煤灰熔融温度还原气氛
决定煤的灰熔融性温度的因素分析及其计算方法
决定煤的灰熔融性温度的因素分析及其计算方法列举了化学成份、矿物成份、添加助熔剂三个因素对煤灰熔融性的影响，同时对煤灰熔融温度的三个计算方法和适用条件进行了分析，概况如下：1 化学成份对煤灰熔融性的影响煤灰是一种极为复杂的无机混合物，其熔融温度与化学组成有一定的关系。
煤灰的组成为Al203、Si02、CaO、Mg0、Fe203、K20、Na20、Ti02、S03等，影响其熔融性温度的规律如下。
(1)Al203、Ti02含量高的煤灰，其熔融温度也高。
当Al203含量>40％时，煤灰的FT必定超过1500℃。
(2)Si02含量的影响没有A1203那样显著，其规律没有那么明显：Si02含量>40％的煤灰其熔融温度较Si02含量<40％的煤灰来得高些。
Si02含量大于60％时，Si02的增加看不出熔融性温度有规律的变化。
(3)煤灰中的CaO大多是以CaSi03形态存在，而CaSi03熔点较低，所以一般CaO含量愈高，煤的灰熔融温度愈低：由于CaO本身熔点很高(2590℃)，如果CaO含量高于50％时，则熔融温度升高：实验结果表明，对于Si02／A1203>3．0且Si02含量大于50％的煤灰，当CaO含量在20％—25％时，煤灰的熔融温度最低，CaO含量超过这个范围时，煤灰熔融温度开始提高。
对于Si02／A120，<3．0的煤灰，当CaO含量在30％—35％时，煤灰的熔融温度最低，当CaO含量超过这个范围时，煤灰熔融温度开始提高。
(4)由于煤灰中的Mg0含量一般很少，Mg0又与Si02形成低熔点的硅酸盐，所以也起降低灰熔融温度的作用。
(5)由于氧化铁与Si02可以形成一系列低熔点的硅酸盐，所以氧化铁起了降低灰熔融温度的作用：在弱还原性气氛中，氧化铁以FeO的形态存在，与其它价态的铁相比，FeO具有最强的助熔效果，如果煤灰中的CaO、碱金属氧化物等助熔组份含量较高且硅铝比较高、Pe2O3含量较低时，煤灰熔融温度就很低；对于硅铝比较低且CaO、碱金属氧化物等助熔组份的含量亦较低的煤灰，在Fe203含量较高时，才能使其熔融温度最低。
灰及渣特性的测定(120题)
灰及渣特性的测定（120题）一、判断题（40题）1煤灰熔融温度是影响锅炉结渣的重要因素。
2..灰与渣的化学组成基本相同。
3.灰与渣的特性，主要是指常温下特性。
4.灰与渣的特性，主要是指高温下特性。
5.灰中的可燃物质，是指碳。
6.灰中的可燃物质，是指挥发分。
7.测定飞灰可燃物的试样，处于干燥状态。
8.测定炉渣可燃物的试样，并不是处于干燥状态。
9.煤灰成分用组成元素的氧化物质量分数表示。
10.煤灰熔融过程中，并没有确定的熔点。
11.在煤灰熔融温度中，最具特征的是变形温度。
12.在煤灰熔融温度中，最具特征的是软化温度。
13.飞灰及炉渣中，还包含一定的水分。
14.煤灰成分测定，常用半微量法，因为它的测定结果准确性高。
15.煤灰成分测定，常用常量法，因为它的测定结果准确性高。
16.灰与渣均是煤的燃烧产物。
17.渣并不是煤的燃烧产物。
18.测定煤灰熔融性的高温炉是电阻丝炉。
19.测定煤灰熔融性的高温炉是硅碳管炉。
20.煤灰熔融温度测定中，当温度达到1400℃时，测定就可结束。
21.煤灰熔融性测定中，当温度达到1500℃时，测定就可结束。
22.灰锥试样是在模具中成型的。
23.灰锥试样必须进行准确称量。
24.煤灰熔融温度测定，其结果要报出3个温度，即变形、软化及流动温度。
25.测定煤灰熔融温度时，必须在氧化性气氛中测定。
26.测定煤灰熔融温度时，标准规定只能在弱还原性气氛中测定。
27.在弱还原性气氛中，测定的煤灰熔融温度最低。
28.在弱还原性气氛中，测定的煤灰熔融温度最高。
29.在弱还原气氛中测定煤灰熔融温度，燃烧系统应敞开。
30.在弱还原气氛中测定煤灰熔融温度，燃烧系统应封闭。
31.在氧化气氛中测定煤灰熔融温度，燃烧系统应封闭。
32.煤灰熔融温度的测定结果，应修约至10℃报出。
33.煤灰熔融温度的测定结果，应修约至5℃报出。
34.灰渣的流动特性，用黏度大小表示。
35.灰渣的流动性好，则黏度大。
36.灰渣的流动性差，则黏度大。
GBT219-2008解读
