电气工程

高钠煤燃烧利用现状

张守玉，陈川，施大钟，等

摘要：目的：我国高钠煤资源丰富，特别是新疆准东地区，其预测储量高达3900亿t，目前累计探明煤炭资源储量为2136亿t。以我国现在煤炭年消耗量计算，一个准东煤田就够全国使用一百年。但是，由于历史成因和当地特殊的自然地理环境，新疆高钠煤碱金属氧化钠Na2O的含量（以灰分计）总体都在2%以上。而高钠含量易导致燃用准东煤的锅炉出现结渣、沾污、积灰和腐蚀等问题，严重影响了锅炉的正常运行。电厂直接燃烧高钠煤会导致锅炉不能长期安全稳定运行，致使大量开采成本低、燃烧活性好、低污染、低排放的高钠煤得不到很好地利用。结合国内外高钠煤燃烧利用的研究成果，讨论潜在的高钠煤提质技术。方法：通过调研文献，从高钠煤中钠的存在形式、钠在燃烧过程中的迁移规律、高钠煤燃烧利用过程中存在的问题及相关控制技术四个方面，讨论高钠煤燃烧利用的研究现状。指出影响煤中钠的存在形式的因素，分析煤中钠在燃烧过程中的迁移规律，讨论钠对燃煤锅炉高温沾污的影响，总结目前减小燃用高钠煤过程中锅炉设备受到影响的相关控制技术。结果：（1）煤中钠的存在形式可分为水溶性钠、酸溶性钠和不可溶钠，多以存在于煤孔隙中的水溶性钠为主，水溶性钠在燃烧过程中被水分带到煤颗粒表面挥发。煤中钠的存在形式与煤阶、显微组分、氯等有关。（2）不同地区煤中钠的总量以及各种存在形式钠的含量是不同的，由此也造成了煤中Na在燃烧过程中的迁移过程及对换热面沾污影响的不同。煤中钠在燃烧过程中主要以氯化钠、有机钠的挥发组分及钠原子3种形式释放，而不同存在形式钠的具体释放机理仍存在争议，需进一步研究。煤中钠在燃烧过程中的释放分为燃烧前期和燃烧后期2个阶段。燃烧前期煤中钠基本不释放，只是不同存在形式之间进行转化；燃烧后期钠从煤中释放出来，大部分与烟气中的成分反应生成硫酸盐等。影响钠迁移的主要因素有煤种、反应温度和压力、氯的存在等。（3）高钠煤燃烧利用过程中的沾污机理：释放到烟气中的钠冷凝在换热面管壁上，并与烟气中物质化合形成硫酸盐，由此造成的沾污是黏结性积灰和高温腐蚀综合作用的结果。（4）根据高钠煤沾污的影响因素，主要的控制技术有：合理的锅炉设计及调整运行工况调整；燃料的预处理；添加剂；掺烧；管壁处理。结论：对高钠煤燃烧利用的研究进行了总结，分析了高钠煤中钠的存在形式及其影响因素；讨论了钠在燃烧过程中的迁移规律及影响因素；高钠煤燃用过程由于含钠量高易造成高温沾污；目前对燃用高钠煤引起的沾污问题，主要采用掺烧、运行工况调整、对煤样进行预处理等控制措施。目前，由于对高钠煤燃烧沾污问题研究不足，仍不能满足锅炉安全经济运行的要求，因此，对高钠煤沾污的控制技术仍需深入研究。

来源出版物：中国电机工程学报, 2013, 33(5): 1-12

入选年份：2016