灰化学成分对煤灰熔融性温度的影响

３ ． 试 验 数 据 的处 理 与 分 析 在 试 验 中 生 物质 选 取 糠 醛 。选 取 ｏ 、 Ｎａ Ｏ、 Ｃ ａ Ｏ、 Ｓ ｉ Ｏ 和Ｆ ｅ ２ Ｏ 作为
（ ２ ） Ｎａ ， Ｃ０３ 对糠醛渣灰溶性 的影响 将试验所 得数据作 图， 从图 ３ — ２中可 以看 出： 从 Ｎａ ＣＯ 含量 ０ ． ５ ％增 加到 ８ ％的过程 中糠醛炸灰锥 的 ｓ Ｔ一 一 直 是在下 降， 说 明在这 个含量范 围之 内 Ｎａ ２ ＣＯ 能起 到降低糠醛渣灰熔 点的作用 。但是从 ８ ％增长到 ９ ％的这一 阶段中可 以看 出糠醛渣的灰熔点有所上升 ， 之后继续 下降并且下降的速率 与之前的速率 比较有 了明显的减少。 Ｎａ 的化合物熔点低， 易于与灰样 中的 其它氧化物生成低 熔点共熔体， 并且 Ｎａ ＋的离子势较低 ， 能破坏 煤灰 中的 多聚物 ， 降低熔化 温度， 起助熔剂 的作用 如图所示， 随着 Ｎａ ＣＯ， 含量的增 加， 样品的熔点逐步 下降， 流动温度 下降约 １ ５ ． ６摄 氏度。 （ ３ ） Ｃ ａ ＣＯ 对糠醛渣灰溶性的影响 从图３ － ３中可 以看 出在 Ｃａ Ｃ０３ 含 量从 ５ ％往 ２ ０ ％增加 的过程 中一 直 是 起 到 令 糠 醛 渣 灰 熔 点 上 升 的 作 用 ，而 在 Ｃａ ＣＯ 含量为 ２ ０ ％左 右 的 时 候 糠醛渣 的灰熔点达 到了最高 ，之后便 随着 Ｃａ ＣＯ。 含量 的上 升而 下降 了。 Ｃａ Ｏ（ ｃａ ＣＯ 生成） 氧化物 （ 熔点２ ６ １ Ｏ ℃） ， 同时也是一种 碱性氧 化物 ， 在含 量为 ５ ％到 ２ ０ ％的时候 Ｃａ Ｏ 多 以单体形式 存在 ，增加 了糠醛渣 的灰熔点 。 当超过 ２ ０ ％以后 Ｃａ Ｏ 与灰分中的 Ｓ ｉ Ｏ。 等物质发生了低温共融现象 ，致 使 糠醛渣灰熔点 降低。
动状 态从而降低 了 Ａ Ｉ ２ ０ 提高糠醛渣 灰熔点 的效用ｆ ３ ． ４ １ ， 所 以在 ０， 含量 达到 １ ５ ％时 上升的速率减 缓。而之前从 ３ ％到 ５ ％这一阶段之所 以下降是 因 为当Ａ １ ： ｏ， 含量略有增加 ， 促进 了钙 长石的生成 ， 钙长石属 于硅铝 酸盐矿
上升趋势。
用。一方面 ， 煤泥堆积 问题严重， 不但 占用 了土地 ， 也会对周 边环 境造成污 染； 另一方面 ， 也会对选煤厂的正常生产造成严重影响。 为 了能提高煤炭的
利用效率， 减少煤炭资源的负面影响， 研究生物质与煤混合燃烧 ， 提高燃烧 效率便有 了极为重要的现实意义 。 生物 质 是 指 通 过 光 合 作 用 而 形 成 的各 种 有 机 体 ， 包 括 所 有 的 动 植 物 和 微生物 。而所谓生物质能， 就是太阳能以化学 能形 式贮存在 生物 质中的能 量形式，即 以生物质为载 体的能量。我 国可开发为 能源的生物 质资源到 ２ ０ １ ０年可达 ３亿吨。生物质的有优点有： １ 、 属于可再生资源： ２ 、 硫含量、 氮 含量低、 燃烧过程中生成的 Ｓ Ｏ： 、 ＮＯｘ较少 ； ３ 、 生物质 作为燃料 时， 对大气 的二氧化碳净排放量近似于零， 可有 效地减轻温室效应。
中， Ａ ｌ ｏ， 的 晶体 结 构 没 有 被 高 温 破坏 达 到 了 Ａ１ ２ ｏ 的熔 点导 致 Ａ１ ： ｏ， 呈流
（ ４ ） Ｓ ｉ Ｏ 对糠 醛渣灰 溶性 的影响 从： 二 氧 化硅对 糠醛渣影响 曲线 图 ３ — ４中可以看 出在 Ｓ ｉ Ｏ 含量从 １ ０ ％ 上升到 ２ ０ ％的过程 中糠 醛渣 ｓ Ｔ在不断的下降， 之后便一直 上升， 在５ ｏ ％ｔ ４
由于生物质碱性物含量较 大， 熔融温度较低 ， 且 软化温度和 流动温度 相差较小 ， 致使生物质锅炉 及生物质混煤燃烧锅炉 易发生积灰 、 结渣和腐