GB/T219-2008煤灰熔融性的测定方法课程学习目录• • • • • • • • • • 1、煤灰熔融性概述 2、术语和定义 3、方法提要 4、试剂和材料 5、高温炉 6、试验气氛 7、灰锥制备 8、在弱还原性气氛中测定 9、在氧化性气氛中测定 10、煤灰熔融性测定的精密度1 煤灰熔融性概述1煤灰的熔点 煤灰中含有很多元素，它不是纯化合物， 因而它没有固定的熔点，而是在一定温度范围 内熔融。
其熔融的高低，主要取决于煤灰的化 学组成及其结构，同时，还与测定时试样所处 的气氛条件有关。
煤灰在主要成分是：SiO2、AL2O3、Fe203、 CaO和MgO，这些主要成分在纯净的状态下，均 具有较高的熔点，在（1400-2800）℃之间，但 在混合状态下，其熔点较低一般在（1200-1400 ）℃范围内，也有的高于1500℃的。
1 煤灰熔融性概述2煤灰熔融性测定的意义 （1）可提供锅炉设计选择炉膛出口烟温和锅 炉安全运行依据。
（2）为不同锅炉燃烧方式选择燃煤（一般都 以软化温度来选择合适的燃烧或气化设备，或 根据燃烧和气化设备类型来选择具有合适软化 温度的原料）。
课程学习目录• • • • • • • • • • 1、煤灰熔融性概述 2、术语和定义 3、方法提要 4、试剂和材料 5、高温炉 6、试验气氛 7、灰锥制备 8、在弱还原性气氛中测定 9、在氧化性气氛中测定 10、煤灰熔融性测定的精密度2 术语和定义煤灰熔融性：是指煤灰在高温下达到熔融状 态的温度范围，通常用变形温度DT、软化 温度ST、半球温度HT和流动温度FT表征。
2 术语和定义1.变形温度：指的是灰锥尖端开始变圆或弯曲时的温度， 值得注意的是灰锥尖保持原形的灰锥收缩和倾斜不能算变 形温度。
2.软化温度：指灰锥弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球形 或灰锥高等于底宽时的温度。
3.半球温度：指灰锥变形至近似半球形，即高约等于底长 的一半时的温度。
水煤浆气化工艺对原料煤的要求
水煤浆气化工艺对原料煤的要求水煤浆气化炉工艺原则上在高于灰熔点5O～100~C以上的温度下操作，以便于顺利排渣，根据德士古水煤浆气化厂的生产经验，水煤浆加压气化用煤选择原则应以煤的“气化性能及稳定运行性能”为主。
2．1煤的灰分含量灰分是煤中的无用形式成分，为使其能顺利地以液态形式排出水煤浆气化炉，必须将温度升至其灰熔点以上，无谓的增加了氧气消耗有资料表明，在同样的气化反应条件下，灰分每增加l％，氧耗增加0．7％～0．8％，煤耗增大1．3％一1．5％；其次灰分增加，使烧嘴和耐火砖的磨损加剧，寿命大大缩短，同时灰、黑水中的固含量升高，系统管道、阀门、设备的磨损率大大加剧，设备故障率提高。
灰分含量高对成浆性能也有一定的影响，除使煤浆的有效成分降低之外，还使煤质的均匀性变差，消弱了煤浆分散剂的分散性能，在相同的情况下，对提高煤浆浓度不利。
建议所选煤样的灰渣干基含量不高于l3％。
2．2煤的最高内水含量煤的内水含量对气化过程的主要影响表现在对成浆性能的影响，一般认为煤的内水含量越高，煤中的O／C越高，含氧官能团和亲水官能团越多，空隙率越发达，煤的制浆难度越大。
煤质对成浆性能的影响是多方面的，各影响因素之问密切相关。
煤的内在水含量越高时所制得的煤浆浓度越低，而且使添加剂的消耗、煤耗、氧耗均有一定的增加，综合技术与经济方面考虑，水煤浆加压气化原料用煤的最高内在水含量以小于8％为宜.2．3煤渣的熔融特性煤灰的熔融特性是煤的灰熔点(还原条件下)，煤的灰熔点以低于反应温度50～100~C为宜（熔融温度)。
若煤的灰熔点提高，为使气化炉顺利排渣，必须将气化炉的反应温度提高至煤的灰熔点以上，温度提高使气化炉耐火砖的寿命相应缩短(气化炉的操作温度每提高100~C，耐火砖的磨蚀速率增加2倍)，氧耗、煤耗增加。
为了降低操作温度必须加入助熔助，而助熔剂的加入会增加煤中惰性物质含量，使耐火砖磨蚀加剧，提高了制浆成本，固体灰渣处理量增加，灰渣水系统的结垢量上升。
中文版ISO 540-2008灰熔融性
硬煤和焦炭灰分熔融性的测定一、适用范围本国际标准规定了测定煤和焦炭灰分的特征熔化温度的方法注关键词：化石燃料、固体燃料、灰、灰烬、试验、高温试验、测定和熔融性。
二、引用标准以下参考文件对于本文件的应用是必不可少的。
对于标注日期的参考文献，只有引用的版本适用。
若引用文件未注明日期，则适用引用文件的最新版本（包括任何修改）。
ISO1171，固体矿物燃料灰分的测定三、术语和定义下列术语和定义适用本文档。
本国际标准规定了通过埃施卡法测定硬煤，褐煤和褐炭以及焦炭中总硫含量的参考方法。
