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新疆准东地区蕴藏着丰富的煤炭资源,准东煤具有高钠高钙的煤质特点,在燃用过程中给电厂受热面带来严重的积灰结渣问题,影响锅炉的安全经济运行。本文从基础问题入手,选取五种典型准东煤对其普遍煤质特征及燃烧特性展开实验研究。研究发现,准东煤具有高水分、极低灰分、中高热值、低氮低硫等特点;灰熔点较高,煤阶和着火点均介于褐煤和烟煤之间。随着采矿深度的增加,煤中水分减少、灰分含量降低、发热量增加、含硫量减少,煤质更加接近烟煤,结渣趋势减轻;煤的着火温度略有降低,燃尽情况有很大改善,燃烧特性变好。以天池能源深层煤为研究对象,对比分析高、低温灰样中的物相变化,并通过低温灰热重实验深入了解燃煤过程中准东煤的矿物演变规律。测定不同温度灰样中Na、Ca含量,得到其释放规律,并用Factsage软件模拟出Na、Ca的析出形式。结果表明,准东煤的原始矿物主要有石膏、方解石、石英、高岭石、黄铁矿等。在燃烧过程中,矿物间发生了复杂的化学反应并最终生成钙铁铝石、斜硅钙石等。实验发现,煤中Na在400~600℃间开始析出,Ca在600℃前部分析出,1000℃后析出最快。结合Factsage的模拟结果,推测1000℃前Na的主要析出形式为NaCl(g),1000℃后以NaOH(g)和Na2SO4(g)的形式析出。Ca在1000℃后与灰中铁、硅等矿物形成低温共熔体,达到熔融状态后析出,含量急剧下降。在燃用准东煤的电厂进行试验,研究在工业生产中准东煤的积灰结渣特性。结果表明,随烟气流程积灰结渣有明显变化。燃烧器区域结渣呈金属光泽,质地坚硬且接近于玻璃体,微观形貌呈熔融的块状结构、表面致密光滑有气孔。随烟气流程受热面温度降低,积灰情况好转,灰渣的颗粒尺寸减小,团聚现象逐渐消失。烟气中的Na在竖直烟道区域发生冷凝,导致该位置灰渣中出现大量钠钙长石。随着放置时间的延长,渣样逐渐生长,结渣量及厚度都有显著增加。渣样初始沉积层的主要矿物质有石英、钠长石、钙长石和赤铁矿。随着渣样的生长,石英含量及渣样中的碱金属含量逐渐降低。SOFA风门开度变化时,会影响到炉内燃烧区域的温度及气氛,在高温和还原性气氛下,积灰结渣变得严重。而随着准东煤掺烧比例的提高,炉内温度及碱金属含量升高,结渣量有显著增加。