- 文献综述（或调研报告）：
1.前言
富氧燃烧技术是目前燃煤锅炉降低碳排放的重要手段之一，且CO2捕集效果更好、成本更低。但燃烧产生的烟气中NOx、SO2、碱金属盐等浓度较高,而劣质煤的这些问题则更为严重。与此同时易给锅炉带来一系列的问题,如积灰、结渣和腐蚀等。而积灰结渣问题严重，影响锅炉稳定性和安全性,同时还使得锅炉效率大大降低。煤中灰分的释放是导致一系列积灰结渣的起因，而添加剂是影响灰释放特性的重要因素之一,也是解决积灰结渣问题的重要方法之一。
2.正文
通常认为,Na在煤中的存在形式分为有机钠和无机钠。一般采用萃取法测定煤中Na的存在形式。萃取法利用不同碱金属成分在不同溶液中的溶解性差异确定碱金属的形态及含量[1],可将煤中Na作水溶钠、醋酸铵溶钠、盐酸溶钠及不可溶钠的区分[2]。煤中不同赋存形态Na的含量与煤阶有一定关系[3]。随着煤化程度的提高,煤中孔隙减少,水分析出,水溶性钠含量呈减少趋势;有机钠保持相对稳定[4];而主要存在于矿物质中的不可溶钠随煤阶的增长有增加的趋势。对准东煤进行逐级萃取实验后发现,准东煤中的Na主要以水溶纳为主,有机钠及不可溶钠含量较少。
固态物质的挥发取决于其熔点的高低。以硅铝酸盐形式存在于煤中的含钠化合物熔点很高;可溶性含钠化合物熔点较低,在燃煤过程中会释放出来。有机钠及以氯化物形式存在的钠易气化,硅酸盐中的钠必须在较高温度下才能气化[5]。Na从煤中释放的过程可分为燃烧初期和后期两个阶段[11]。燃烧初期煤中Na进行不同存在形式间的相互转化,主要表现为水溶钠向盐酸溶钠的转化[7]。燃烧后期Na从煤中释放出来并与其他矿物成分发生反应。目前认为Na从煤矿释放的途径有以下三种[8]: 1)以NaCl气体形式挥发;2)通过有机钠转换成挥发成分释放;3)通过Na原子释放[9]。影响煤中Na的释放特性的因素主要有:煤种、反应温度和压力、氯含量、Ca/S比、颗粒粒度、炉内停留时间和反应气氛等。
准东煤田为海洋性沉积型煤田,煤的原生矿物中含有大量Na、Ca,其含量远高于现有已知动力用煤中相应元素的含量，其中Na2O含量高达5.19 %。煤中的Na在400oC以前几乎没有析出,400-600oC时析出最快[6]。由于准东煤中水溶钠的含量很高[10],水溶钠在煤颗粒加热脱水过程中会被带至颗粒表面并以NaCl形式释放出来[11]。天池能源深层煤的水分含量很高,故以水合形式存在的无机钠会更有可能被带至颗粒表面。且煤中的C1含量也较高,因此,被带至颗粒表面的无机钠以NaCl形式释放出去的可能性更大,即在1000 °C以内Na含量降低。1000-1200 °C内,Na含量也有较大变化,推测是由残留在灰中的Na2S04升华析出或与水汽作用生成气态氢氧化物导致。Na2S04在碱金属化合物型沾污中起主要作用[12]。
对于不同添加剂对准东煤的影响，前人也有不同程度的研究。准东煤中含有可催化气化的碱金属钠,而酸洗后留下的不可溶态钠则基本没有催化特性。水洗可以使得准东煤气化活性提升,主要通过对准东煤的孔隙结构的改善来实现。添加CaO 会使准东原煤和水洗煤气化活性得到进一步提升。推断CaO 与准东煤中可催化碱金属钠存在协同催化作用[13]。此外，外加NaCl的浓度较低时气化后一部分水溶态和酸不溶态的Na向水不溶但酸溶态Na变迁, 当外加NaCl的浓度较高时, 所有的Na在气化中挥发。外加NaAc的煤焦中的Na在气化过程中大部分挥发到气相, 且气化温度和添加的浓度对Na的挥发行为变化影响均较小[14]。硅铝矿物添加剂会导致灰中水溶性 Na 向不溶性 Na 迁移转化。燃烧温度的升高有利于各种金属矿物元素的释放，各金属元素释放量随着燃烧温度的变化程度与其各自的赋存形态密切相关[16]。准东煤原煤热解过程中钠的析出量随着温度的升高而增大，钠的析出主要集中在700-900oC。适量添加硅溶胶能有效减少钠的析出，而铝溶胶的添加能促进钠的析出，且钠的析出量随着铝溶胶添加比例的增加而增大[15]。
参考文献：
[1] 李勇,肖军.燃煤过程中碱金属赋存迀移规律及相关研究进展[J].洁净煤技术.2005， 11(1): 39-44
[2] Benson S A, Holm P L. COMPARISON OF INORGANIC CONSTITUENTS IN 3 LOW-RANK COALS[J]. INDUSTRIAL amp; ENGINEERING CHEMISTRY PRODUCT RESEARCH AND DEVELOPMENT. 1985,24(1): 145-149.