3.1变形温度DT由于融化，试验块尖端或棱开始变圆或弯曲时（产生弧度）的温度注：如尖端或棱保持锋利，则锥体收缩和倾斜应该忽略并且不算变形温度。
然而，对于某些固体矿物燃料，试样收缩开始的温度可能是值得关注的，并应作为测定过程中注意的一个特征报告。
3.2软化温度ST在锥体和截锥试样情况下，其高等于底部的宽度时的温度，或立方或圆柱形试样情况下，试样的边缘完全弧化、高度保持不变时的温度。
3.3半球温度HT试样形成一个半球，当高度等于底座直径的一半时的温度。
3.4流动温度FT试样在托板上熔化展开成层，高度为HT情况下1/3时的温度。
四、原理用煤灰制成的试样在标准条件下加热并持续观察。
形状发生特征变化的温度被记录下来。
特性温度的定义见第3章。
（请参见图2、图3和图4）。
图2锥形试样的形变特征图3立方或圆柱试样的形变特征图4截锥试样的形变特征虽然测定通常是在还原性气氛中进行的，但有时在氧化气氛中进行进一步测定可以获得更多的信息。
一般而言，7.1的还原气氛给出了最低的特征温度。
五、试剂5.1糊精溶液，100g/I将10克糊精溶解于100ml水中。
5.2凡士林。
5.3金丝，直径0.5mm或以上，或金片，厚度0.5mm至1.0mm。
纯度99.99%,熔点为1064℃。
5.4镍丝，直径0.5mm或以上，或镍片，厚度0.5mm至1.0mm,纯度99.9%,熔点1455℃。
煤灰熔融性的测定及其影响因素
浅析煤灰熔融性的测定及其影响因素摘要：分析和探讨了煤灰熔融性的测定方法要点以及煤灰制备、灰锥制作、温度控制、试验气氛的控制和检查验证等各个可能影响煤灰熔融性温度测定的因素，总结了测定过程中的注意点和难点并提出了相应的措施，以起到对实际工作的指导作用。
关键词：煤灰熔融性弱还原性气氛煤灰成分影响因素一、引言煤灰熔融性（俗称灰熔点）的测定是气化煤和动力煤特性的最重要组成部分之一，是直接关系到炉子是否结渣及其严重程度，对炉子的安全、经济运行关系极大，一般用四种温度表示：变形温℃(dt)、软化温℃（st）、半球温℃(ht)和流动温℃(ft)。
上海焦化有限公司texaco炉多年来用的气化煤主要是神府煤，随着公司2007年1#工程的顺利开车，气化煤的用量翻了一倍以上，由于煤炭市场紧张，公司为了不断拓展新的煤炭市场以及将本增效开展了多煤种试烧、替代工作，几年来在神府煤的基础上试验了神东煤、神宁1#、伊泰3#、印尼煤、外购1#、2#，神混1#、伊泰4#、韩家湾及准东煤等多种气化煤，有多种新煤种在试验成功的基础上投入到了正常的生产，不仅拓宽了煤炭的采购市场，更是降低了原料成本，随着煤种的多样化，公司在来煤的验收中也碰到了一些的问题，尤其是气化煤特性关键指标煤灰熔融性测定中碰到了问题，2010年上半年起我公司对某气化煤验收指标中灰熔融性温度ft的测定值与供应商报告存在一定的差异（我公司偏高80～100℃），由于国标规定该项目的再现性为80℃，起初并未引起我司的重视，但是由于遇到了临界点的判定（合格与否），导致供需双方存在异议，为此2010.10.18日，供应方及其委托商检的技术人员来我司进行了技术交流，通过试验现场查看，对我方的技术方法、仪器设备及人员操作等均无异议，原因不明。
为了更好的弄清差异的原因，我司2010.10.27日安排了2名技术人员前往供方商检机构进行交流，并从煤灰制备、灰锥制作、温度控制、实验气氛的选择和控制及人的习惯性操作等可能产生影响灰熔融性温度准确性的各个因素进行一一排查，在此基础上于通过大量试验，最终解决了该问题。
炭灰熔点测定
煤炭灰熔点测定的重要性、方法及测定精度作者：admin 发表时间：2011-7-20 7:18:50 阅读：次煤炭灰熔点又称煤灰熔融性，其测定可提供锅炉设计有关数据、预测燃煤情况、锅炉燃烧方式选择、判断煤灰渣型。
掌握正确的煤炭灰熔点即煤灰熔融性测定技术，以及煤灰熔融性对锅炉结渣情况的影响，可为减轻或避免锅炉结渣提供有效的依据。
1 检测煤炭灰熔点的重要意义煤灰的熔融性是动力用煤高温特性的重要测定项目之一，是动力用煤的重要指标，它反映煤中矿物质在锅炉中的变化动态。
测定煤灰熔融性温度在工业上特别是火电厂中具有重要意义。
第一，可以提供锅炉设计选择炉膛出口烟温和锅炉安全运行的依据。
在设计锅炉时，炉膛出口烟温一般要求比煤灰的软化温度低50～100℃，在运行中也要控制在此温度范围内，否则，会引起锅炉出口过热器管束间灰渣的“搭桥”，严重时甚至发生堵塞，从而导致锅炉出口左右侧过热蒸汽温度不正常。
