摘要：我國火電廠在全類型電力行業中仍然占據著主導地位，燃煤添加劑的使用可以達到改善煤炭燃燒特性、提高燃燒效率和降低企業運行成本的效果。本文將從添加劑的作用原理、常用的添加劑和替代性更強的鈣鎂添加劑進行分析。

據國家統計局數據，火力發電行業在2017年新增產能出現大幅下滑，但在全部類型的發電中，火力發電仍然占據著主導地位，而且在2017年火力發電行業的技術投入比率為0.7，打破了十多年來的穩定態勢，究其原因還是火電產業正向高效清潔的方向轉型發展，具體的發展方向還是燃燒低能級劣質煤面臨的燃燒技術落后、燃燒不充分和效率低等問題。近年來，在不改變燃煤設備的情況下，根據燃燒機理加入少量添加劑，可以達到改善煤炭燃燒特性、節約能源和減少污染物排放的目的。

燃煤添加劑的作用原理和分類

燃煤添加劑主要由氧化劑、催化劑、脫硫劑、膨松劑構成。氧化劑主要為燃燒過程提供活性氧，進而促進煤炭中可燃成分的燃燒，如高錳酸鉀、氯酸鉀和高氯酸鉀等，這些化合物可以在爐膛燃燒溫度下分解產生氧氣；催化劑主要作用是縮短反應到達終點的時間，如含錳化合物、含鐵化合物和含鋁化合物、同時也包含部分鹽類，其中含鐵化合物的存在可以降低煤炭的著火點和化學反應的活化能，進而提高煤炭的燃燒速率；膨松劑主要使爐膛高溫區產生微爆，促使覆蓋在煤炭表面的灰渣被動脫落，加大煤炭和空氣的接觸溫度，常見的膨松劑如工業食鹽氯化鈉；固硫劑主要作用是將煤炭燃燒過程產生的SO₂以固體的形式固定下來，減少空氣中SO₂的排放，常用的有鈣基、鎂基、鋇基和納米材料固硫劑等。

火電廠中常用的燃煤添加劑

目前火電廠中應用較多的添加劑主要為高嶺土、硅藻土和活性礬土等。

高嶺土是一種常見的粘土礦物，主要成分為硅鋁酸鹽。應用特點：當燃燒環境中存在鈉鹽的時候，高嶺土不僅可以直接與鈉鹽反應，同時高嶺土高溫自身分解產生的氧化硅和氧化鋁也可與鈉鹽反應，過程中可生成高熔點的霞石（熔點：1254℃）和鈉長石（熔點：1118℃），提高了灰熔點，改善了結渣性；存在的問題：（1）成本高。每噸高嶺土的價格超高350元，增加電廠的運行成本；（2）熄火現象常發生。高嶺土的使用會吸收部分爐膛內的熱量，使得爐膛內經常出現熄火的現象；（3）提高灰熔點的效果不達預期。霞石是一種易熔的架狀硅酸鹽礦物，在爐膛中的燃燒環境下容易發生熔融，與其他礦物成分行成低溫共熔體，對煤灰灰熔點的提升不高。

硅藻土的主要成分為SiO₂。應用特點：硅藻土可以和鈉鹽反應生成硅酸鈉（熔點為1089℃），可適當減輕熔融態灰渣造成的沾污現象，可發生反應較少，提高灰熔點的效果優于高嶺土；存在的問題：（1）成本高。國內的硅藻土分布較集中，儲量有限，使用成本較高；（2）硅酸鈉的熔點為1089℃，對煤灰熔點的提升有限。

活性礬土主要成分為Al₂O₃。應用特點：活性礬土和鈉鹽反應產生偏鋁酸鈉（熔點為1650℃），可適當減輕熔融態灰渣造成的沾污現象。存在問題：（1）反應平衡常數小，不利于生成大量的偏鋁酸鈉，對煤灰灰熔點的提高有限；（2）成本高；（3）礬土不純，常含有少量的氧化鐵，可催化煙氣中二氧化硫生成三氧化硫。

火電廠中鈣鎂添加劑的應用優勢

鈣鎂添加劑為電石渣和含鎂廢渣組成的混合物，其中電石渣中氫氧化鈣的質量分數占比超過85%，含鎂廢渣中氧化鎂的質量分數超過60%。應用特點：（1）當電石渣中的氧化鈣和煤灰中氧化鈉的質量比在8~10的范圍內，并且含鎂廢渣中氧化鎂和煤灰中氧化鈉的質量比在4~6的范圍內，可以將煤灰的熔融點提高100-150℃，同時能避免爐膛中結大塊渣；（2）電石渣中含有碳化鈣，可分解產生乙炔氣體，起到助燃的效果，避免爐膛熄火事故；（3）電石渣中氧化鈣的存在可抑制液相物質的生成，形成的灰渣的強度小，可通過簡單的吹灰形式除去，同時兼具固硫效果；（4）成本低。電石渣和含鎂廢渣均為工業廢料，成本遠低于高嶺土、硅藻土和礬土。

結語

由電石渣和含鎂廢渣組成的鈣鎂添加劑，選用合適的配比可顯著提高煤灰熔融點，并且可以降低火電廠的運行成本，競爭優勢非常大。在我國火電仍然占據主導地位的時期，添加劑的應用空間非常大，鈣鎂添加劑的使用將越來越廣。