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我国煤炭资源丰富,燃煤过程中形成的碳黑会影响炉膛温度场分布,排放到大气中将对环境和人体产生巨大危害。碳黑颗粒主要形成于煤粉颗粒边界层,而煤中碱金属Na的气化也穿越边界层,两个过程发生空间区域上的重叠,研究表明碱金属Na能够抑制碳黑的生成,但将上述两个过程结合起来的研究鲜有报道。因此,碱金属Na对煤热解衍生碳黑影响的研究,是对煤热解过程研究的补充,对煤炭的高效清洁利用和大气污染物减排具有重要意义。本文在沉降炉上进行纯N2气氛下快速热解实验;通过对比分析担载碱金属Na的脱灰煤粉与合成煤粉热解产物的理化特性(生成量、微观结构、化学结构),探究Na含量、温度和停留时间不同时,碱金属Na对煤热解衍生碳黑的影响规律;采用大流量采样仪对碳黑样品全采样;采用荷电低压撞击器在线测量生成颗粒物的粒数和质量浓度;通过二氯甲烷溶液协同超声震荡的方法分离碳黑和焦油;采用电感耦合等离子光谱仪检测样品中金属离子含量;采用透射电镜观察碳黑的微观结构;采用傅里叶红外光谱仪测试碳黑样品中官能团含量。研究结果显示:随着温度的升高,担载Na的煤衍生碳黑生成量先增加后降低,焦油生成量先降低后增加;在1373K、1523K、1673K时,碳黑生成量分别是0.97%、2.08%、1.62%;焦油生成量分别是0.58%、0.47%、0.63%。随着停留时间的延长,担载Na的煤衍生碳黑生成量增加,焦油生成量降低;在取样枪距炉顶0.8m、1.3m、1.8m时,碳黑生成量分别是1.59%、1.76%、2.08%;焦油生成量分别是1.18%、0.95%、0.47%。随着Na含量的增加,碳黑生成量降低,焦油生成量增加;在Na含量0.57%、0.81%、1.35%时,碳黑生成量分别是2.12%、1.98%、1.39%;焦油生成量分别是0.49%、0.55%、0.94%;基本碳黑粒子尺寸及聚合过程变化均不明显;O-H、N-H含量略微降低,烷基含量增加,C≡C和C=C含量降低。碱金属Na存在条件下,模型化合物衍生碳黑生成量由4.32%增加至5.50%,焦油生成量略微降低;O-H、N-H含量略微增加,烷基含量增加,C≡C含量降低,C=C含量增加。煤和模型化合物衍生碳黑粒数和质量浓度分布均呈单峰分布,峰值分别在0.12μm和0.2μm附近。研究表明:Na既可以催化焦油裂解又能够抑制焦油缩合,从而抑制煤衍生碳黑的形成。