第二，可以预测燃煤的结渣。
因为煤灰熔融性温度与炉膛结渣有密切关系。
根据煤粉锅炉的运行经验，煤灰的软化温度小于1350℃就有可能造成炉膛结渣，妨碍锅炉的连续安全运行。
第三，可为不同锅炉燃烧方式选择燃煤。
不同锅炉的燃烧方式和排渣方式对煤灰的熔融性温度有不同的要求。
煤粉固态排渣锅炉要求煤灰熔融性温度高些，以防炉膛结渣；相反，对液态排渣锅炉，则要求煤灰熔融性温度低些，以避免排渣困难。
因为煤灰熔融性温度低的煤在相同温度下有较低的粘度，易于排渣。
第四，可判断煤灰的渣型。
根据软化区间温度（DT—ST）的大小，可粗略判断煤灰是属于长渣或短渣。
一般认为当（ST—DT）=200～400℃为长渣；（ST—DT）=100～200℃为短渣。
通常锅炉燃用长渣煤时运行较安全。
燃用短渣煤时，由于炉温增高，固态排渣炉可能在很短的时间内就出现大面积的严重结渣情况；燃用长渣煤时，DT、ST之间的温差虽超过200℃，但固态排渣炉的结渣相对进行得较为缓慢，一旦产生问题，也常常是局部性的。
燃煤化验A卷(答案)
国电集团公司燃煤化验员技能竟赛考试卷A/2008年 120min一 判断题(共15分每题1.5分)注意:对下列命题进行是非判断，并在每题后面括号里填写“正确”或“错误” ，不要打√或×。
答对的每小题给1.5分，不答不给分，答错的倒扣1.5分，倒扣分不超过本大题总分。
1. 火电厂常用的燃料产品如原煤、筛选煤、重油、柴油等既是不可再生能源,也是一次能源。
（错误 ）2. 煤中的氧元素与煤的变质程度密切相关，而煤中的硫元素则与煤的变质程度无明显联系。
（正确 ）3. 系统误差的出现是有规律的，通常它具有正态分布规律。
（错误 ）4. 统计检验中的格鲁布斯（Grubbs ）法则，也可用来检验一组标准偏差中的异常值。
（错误 ）5. 无烟煤属于最低煤价煤。
（错误 ）6. 根据法定计量单位的规定，煤的发热量的法定计量单位符号为MJ/kg ，单位名称为兆焦/千克。
（错误 ）7. 煤的最高内在水分含量也是一个表征年轻煤的煤化程度的指标。
（正确 ） 8. 在氧化性气氛条件下，煤灰熔融性特征温度比在弱还原气氛条件下测定的相应的特征温度高。
（ 正确 ）9. 从理论上分析，使用国标GB/T 15334-1994《煤的水分测定法－微波干燥法》对一般分析试验煤样的水分测定值不全部是内在水分。
（ 正确 ）10．二等量热标准苯甲酸的燃烧热，随燃烧产物的最终温度而改变，温度越高，燃烧热越低。
（ 正确 ） 二 单项选择题（每题2分，共20分）注意： 下列各题给出了多种答案，其中只有一个正确答案，请将正确答案编号填在题后的 内1. 如果忽略露出柱温度的影响,当贝克曼温度计的基点温度大于基准温度时，其平均分度值_①______。
①大于1 ②小于1 ③等于1 2. 煤的挥发份（V daf ）与发热量（Q gr.daf ）之间相互关系是__③_______。
①正相关 ②负相关 ③非线性相关 ④不相关3. 用精密酸度计测得某硫酸溶液的PH 值为4.25；用感量为0.01g 的天平称得某煤样220mg ，其有效数字位数分别是_ ②_______。
影响煤灰熔融性的几点要素
影响煤灰熔融性的几点要素作者：池燕来源：《中国科技博览》2009年第01期[摘要]在测定煤灰熔融性过程中，从煤样的灰化、灰样的研研磨、灰锥的制做到试验气氛的调整、相关材料的先择及人为性因素等，都能影响到煤灰熔融性试验结果的准确度。
[关键词]煤灰熔融性温度试验气氛判断煤样中图分类号:TQ53 文献标识码：A 文章编号: 1009-914X(2009)01(a)-0038-01煤灰熔融性是煤灰在高温下达到熔融状态的温度，习惯上被称作灰点，但严格讲是不确切的，因为煤灰是一种多组分的混合物，没有一个固定的熔点，而只有一个熔融的温度范围。
因此，它不是一个温度点所表示，而一般用四个温度值才能比较确切的表示，包括四个温度值：变形温度（DT），软化温度（ST），半球温度（HT）和流动温度（FT）。
煤灰是煤中矿物质在较高温度下灼烧后的产物。
煤中矿物质组分较为复杂，主要有硅，铝，钛，铁，钙，镁，钾，钠等的硅酸盐，碳酸盐，硫酸盐和硫化物及高岭土，石英等，经高温灼烧后大部分被氧化或分解，这些分解产物的含量和性质就决定了煤灰的熔融性。
在一定温度下煤灰中各组分还会形成一种共熔体，这种共熔体在融化状态时有熔解煤灰中高熔点组分的性质，从而改变熔体成分和融化温度。
