.

25 29.

35 42.

57 56.

13 3.

44 0.

81 0.

65 10.

89 20.

62 国能准东 6.

73 38.

25 20.

33 34.

69 40.

57 2.

38 0.

24 0.

31 11.

52 14.

22 黑山 4.

62 19.

19 31.

10 45.

09 57.

48 3.

47 0.

58 1.

36 13.

30 21.

48 表2煤的灰成分分析 Table

2 Ash analysis of coals 样品 灰成分( 质量分数) /% SiO2 Al2 O3 Fe2 O3 CaO MgO SO3 TiO2 K2 O Na2 O P2 O5 MnO2 沙尔湖 36.

48 16.

55 5.

88 29.

45 2.

69 3.

20 0.

84 0.

39 4.

44 0 0.........