中國科學院山西煤炭化學研究所煤轉化國家重點實驗室在燃燒領域頂級期刊Combustion and Flame發表最新研究成果

稀、飯 9個月前 (01-14) 1183瀏覽

【成果掠影】

近日，中國科學院山西煤炭化學研究所煤轉化國家重點實驗室白進研究員團隊在能源、燃燒化學與工程領域國際頂級期刊《Combustion and Flame》（中科院SCI 1區，IF=5.767）上發表了題為“Effect of phosphorus-based additives on sodium release during Zhundong coal gasification in flat flame-assisted entrained flow reactor”的學術論文。博士生張顯顯為文章第一作者，白進研究員與孔令學副研究員為共同通訊作者。

準東煤田是我國目前最大的整裝煤田，預測儲量達3.9×10¹¹噸。由于特殊的成煤條件及當地獨特的自然地理環境，準東煤中鈉含量均大于2%，遠高于其他常規動力用煤（＜2%），部分礦區產煤甚至高達10%以上。煤氣化過程中，煤中鈉釋放造成嚴重的灰沉積、結渣等問題。因此，進一步研究準東煤氣化過程中鈉釋放問題，對準東煤清潔高效利用具有重要意義。本論文中，作者使用平面火焰攜帶流反應器研究了含磷添加劑對準東煤氣化過程中鈉釋放的影響及礦物質的演化規律。

氣化過程中準東煤中鈉NaCl、Na₂SO₄或鈉原子的形式釋放至氣相。在氣化反應初期，由于碳基質阻塞煤焦顆粒的中孔，抑制堿金屬鈉釋放，大部分鈉被中煤中碳基質包裹形成不可溶態鈉。隨煤焦顆粒繼續氣化，碳基質的消耗及揮發分-焦炭之間的二次化反應促使絕大部分鈉釋放至氣相。此外，氣相的鈉與其它礦物質反應、富集或冷凝在煤焦顆粒表面，最終以含鈉硅酸鹽或硅鋁酸鹽的形式存在。準東煤與含磷添加劑共氣化時，在氣化反應初始階段含磷添加劑促進堿金屬鈉釋放，由于添加劑分解或者水解反應生成的含磷氧化物與釋放至氣相中的鈉發生氣-氣反應生成含磷細顆粒物Na_xPO_y（x=1或3；y=3或4）。隨氣化反應繼續，含磷的細顆粒物有充足的時間進一步碰撞、冷凝，與煤中其它礦物質反應，大部分的鈉被固留在底渣中并以Ca₉MgNa(PO₄)₇與NaAlSi₃O₈的形式存在。因此，準東煤與含磷添加劑共氣化可減少堿金屬鈉釋放，此結果可為富磷廢棄物與準東高鈉煤共氣化提供一定的理論支撐。

該研究得到了國家自然自然科學基金面上項目（22178370 與 22078352）和山西省重點研發（202102090301004）等項目的資助。

原文鏈接：https://authors.elsevier.com/c/1gPxp2KiHacsI

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