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新疆是我国非常宝贵的的能源生产基地,蕴藏着丰富的煤炭资源,尤其是准东地区。但因其特有的成煤环境条件,使得准东煤内暗藏了大量的碱金属元素,其高碱金属含量的特点,易引发准东煤在电力应用过程中锅炉受热面大面积结渣、腐蚀、积灰等不良现状。为缓解燃用准东煤的不利现状,使其能够大规模应用,针对准东煤的相关试验研究具有深远的重要意义。 本文的研究煤种为准东五彩湾煤。从基础性实验着手分析煤质特有性质,研究发现:五彩湾煤含有12.45%的Mad、21.25MJ·kg-1的Qnet,ad、30.42%的Vad,其含量均位列中等,而灰分含量、氮和硫含量等都很低;在五彩湾煤煤灰中,碱金属氧化物占比偏高,其中氧化钠高达6.55%,并且灰熔融温度较低,结渣倾向严重;在逐级萃取实验中发现五彩湾煤中以水溶性钠含量最高,高达65%。 针对五彩煤高钠特点,安排实验对五彩湾煤进行脱钠提质研究。在五彩湾煤内钠的赋存型态中以水溶钠为主,所以本文采用添加阳离子交换树脂的水溶液和无添加的水溶液洗涤五彩湾煤去除水溶性钠。实验发现:单纯水洗五彩湾煤,随着水煤比的增大钠脱除量也增加,并且洗涤温度越高钠脱除效果越好。当洗涤时间延长到脱钠量不再变化时,洗涤时间将不再影响洗涤效果,而随煤粉粒径曾大,煤粉比表面积的减小,洗煤脱钠效果会变差;在相同条件下,添加阳离子交换树脂洗涤五彩湾煤洗涤效果优于单纯水洗。洗涤时间和煤粉粒径的影响效果与单纯水洗类似,而温度在60~80℃之间的脱钠效果最好,这与树脂的本身的性能有关。根据正交试验,实验中脱钠效果的影响顺序为:洗涤温度>洗涤时间>粒径。 经过洗涤后的五彩湾煤,水洗可去掉煤中70%的水溶性钠,而添加阳离子交换树脂后可去掉90%的水溶性钠。经添加树脂洗煤之后,煤中钠元素含量减少,且灰分中的氧化钠降低到2%以下,煤灰的酸碱比降低,结渣强度减弱。通过热重分析,洗后煤的燃尽温度提高,灰分含量降低,煤质特性得以提升。对树脂脱钠后的煤粉掺混高岭土做灰熔融特性实验发现:随着掺烧高岭土的比例增大,灰熔点呈现先将后升的趋势,在3%的高岭土比例时灰熔点最低,当9%以后灰熔点增长速度快,对五彩煤的灰熔点的提升有很大作用。 利用阳离子树脂脱除煤中的水溶性钠是一种新的技术,阳离子交换树脂具有可重复利用的特点,当树脂饱和后可再生,并且用水量少的特点,可节约新疆水资源。