摘要：准东煤田是我国已探明的最大煤田,但由于准东煤普遍含有较高的Na,Ca,Mg,Fe等碱性元素,其燃烧利用过程中出现了严重的沾污结渣问题。为解决准东煤的沾污结渣问题,有必要对其无机元素在燃烧过程中的转化机理进行深入研究。采用逐级提取的方法对准东煤进行处理,依次制备了水洗煤、乙酸铵洗煤和盐酸洗煤,在沉降炉中开展了各煤样的颗粒物生成特性实验,研究了准东煤中不同形态无机元素向颗粒物的转化行为。燃烧温度1 300℃,模拟空气燃烧气氛,气流量10 L/min,给粉速率0. 1 g/min。使用低压撞击器(LPI)收集燃烧生成的颗粒物,使用精密电子天平称量颗粒物的质量,获得其质量粒径分布规律;采用扫描电子显微镜和能谱(SEM-EDS)分析颗粒物的成分和形貌。研究表明,准东煤中Na主要以水溶态形式存在,Ca和Mg主要以乙酸铵溶态和盐酸溶态形式存在,Fe主要以盐酸不溶态和盐酸溶态形式存在。燃烧后生成的颗粒物主要分布在1~10μm,并且主要来自煤中乙酸铵溶态和盐酸溶态Ca,Mg的转化。它们大部分形成富Ca,Mg的烧结状无规则形貌颗粒,小部分形成球形的硅铝酸盐颗粒。Na很大一部分生成PM1(尤其是PM0. 1),其他则以硅铝酸盐形式分布在PM1~10中。Fe燃烧后主要分布在PM1~10中,其中盐酸溶态Fe有较大贡献。通过本研究可以认识到有机结合态和盐酸溶态元素是引起准东煤沾污结渣的主要元素形态,通过酸洗去除准东煤中的部分无机元素是缓解其沾污结渣的一种可行方法。

关键词：准东煤 无机元素 赋存形态 灰形成 颗粒物 

单位：华中科技大学煤燃烧国家重点实验室; 湖北武汉430074