富铁钙准东煤与高灰分低热值煤共燃特性研究：燃烧行为、灰熔融与结渣机理分析

本文系统研究了富铁钙准东煤与高灰分低热值煤（HAC）及高岭土（KL）复合添加共燃的特性，通过0.2 MW一维滴管炉实验结合XRF、XRD、SEM-EDS等表征手段，揭示了不同温度区间灰渣元素分布、矿物相转变及结渣行为差异，为富碱煤清洁高效利用提供了理论依据与技术支撑。

　　

Highlight

Combustion characteristics and interaction

热重分析（TGA）曲线显示，JC1、JC2与HAC混合煤样的燃烧特征温度向高温区移动。HAC掺混比例越高，煤样完全燃烧所需温度越高，这主要归因于HAC高灰分的双重作用：稀释可燃物相对浓度，并阻碍燃烧过程中的氧扩散与传热。20% HAC掺混样品的灰熔融性能最差，流动温度（FT）与变形温度（DT）温差仅29°C，结渣风险最高。

Ash fusion and slagging characteristics

灰熔融温度（AFT）测试表明，随HAC掺混比例增加，灰熔融温度先升高后降低，20%掺比时达到最低值。XRD与SEM-EDS分析显示，高温区（1300°C）结渣核心机制为复杂多组分低熔点共晶相的形成。HAC引入的Fe/Ca与准东煤中固有Fe/Ca发生协同富集，加速蓝方石（Haüynite）、辉石（Pyroxene）等低温共晶相的生成，导致沉积物呈连续熔融态，显著加剧结渣。低温区（1000°C）矿物相以高熔点二元/三元氧化物为主，HAC中的硅铝组分可通过物理稀释降低Na相对浓度，并吸附气态硫酸盐前体，对硫酸盐型沉积具有一定抑制作用。

Comparative analysis of HAC and KL composite blending

与单一HAC掺混相比，HAC-KL复合掺混表现出更优的结渣抑制能力。KL通过富集硅铝组分增强惰性基质，同时依靠活性Al₂O₃将体系中游离的Fe³⁺、Ca²⁺转化为铁尖晶石（Hercynite）、钙长石（Anorthite）等高熔点稳定相，减少低温共晶形成，有效降低结渣风险。

Conclusion

研究表明，准东地区将军庙矿区高灰低热值煤（HAC）可作为潜在添加剂用于缓解富铁钙准东煤结渣问题。其硅铝组分在低温区抑制硫酸盐沉积，但在高温区因Fe/Ca协同富集反而加剧结渣。KL复合掺混可通过矿物相调控显著提升结渣抑制效果，为区域燃煤电厂实现富碱煤清洁高效利用提供了技术路径。