因此，煤灰开始熔化时的温度比任一单纯矿物质组分的熔点都低。
煤的理化性能尤其是灰分熔点是动力用煤和气化用煤的重要指标。
采用正确的方法，准确测定煤的灰分熔点，是进行指导工业生产和工业设计的一个重要参数。
影响煤灰熔融性的因素主要有：一、调准试验气氛煤灰熔融性温度测试主要有3种气氛：弱还原性气氛，强还原性气氛和氧化性气氛。
不同气氛下的煤灰融性的变化规律不同。
这是因为，煤灰中的铁在不同气氛下以不同价态出现。
氧化性介质中，变成3价铁（Fe2O3）；弱还原介质中，变成2价铁（FeO）；在强还原介质中变成金属铁（Fe）。
三者的熔点，以FeO最低，Fe2O3最高，Fe居中。
且FeO能与煤中的SiO2生成熔点更低的弱酸盐及其低熔混合物。
灰熔点介绍
9月工作总结我国的煤炭资源丰富，油气匮乏。
在未来几十年内，煤炭在我国能源结构中仍将占主导地位，它是我国战略上最安全和最可靠的能源。
高效清洁地利用我国煤炭资源，对于促进能源与环境协调发展，满足国民经济快速稳定发展需要，具有极其重要的战略意义。
煤气化作为一种高效、洁净的煤转化技术，日益受到重视。
已工业化的煤气化技术可分为3 类，即以Lurgi技术为代表的固定床气化技术、以HTW 技术为代表的流化床气化技术和以Texaco、Shell与多喷嘴对置气化技术为代表的气流床气化技术。
气流床气化炉气化温度与压力高、负荷大、煤种适应范围广，是目前煤气化技术发展的主流，包括以具有自主知识产权的多喷嘴对置式气化炉、GE(Texaco)气化技术、Global E-Gas气化技术和以干粉煤为原料的Shell 气化技术、Prenflo气化技术、GSP气化技术等。
上述气流床气化技术均采用液态排渣式气化炉，即气化炉的操作温度在煤灰熔融流动温度(FT)以上50～150℃左右。
煤的灰熔融特性和黏温特性直接影响到气化炉操作参数的合理设定，以及气化炉的安全可靠运行。
一、煤灰熔融性煤的灰熔点又叫煤的熔融性，是在规定条件下得到的随加热温度而变的煤灰（试样）变形、软化和流动特征物理状态，是动力用煤和气化用煤的一个重要的质量指标，可以反映煤中矿物质在锅炉中的动态，根据它可以预计锅炉中的结渣和沾污作用。
煤灰熔融性直接决定着煤炭燃烧、气化过程排渣方式的选择，是影响炉况正常运行的一个重要因素。
煤灰的熔融特性由煤灰中矿物组成所决定，而煤灰矿物组成与煤灰化学成分有一定关系。
煤灰化学组成不同，则其矿物组成不同，煤灰的熔融特性也不同。
因此可采用配煤和添加煤灰助熔剂的方式改变煤灰化学成分，达到控制煤灰熔融特性的目的。
1.1 煤灰化学组分对煤灰熔融性的影响煤灰渣是一种极为复杂的无机混合物，通常都是以氧化物的形式来表示煤灰渣的组成。
化学分析结果表明，煤灰渣由SiO2、CaO、A12O3、Fe2O3、MgO、K2O、Na2O、TiO2等氧化物构成。
煤灰和熔渣的熔融特性和黏温特性比较_台培杰
Vol .36No .62010-12华东理工大学学报(自然科学版) Journal of East C hina University of Science an d Technology (Natural Science E dition ) 收稿日期:2010-03-03基金项目:高灰熔点煤加压气流床气化(863计划)(2008AA050301);气流床气化炉壁面熔渣流动的实验研究与数值模拟(20906020)作者简介:台培杰(1984-),男,山东诸城人,硕士,研究方向为气流床气化。
E -mail :030070872@m ail .ecu st .edu .cn 通讯联系人:梁钦锋,E -m ail :qfliang @ecust .edu .cn 文章编号:1006-3080(2010)06-0765-06煤灰和熔渣的熔融特性和黏温特性比较台培杰, 袁海平, 梁钦锋, 许建良, 龚 欣(华东理工大学煤气化教育部重点实验室,上海200237) 摘要:利用灰熔点测定仪和高温旋转黏度计,研究了鲍店煤和混配煤的两种煤灰和经气化炉高温熔融后熔渣的熔融特性和黏温特性。
在高温条件下,煤灰和熔渣的黏度变化规律相似;根据煤灰和熔渣的组成及其在Al 2O 3-SiO 2-CaO -FeO 四元相图中的位置和在临界黏度附近矿物质的变化规律,分析了煤灰和熔渣熔融特性和黏温特性差异的原因,分析结果与实验结果吻合良好。
