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高碱煤在燃烧过程中碱金属和碱土金属会以气态的形式挥发到烟气中,与烟气中含硫气体反应生成蒸汽态硫酸盐并冷凝在锅炉受热面,形成内白层并吸附烟气中的灰颗粒,与其中的Si、Al等反应生成低熔点矿物,促进了渣层的生长,同时也会影响烟气中SO3的生成。但目前很少有研究针对硫酸盐促进渣层生长的机理研究,特别是硫酸盐在渣层中的铝硅酸化机理,以及硫酸盐对烟气中SO3生成影响的研究。因此,研究硫酸盐在渣层中的铝硅酸化机理以及对SO3生成的影响具有重要的意义。通过热力学模拟了煤燃烧过程硫的迁移以及烟气降温过程中碱金属硫酸盐的生成。结果表明部分活泼的硫受热蒸发释放到烟气中生成SO2/SO3,另一部分硫以硫酸盐(Na2SO4、MgSO4、CaSO4、Fe2(SO4)3、KAl(SO4)2)的形态存在。在烟气高温区,钠和钾容易以Na/NaCl和K/KCl的形式挥发到烟气中,并与硫元素反应生成Na2SO4(g)和K2SO4(g),并随着烟气温度的降低逐渐冷凝成Na2SO4(s)和K2SO4(s)。通过热力学平衡计算了硫酸盐-SiO2-Al2O3体系在不同温度下的三元相图,研究了不同温度和硫酸盐比例下硫酸盐的铝硅酸化机理。以Na2S04-Al2O3-SiO2体系为例,主要含钠铝硅酸盐为NaAlSi3O8、NaAlSiO4和NaAl9O14,当温度高于850℃时,Na2SO4 和 Al2SiO5 反应生成了 NaAlSi3O8,当温度高于 1030℃ 时,Na2SO4 和NaAlSi3O8、Al2O3反应生成了 NaAlSiO4,当温度高于 1340℃时,Na2SO4和 Al2O3反应生成了 NaAl9O14,NaAlSi3O8的生成区域比较广泛,NaAlSiO4和NaAl9O14易生成于高SiO2环境下,当温度高于1460℃时,NaAlSiP4和NaAl9O14发生共融现象。通过热力学计算了飞灰添加硫酸盐后灰熔点的变化以及SO2/SO3的释放情况,结果表明随着硫酸盐的添加,飞灰的熔点降低,硫元素以SO2/SO3的形式析出。以添加Na2SO4为例,添加Na2SO4后飞灰的熔点降低了 170℃,这是因为添加Na2SO4后低熔点的NaAlSi3O8含量增加,而高熔点的SiO2和Al2O3含量降低,因而灰熔点降低;当温度高于800℃时,Na2SO4铝硅酸化释放出SO2/SO3,SO3占气体释放总量的33%,SO2占气体释放总量的67%。灰熔点和XRD实验表明,硫酸盐在飞灰中铝硅酸化生成了低熔点铝硅酸盐,导致灰熔点均降低,Na2SO4的助熔效果最好,MgSO4的助熔效果最差。添加Na2SO4后,飞灰中主要含钠矿物为钠霞石;添加K2SO4后,飞灰中主要含钾矿物为钾长石和白云母;添加CaSO4后,主要含钙矿物为钙长石和钙黄长石;添加MgSO4后,主要含镁矿物为镁长石。SO3生成实验结果表明,硫酸盐在飞灰中进行铝硅酸化时促进了 SO3的生成。温度高于800℃时,飞灰中添加Na2SO4、K2SO4和MgSO4后SO3的浓度急剧增加,实验工况下飞灰中添加CaSO4后SO3的浓度几乎没有变化。高碱煤燃烧后飞灰中会有一定量的碱金属和碱土金属硫酸盐,硫酸盐在飞灰中进行铝硅酸化时降低了灰熔点,同时释放出SO2/SO3气体。