准东高钠煤具有储量丰富、反应活性好、低硫低氮、开采成本低等优势,是优质动力和气化用煤,在我国目前能源体系中占据重要位置。但是,准东煤中碱金属含量过高,煤灰中Na2O含量普遍高于2%,使该类煤在利用过程中表现出极强的结渣沾污等灰问题,极大地限制了准东煤的大规模应用。为此,循环流化床实验室提出了准东煤先气化后燃烧的梯级利用技术路线,即,先通过气化工艺促使准东高钠煤中绝大部分碱金属气态析出,再通过物理冷凝方式将煤气中碱金属脱出,得到净化煤气作为工业原料利用,而产生的气化飞灰作为燃料再进行燃烧利用。基于该技术路线,研究人员借助0.4 T/D与0.15MW循环流化床试验平台,采用实验研究和理论分析相结合的方法,以化学反应动力学和热力学等理论为指导,系统考察了碱金属在准东煤和气化飞灰中的原始赋存形态、热化学转化过程中的迁移转化规律和结渣沾污特性;提出了准确获得高碱煤及灰渣中碱金属含量的样品预处理和检测方法、准东高钠煤结渣沾污解决方案和预测模型;评估了从准东高钠煤气化飞灰中回收钠资源的可行性和经济性等。相关研究成果为深层次理解准东高钠煤诱发灰问题机理、提出有效抑制准东高钠煤灰问题解决方案、推动准东高钠煤大规模工业化应用等提供了重要理论依据。
截止目前,研究团队已在Fuel、Applied Thermal Engineering、Energy & Fuels、Journal of the Energy Institute、《煤炭学报》、《燃料化学学报》、《工程热物理学报》等国内外著名期刊发表科技论文33篇(其中,22篇SCI论文、7篇EI论文和4篇中文核心论文),在国内外学术会议上以墙报/口头报告形式汇报9次。
以上研究成果是在吕清刚研究员和宋国良正高级工程师的指导下,由宋维健、齐晓宾和杨少波三位博士研究生完成。相关研究成果获得中科院战略性先导科技专项(No.XDA07030100)、国家国际科技合作专项(No.2014DFG61680)、国家重点研发计划课题(No.2018YFB0605002和No.2018YFB0604100-04)等项目资助。
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