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高碱准东煤反应活性好、储量大,预计储量达3900亿吨,但灰中Na2O含量高,直接燃烧时锅炉结渣沾污严重。此外,当前国家重点地区NOx排放值限定在50 mg/m3以内,但高碱准东煤燃烧NOx排放特性尚不明确。循环流化床锅炉燃烧温度低、污染物排放浓度低,在准东煤的清洁高效利用方面有很好的应用前景。以循环流化床锅炉为基础的梯级利用技术为高碱准东煤的清洁高效利用提供了新的可能:即先通过气化工艺将高碱准东煤中绝大部分碱金属以气态的形式析出,再通过物理的方式将煤气中的碱金属去除,最后将净化煤气作为工业原料利用,产生的气化飞灰作为燃料在循环流化床锅炉中燃烧利用。高碱准东煤循环流化床气化飞灰具有低挥发分、高灰分、粒径小等特点,钠含量高达1.0～4.0%,且钠的形态及含量与准东煤中钠有明显差异,高碱准东煤气化飞灰在循环流化床锅炉中再燃烧过程中会产生新的积灰沾污问题。针对高碱准东煤和气化飞灰流态化燃烧过程中的碱金属迁移转化所引起的积灰沾污问题和高碱准东煤流态化燃烧过程中的NOx排放问题,借助管式炉、恒温水浴等装置对高碱准东煤和气化飞灰燃烧过程中碱金属的迁移转化特性、脱除与回收特性及碱金属对NOx排放特性的影响规律开展了机理研究,借助循环流化床试验装置开展了高碱准东煤、气化飞灰的热化学转化及低NOx排放基础试验,主要结论如下:1)高碱准东煤气化飞灰中碱金属的含量远高于高碱准东煤,Na主要以水溶的NaCl、Na2SO4和低熔点的硅铝酸钠盐的形式存在,K主要为水溶性K。高碱准东煤中K的含量(0.3～0.7 mg/g)远低于Na含量(4.2～9.1 mg/g),但高碱准东煤气化飞灰中K的含量(0.8～3.1 mg/g)较高,相比于Na含量(4.3～25.3 mg/g)不可忽略。高碱准东煤中各形态Na的含量基本不受粒径的影响,但高碱准东煤气化飞灰中各形态Na的含量与飞灰的粒径密切相关。2)床温、空气当量比、煤种、受热面冷却方式对高碱准东煤气化过程中系统总Na转化至飞灰中可溶Na 比例有显著影响。床温升高,煤中更多的可溶钠以气态形式进入气相,从而留在飞灰中的可溶钠比例减少。随着气化空气当量比增加,转化至气化飞灰中的可溶Na 比例增加,空气当量比为0.5时,可溶Na 比例最大(22.6%)。冷却受热面能提高气化飞灰的产率及飞灰中可溶Na的含量,进而提高总Na转化为飞灰中可溶Na的比例。沙尔湖煤和天池木垒煤气化飞灰中可溶Na比例高(19.5%、14.1%),而神华准东煤气化飞灰中可溶Na 比例较低(11.4%),沙尔湖煤气化飞灰和天池木垒煤气化飞灰中的Na更适于回收。3)床温对高碱准东煤和气化飞灰燃烧过程中Na的迁移和转化有重要影响,但对K的迁移和转化没有明显的影响。神华准东煤燃烧过程中,大部分的Na在较低床温(<860℃)下已经析出到气相,Na主要分布于气相中。神华准东煤气化飞灰燃烧过程中Na主要分布于飞灰和气相中,大部分Na在较高床温(>910℃)下才开始析出。高碱准东煤气化飞灰表面覆盖有一层钙的氧化物和硫酸盐,会抑制Na向气相的析出,神华准东煤气化飞灰燃烧过程中Na的析出和转化弱于神华准东煤燃烧过程中Na的析出和转化。高碱准东煤气化比燃烧更易将Na固留在底渣中,形成高熔点的NaAlSiO4,进入气相,中的Na更少。4)神华准东煤、天池木垒煤气化飞灰燃烧过程的灰沉积主要由富含NaCl、Na2SO4和CaSO4的灰颗粒聚团及粘结产生,积灰倾向高。而神华准东煤气化飞灰燃烧过程:中的灰沉积主要由低Na含量的细灰颗粒的堆积造成的,灰沉积倾向低。沙尔湖煤在燃烧、气化过程中的积灰主要为气相 NaCl在壁面的冷凝和富含NaCl的飞灰在壁面的沉积,但燃烧表现出比气化更强的积灰特性,且燃烧积灰对壁面的腐蚀更严重。5)水洗能有效脱除高碱准东煤飞灰中的水溶Na,Na的脱除率为31～93%,提高水洗温度、水洗时间、固液比和酸溶液的浓度能提高高碱准东煤飞灰中Na的脱除率。Na的回收产物为NaCl和Na2S04,经济性分析表明从高碱准东煤飞灰中回收Na具有一定经济效益。沙尔湖煤燃烧和气化飞灰、天池木垒煤气化飞灰中Na的回收率达到49.4～81.2%,而神华准东煤气化飞灰仅有16.6%。因此沙尔湖煤燃烧和气化飞灰、天池木垒煤气化飞灰中的Na更具有可回收性,神华准东煤气化飞灰可直接进行燃烧利用。6)高碱准东煤中以NaCl为主的水溶Na对煤燃烧NOx的生成有明显的抑制作用,但抑制作用随着温度的升高而降低,700～900℃的温度范围内,NaCl添加比例为2～3%时,Na对NOx生成的抑制作用最强。高碱准东煤循环流化床常规燃烧NOx原始排放浓度达到254～601 mg/m3。采用后燃技术后,NOx原始最低排放浓度为93 mg/m3,比常规燃烧排放下降了 67.9%,后燃过程对NOx的释放影响较小,主要起降低飞灰含碳量及提高燃烧效率的作用。炉膛过量空气系数在0.8～0.9的范围内,后燃风速高于相应烟气流速且在旋风出口水平段通入时,整体NOx排放浓度较低。