煤炭学报

作者：蔡兴瑞, 王跃凤, 杜雨佳, 薛皓天, 贺冲, 卫月星, 李晓姣, 秦育红, 赵保明,

关键词：积灰, 合成气冷却器, Shell气化炉, S, Cl, Na,

Shell干粉煤加压气化是煤炭洁净高效利用的重要技术之一，由碱金属化合物引起的合成气冷却器入口积灰结垢是导致气化炉非正常停工检修的主要原因。以添加不同含量的Na、Cl和S的Shell气化炉飞灰为原料，利用自主设计的高温竖直炉中沉积探针模拟Shell气化炉合成气冷却器入口管路，通过对积灰进行内、外分层研究，探讨内外层积灰质量的变化，并结合ICP-MS、IC、SEM-EDS和XRD等表征手段对内外层积灰的理化性质进行比较分析，获得Na、Cl、S和Fe等不同元素之间的相互作用对积灰行为的影响。结果表明，内层积灰质量随时间延长而增大，含S化合物的添加会降低内外层积灰质量，且外层积灰质量会随着时间延长而减小。Na更多以铝硅酸盐形式在外层积灰中存在，促进积灰增长；Cl通常以碱金属氯化物的形式集中在初始黏性层；S的存在会减缓管路积灰；当Cl和S共同存在时，Fe易与灰中的Si、Al和Na形成多种低温共熔物促进内、外层积灰熔融。Shell气化炉合成气冷却器入口积灰形成机制为：飞灰颗粒组分在Na、Cl、Si和Al的共同作用下，于内层形成碱金属氯化物和铝硅酸盐共晶；同时Cl、S的存在促使Fe和Na迁移到这些共晶中，形成Fe-O-Si、Fe-O-S和Fe-Na-O-Al-S共熔体。进而，铝硅酸盐与多种低温共熔体相互熔融使灰颗粒尺寸增加，促进积灰的进一步生长。

来源：2024年第5期

《煤炭学报》期刊编辑部

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