高温富氧燃烧过程中煤灰特征元素对煤粉成灰特性的影响 论文

沾污结渣是未来富氧燃烧锅炉运行的主要问题之一。由于高浓度CO2的辐射传热和化学性质的差异，富氧锅炉的沾污结渣情况更加严重。近年来，学者们针对富氧情况下煤灰的沾污结渣情况进行了系统分析，得出了较为详实的结果。然而，仍然缺乏关于煤灰内特征元素和气氛对煤粉燃烧成灰的相关研究。

为了填补这一研究空白，选取了煤粉结渣中的关键元素如Ca、Na、Fe作为特征元素，使用这些特征元素的氧化物或氢氧化物作为添加剂，并选择以Al、Si为主的山西无烟煤作为实验煤，定量研究了富氧情况下这些特征元素对煤粉高温成灰特性的影响。通过实验，得出了系统且关键的结论。

研究表明，富氧氛围下，当特征元素含量较高时，煤粉的反应时长会随着氧气浓度的增大而先减少后增加。Fe和Na会显著降低灰熔点特征温度，但Ca对煤灰变形温度的影响则不明显。具体来说，在富氧条件下，高Ca煤中随着氧气浓度的升高，形成了钙硅铝酸盐和莫来石晶相；随着温度进一步升高，还生成了钙长石等硅铝酸盐。Na和Fe等元素的非晶相化也显著加强。

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在高Fe煤中，Fe随着氧气浓度的升高，从氧化物转变为硅铝酸铁，同时随着温度的升高，顽火辉石与磁铁矿的含量也有所升高，钙铁硅氧化物含量则先增加后减少。而在高Na煤中，低氧煤灰中的Na主要以霞石成分存在，随着氧气浓度的升高，逐渐转化形成硅酸钠盐。这些研究成果对于深入理解富氧燃烧锅炉的沾污结渣问题具有重要意义。

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