关键词:煤灰;熔渣;熔融特性;黏温特性;FactSag e 中图分类号:TQ545文献标志码:AComparative Study on Fusibility and Viscosity -TemperatureCharacteristics of Coal Ash and SlagT AI Pei -jie , YU A N H ai -ping , LI A NG Qin -f eng , X U J ian -liang , G O NG X in (K ey Laboratory o f Coal Gasi f ication o f Ministry o f E ducation ,East China University o fS cience and Technology ,S hanghai 200237,China )Abstract :Ash fusio n determinato r and high -tempe ra ture rotatio nal visco meter are used to study the fusibility and viscosity -tem perature characteristics of co al ash and g asifier slag from Baodian and blended coal .Under high temperature conditions ,viscosity -tem perature characte ristics of co al ash are similar w ith those of slag .A cco rding to the co mposition o f coal ash and slag and its location in Al 2O 3-SiO 2-CaO -FeO quaternary phase diag ram and the minerals change of co al ash and slag near the critical visco sity ,reasons for the differences of fusibility and viscosity -temperature characteristics of coal ash and slag are analy zed .Analy sis and ex perimental results are in good ag reement .Key words :coal ash ;slag ;fusio n characteristics ;visco sity -temperature characteristics ;FactSag e 气流床煤气化技术具有煤种适应性广、操作压力和温度高、碳转化率高、生产强度和规模大等特点[1-2],显示了良好的经济和社会效益,是煤基大容量、高效洁净的燃气与合成气制备的首选技术。
煤的灰熔融性测定
煤灰熔融性分析的目的
• 测定煤灰的熔融性，根据软化区间温度（DT—ST）的大小，可粗略判 断煤灰是属于长渣或短渣。一般认为当（ST—DT）=200～400℃为长 渣；（ST—DT）=100～200℃为短渣。通常锅炉燃用长渣煤时运行较 安全。燃用短渣煤时，由于炉温增高，固态排渣炉可能在很短的时间 内就出现大面积的严重结渣情况；燃用长渣煤时，DT、ST之间的温差 虽超过200℃，但固态排渣炉的结渣相对进行得较为缓慢，一旦产生 问题，也常常是局部性的。
影响灰熔融性测定因素
• （4）角锥托板的材质 耐火材料有酸性和碱性之分，它们在高温下，同一般酸碱溶液一样
也会发生化学反应，因此，在测定煤灰熔融性温度时，要注意托板的选 择，否则，会使测定结果偏低。多数煤灰中酸性物（Al2O3+SiO2+TiO2） 大于碱性物（Fe2O3+MgO+CaO+K2O+Na2O），可采用刚玉（Al2O3）或氧 化铝与高岭土混合制成的托板。相反，碱性煤灰则要选用灼烧过的菱苦 土（MgO）制成的托板。
• 流动温度（FT：flow temperature） FT：灰锥熔化展开成高度在1.5mm以下的薄层时的温度。
➢ 四个特征温度 • 变形温度 DT：灰锥尖端或棱开始变圆或弯曲时的温度。 • 软化温度 ST：灰锥弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球形时的温度。 • 半球温度 HT：灰锥形变至近似半球形，即高约等于底长的一半时的 温度。 • 流动温度 FT：灰锥熔化展开成高度在1.5mm以下的薄层。