蚀等问题 ， 因此研究生物质及生物质 混煤 的灰熔融特 性等 关键基础科学 问 题会加快解决生物质能发 电锅炉 的积灰、 腐蚀和 结焦 等 问题 ， 促 使我国尽 快具备生物质能发 电系列锅炉的生产 、 研发和设计能力。 本文通过试验 的方法 ， 对样品在 弱还原 性气氛 下的灰熔融性温度进行 测量， 得出各个添加剂对糠醛渣灰熔 点的影响 。 ２ ． 试验装置及试验 方法 （ １ ） 试验装置简介 本试验所用仪器为： Ｙ Ｘ— ＨＰ ｄ ）灰熔融性测定仪 。 （ ２ ） 灰样 品 的制 备 试验生物质样品均出 自山东地 区， 分 别为酒糟 （ ｊ ｚ ） ， 糠醛 渣 （ ｋ ｑ ） ， 玉米 芯（ ｙ ｍ） ， 甘蔗渣 （ ｇ ｚ ） ， 梧桐木屑 （ ｗｔ ） ， 麦秆 （ ｍｇ ） ， 葵花子壳 （ ｋ ｈ ） 。 将生 物质 磨细 ，取 ２ ０ ０目筛 子的 筛下余 量 。按 照标 准方 法 ＡＳ ＴＭ Ｅ１ ７ ５ ５ 一 Ｏ １将生物质在马弗炉 中制成灰分。 （ ３ ） 灰锥 的制作 试验方法按 照标准 ＧＢ ／ Ｔ２ １ ９ — １ ９ ９ ６ ， 首先把灰样制作成灰锥 。 （ ４ ） 试验 方法 试验采用封碳法产生弱还原性气氛， 弱还原性气氛在试验前用煤灰熔 融性标准物质 ＧＢ Ｗ１ １ １ ２ ４ ａ标定。等到全部灰锥都到达 流动温度 或炉温升 至１ ５ ０ ０ ｑ Ｃ 时 断 电结 束 试 验 。 最后 记 录 灰 锥 的 软 化 温 度 。
６ ０ ％ 这 一 过程 中激增 ， 达到６ ０ ％ 含量 以后 ｓ Ｔ的增长幅度变得很小 。 在 这里
因为实验仪器所限 ， 只能记录到 １ ５ ０ ０摄 氏度 ， 而７ ０ ％与 ８ ０ ％两个样 品的 ｓ Ｔ 均超过 了 １ ５ ０ ０摄 氏度 ， 不过 从之 前的趋势来看 ， 其增长幅度 应该 已经不 是 很大 。图中开 始灰 熔点之所 以会 降低是 因为 Ｓ ｉ Ｏ 在高温 下与其他金属或 者非金属氧化物形成 了一种玻璃体， 而这种玻璃体具有非 常不稳定的物理
（ １ ） Ａ １ ｏ 对糠醛渣灰熔融性的影响 经试验得 出在糠醛渣中添入 Ａ １ ２ ０ 后所得 到的糠 醛渣灰锥 ｓ Ｔ作 图。 从图３ —１ 中可以看出： 从Ｏ ． ５ ％到 ３ ％这一过程 中灰锥 的 ｓ Ｔ是随着 Ａ Ｉ ｏ 的 百分 比含量 的上升而上升 的。但是到达 ３ ％左右的含量时， Ｓ Ｔ开始 出现 下 降的趋势， 一 ・ 直到 ５ ％Ａ １ Ｏ 含 量时才停止下降重新开始上升。在这一阶段
添加剂， 加入到生物质 灰样 中， 研究添加剂对生物质灰熔融性 的影响 。 由于 Ｎａ ２ ０与 Ｃ ａ Ｏ等氧化物常态下不够稳定， 且 已有人证明 了用这些氧化物 的 碳酸 盐来替代相 应的氧化物 的可行性 ，因此本试验 采用 Ｎａ ２ Ｃ Ｏ 代 替
Ｎａ ２ Ｏ， Ｃａ Ｃ ３ 代替 Ｃ ａ Ｏ 的方法。
１ ． 研究背景和意义 煤炭 是我 国最主要的能源资源 ，也是 当前我 国最 为依赖 的能源结构， 但 是， 从当前的使用效果上来 看， 大部分的煤泥资源 却没有得到 高效的利
物群 ， 自身熔点较 高， 为１ ５ ５ ３ ｑ Ｃ， 但它 容易和其它硅酸盐产 生低共熔 现象 ， 使得灰样的软化温度 逐渐 降低 。 Ａ １ ２ ０ 含量超过一定 比重后， 软化温度又有
科 学 理 论
灰化 学成 分对 煤灰熔 融性温度 的影 响
郭 建 强
（ 贵州广播 电视大 学， 贵州 省贵阳市 ， ５ ５ ０ ０ ｏ １ ） 摘 要： 生物质碱性物含量较大， 熔融温度较低 ， 软化温度和流动温度相差较 小， 燃烧 时锅炉 易发生积灰 、 结渣和腐蚀 等问题 ， 因此研 究生物 质及生物 质混煤的灰熔融特性等关键基础科学 问题会加快解决生物 质能发 电锅炉 的积灰、 腐蚀和结焦等 问题 。 促使 我国尽快具备生物 质能发 电系列锅炉 的生产 、 研发和设计能力 。 本文使用 Ｙ Ｘ— Ｈ１ Ｋ Ｄ灰熔融性测定仪对样 品在弱还原性气氛 下的灰熔融性温度进行测量， 得 到糠醛灰在 添加 了各类 化学添 加剂以后 ｓ Ｔ 特征温度 ， 并以其为主要参考依据得 出各个添加剂对糠醛渣灰熔 点的影 响。 关键 词： 灰熔点 特征温度 ．
结构 ， 导致 Ｓ ｉ Ｏ ： 在这一百分 比含量时起到降低糠醛渣灰熔点的效用 。 但当
随着 Ｓ ｉ Ｏ 含量的 上升 ， 形成的玻璃体 已经非常有限 ， 而高熔 点的 Ｓ ｉ Ｏ 占据 了灰分的主要成分 以后使得 灰熔 点上升。
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