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我国新疆高碱煤储量巨大，但由于煤炭原生矿物中富含Na、K等碱金属元素，导致在新疆地区燃用此煤种非常困难，大多数电厂为满足锅炉的正常运行不得不掺烧其他煤种。而作为一种具有较高燃烧强度和捕渣率的燃烧技术，液态排渣锅炉技术能有效解决固态排渣锅炉因燃用易结渣煤种而导致炉膛水冷壁结渣、受热面黏污和积灰以及结渣严重等问题。
本文设计搭建了一台卧式液态排渣旋风炉试验台，并在试验台进行沙尔湖煤的燃烧试验，研究高碱煤在卧式液态排渣旋风炉上的燃烧特性，为卧式液态排渣旋风炉燃用高碱煤和缓解受热面黏污结渣提供参考。
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试验装置全国能源信息平台|上海理工大学张忠孝教授团队详解卧式液态排渣旋风炉的高碱煤燃烧效果图1 小型卧式旋风燃烧试验装置
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炉内液渣形成分析设定温度为1 100、1 200 ℃时炉膛内还未形成液渣，主要为积灰， 1 300 ℃以上开始形成液渣， 1 400 ℃时炉膛内壁面成渣已经非常明显，此时测得烟气温度为1 423 ℃ ，超过了煤灰的流动温度1 340 ℃ ，满足该煤种液态排渣的要求。
全国能源信息平台|上海理工大学张忠孝教授团队详解卧式液态排渣旋风炉的高碱煤燃烧效果图2 不同试验台设定温度下的成渣情况
不同温度区域的渣样不同。温度较高区域中的液渣样品呈现较高的玻璃化程度，形成几乎没有缝隙的致密光滑平面；而相对于高温燃烧区域，中温区域的液态渣样品基本熔融并交联在一起，同时表面凹凸不平，烧结程度较为严重。
全国能源信息平台|上海理工大学张忠孝教授团队详解卧式液态排渣旋风炉的高碱煤燃烧效果图3 不同温度区域渣样微观形貌和能谱分析
中温燃烧区域的液渣成分主要以Fe、O、Si为主；对于温度1 320～1 420 ℃的液渣样品，高温燃烧区域液渣中的K、Na质量分数较高，且在高温燃烧区域未检测到S元素。高碱煤在液态排渣旋风炉燃烧时，煤中含Na、K物质易升华、冷凝，挥发后的碱金属或碱金属氧化物会以气态形式存在于锅炉烟气中。当炉膛内壁成渣时，炉内自身液渣会与高碱煤发生相互的边界反应，而在此界面反应中，炉膛内壁的液渣能捕获挥发在烟气中的Na、K ，并使其游离到硫酸盐晶系中或液渣的Si-Al体系中形成稳定的高熔点化合物Na4Ca(SO4)3·2H2O、NaCa2HSi3O9、KCaAl3Si3O12(H2O)5 ，使烟气中碱金属、碱土金属含量降低，进而抑制内白层的形成，缓解受热面黏污、结渣。
全国能源信息平台|上海理工大学张忠孝教授团队详解卧式液态排渣旋风炉的高碱煤燃烧效果图4 不同位置能谱分析
炉膛内壁成渣时，在炉膛的中心区域，由于煤粉以旋流喷方式射入炉膛，加之空气的高速旋转运动，使该区域燃料浓度较低，导致温度水平出现低谷。在炉膛中心到炉壁之间的过渡区域，大部分燃料的剧烈燃烧和强烈的气流旋转使得火焰温度快速上升至峰值，从而在横截面上形成环状高温区。而在轴向方向上，由于煤粉从被加热到燃烧存在一个过程，因此该方向上温度逐渐升高，在筒体的后半段燃烧最充分，温度也最高，在炉膛出口附近温度又有所下降，从整体上看炉内总体温度分布比较均匀。设定温度为1 300、1 400 ℃时炉膛内温度总体均匀稳定，且炉膛内温度整体大于1 200 ℃ 。

稿源：(全国能源信息平台)

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标题：全国能源信息平台|上海理工大学张忠孝教授团队详解卧式液态排渣旋风炉的高碱煤燃烧效果

傻大方

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