影响灰熔融性测定因素
• 气体分析法：用一根内径为3～5mm气密的刚玉管直接插入炉内高温带 ，分别在1000～1300℃和1100℃下抽取炉内气体，抽样速度以不大于6～ 7ml/min抽出气体。若用气体全分析仪分析气体成分时，可直接用该仪 器的平衡瓶（内装水）抽取气体较为方便；若采用气相色谱分析仪时 ，则可用100ml注射器抽取气体样品，取样结束后立即送实验室分析。 在1000～1300℃范围内还原气体（CO、H2、CH4）体积百分量为10%～ 70%，同时在1100℃以下它们的总体积和二氧化碳的体积比不大于1：1 ，O2的体积百分比<0.5%，则炉内气氛是弱还原性。
煤灰中化学成分对煤灰熔融性的影响
煤灰中化学成分对煤灰熔融性的影响王岩凰(汾西矿业集团煤质处煤质检测中心,山西介休032000)摘要:选取了某煤田中10种煤样按照国家标准G B/T1574-2007做灰成分分析,之后将煤的灰化学成分为八种氧化物,通过这八种氧化物在煤灰中的含量,分析煤灰化学成分的性质对煤灰熔融特性的影响,可以发现煤灰的熔融温度并不是由一种化学成分所决定的,而是煤灰中每一种氧化物都会影响煤灰的熔融性,但是由于煤中氧化物含量的差别较大,因此煤灰中每种氧化物对于煤灰熔融性的影响,以及煤灰中氧化物之间的关联程度也是大不相同的㊂关键词:煤灰;熔融性;化学成分中图分类号:T Q533文献标识码:A 文章编号:1006-7981(2020)09-0042-02煤灰作为一种多种矿物质混合物质,煤灰中的矿物质在高温下并不是单一的反应,而是矿物质与矿物质之间㊁矿物质与气氛之间㊁矿物质与压强之间都会反应,因此其在高温下各种矿物质的热转化行为是难以确定的[1-2]㊂目前较为先进的测试方法还难以普及,因此各国学者通常把煤灰成分用S i O2㊁A l2O3㊁F e2O3㊁C a O㊁M g O㊁T i O2㊁N a2O㊁K2O㊁S O3和P2O510中氧化物来描述,但是由于S O3和P2O5在高温下含量较少,本文在研究煤灰熔融关系时通常仅考虑前8种氧化物的影响[3-5]㊂煤灰熔融温度特性也是动力用煤和气化用煤的一项重要质量标准,是影响煤灰性能的一个重要因素㊂1煤灰化学成分中酸性氧化物对煤灰熔融性的影响煤灰是由多种无机矿物组成的复杂混合物,因此煤灰的熔融转化温度并不是固定的㊂当煤灰在不断加热过程中,煤灰的物态变化逐渐由固态转变为液态,同时并没有较为明显的温度值,研究者们通常将煤灰的这种特性称作煤灰的熔融特性㊂1.1二氧化硅煤灰中的矿物组成中基本都含有S i O2,一般情况下S i O2是煤灰化学组分中含量最多的成分㊂本文选取了鄂尔多斯地区20种煤样,其中S i O2的含量所占比例达到30%~55%之间,而相应的熔融温度在1150ħ~1350ħ之间㊂二氧化硅含量在30% ~55%之间时,煤灰的熔融温度呈现出有增有减的态势,但是整体的趋势是随着S i O2的含量的增加,煤灰的流动温度也呈现出缓慢增加的趋势,这是由于煤灰中的S i O2主要以非晶体的形式存在,很容易与其他一些金属和非金属在一定的气氛条件下形成玻璃体物质㊂玻璃体物质没有固定的熔点,具有无定型结构,因此玻璃体物质随着温度的升高而变软,并开始流动,之后完全变成液体㊂煤灰中的S i O2含量越高,形成的玻璃体成分越多,所以煤灰的流动温度也随着S i O2含量的增加而增加㊂同时由于玻璃体会改变煤焦颗粒或孔道的连接方式,使得气化煤无法充分的燃烧,造成气化煤的浪费㊂1.2氧化铝煤灰中A l2O3的含量一般情况下较S i O2的含量低,大部分的煤灰矿物质组分中,A l2O3的含量为15%~30%㊂由于A l2O3自身的熔融温度较高,因此A l2O3能够显著增高煤灰的灰熔融温度㊂当煤灰中的A l2O3超过17%时,煤灰熔融温度随着A l2O3含量的增加很难看出熔融温度的增减趋势㊂从离子势角度分析,煤灰中的A l3+的离子势较高,因此易于氧结合形成复杂的离子或多聚物,使得煤灰的熔融温度进一步升高㊂2煤灰化学成分中碱性氧化物对煤灰熔融性的影响2.1氧化铁煤灰中F e2O3的含量变化较大,一部分是煤中的黄铁矿在汽化炉内氧化成为F e2O3,另一部分是气化煤中自身含有赤铁矿㊂F e2O3作为碱金属可以起到降低熔融温度的作用,这是因为F e2+是氧的给予体,极易与C a O㊁S i O2㊁A l2O3㊁M g O等形成低熔点共同体,从而起到助熔的作用㊂而F e2O3的助熔效果与气化反应的气氛性质有着很大的关系,在氧化或弱还原的气氛下一定量的F e2O3一般情况下24内蒙古石油化工2020年第9期收稿日期:2020-06-15作者简介:王岩凰(1982-),女,山西省介休市人,现在汾西矿业(集团)有限责任公司煤质处煤质检测中心工作㊂均起到降低灰熔点熔融温度的作用㊂本实验的气氛性质是弱还原气氛,从而煤灰熔融温度随着F e2O3含量的增加而降低,但是由于F e2O3本身的熔点较高,因此当F e2O3超过一定含量后,会起到阻熔的作用㊂2.2氧化钙不难发现C a O的含量变化较大,台格庙煤样中C a O的含量为1.11%,而布尔洞煤样中C a O的含量为27.98%,这是由于煤的变质程度不同所造成的㊂C a O属于碱金属氧化物,很容易和S i O2等酸性氧化物作用形成熔点较低的硅铝酸盐,故C a O一般均起到降低煤灰熔融温度的作用㊂C a O本身的熔点较高,但是一定量的C a O有助熔作用,是形成低熔点共熔体的重要组成部分,C a O可以和A l2O3㊁S i O2形成长石(钙长石C a[A l2S i2O3]㊁钙黄长石C a[A l2S i O7])高温下这些长石不稳定,它们之间易发生相互转化,因此一定含量下的C a O会使得煤灰熔融温度降低,起到助熔的作用㊂2.3氧化镁M g O的含量在0.7%~2.8%之间,煤灰中M g O的含量相对较少㊂M g O同C a O的作用类似,是形成低熔点共熔体的组成部分,一般均起到降低煤灰熔融温度的作用,随着M g O含量的增加煤灰熔融性整体呈现降低的趋势㊂虽然M g O自身熔点较高,但是一方面因为M g O在气化煤中含量较低,另一方面在高温下M g O并不是以氧化物的形式存在,因此M g O一般只起到助熔的效果㊂2.4氧化钾和氧化钠N a2O对煤灰的沉积有重要的作用:煤灰中的N a2O含量每增加1%,煤灰的S T就下降17ħ㊂从在煤灰中的含量而言,相较于M g O而言,煤灰中的N a2O和K2O含量更少,N a2O和K2O含量之和大部分都在3%以内㊂N a2O和K2O相较于其他碱金属氧化物而言降低煤灰熔融温度的效果更佳显著,随着N a2O和K2O含量的增加,煤灰熔融温度随之降低㊂但是大部分煤灰中的K2O是作为伊利石组成存在的一部分,而伊利石受热直至融化仍然无法析出K2O,因此这就使得煤灰中的K2O对于煤灰的助熔作用大大降低㊂3煤灰中化学成分对煤灰熔融性的影响分析通过上述实验数据可知,S i O2㊁A l2O3是煤灰化学组分中含量最多的成分,它们对于煤灰的熔融温度通常起到阻容的效果,通过图1可以发现二氧化硅含量在30%~55%之间时,煤灰的熔融温度呈现出有增有减的态势,但是整体的趋势是随着S i O2的含量的增加,煤灰的流动温度也呈现出缓慢增加的趋势㊂随着A l2O3含量的增加很难看出煤灰熔融温度的增减趋势㊂一般情况下,当硅铝比小于3,C a O含量小于30%时,煤灰熔融温度较低,F e2O3含量在20%以内能起到降低灰熔融温度的作用,当C a O含量超过30%以及F e2O3含量超过20%时,通常会生产单体C a O㊁F e O,而单体C a O㊁F e O具有较高的熔融温度,使熔融温度呈上升趋势㊂由于N a2O㊁K2O㊁M g O 三者在煤灰中含量较少,因此不予考虑㊂从上述9种氧化物含量对煤灰熔融温度影响的增减趋势看,煤灰的熔融温度是由多种氧化物共同决定的,煤灰中各个氧化物在一定得含量下互相影响,有助于降低煤灰的熔融温度,但是当某种氧化物含量过高时,它对于气化用煤而言,阻熔效果要大于助熔效果,反之亦然㊂同时根据上述研究可以发现,煤灰中的氧化物是共同作用于气化用煤的,它们之间在高温下互相反应,抑制或共同形成聚合物㊂4结论通过选用部分煤矿煤样,从煤灰中的矿物质及其氧化物对气化用煤排渣的影响出发,结合对煤灰的物相及化学成分分析,分析其对灰熔融性的影响㊂得出煤灰中的酸性氧化物可以阻容的效果,而煤灰中碱性氧化物在一定的含量下可以起到助熔的效果,但是当碱性氧化物含量过高时,由于碱性氧化物自身的熔融转化温度较高,因此在此时就会起到阻容的作用㊂对比酸性氧化物与碱性氧化物随含量递增与煤灰熔融温度之间关系,可以发现煤灰的熔融温度并不是由一种氧化物所决定的,而是多种氧化物共同作用于煤灰的熔融温度㊂[参考文献][1]王春波,杨枨钧,陈亮.基于煤灰矿物相特性的灰熔点预测[J].动力工程学报,2016,36(01):7-15.[2]徐志明,郑娇丽,文孝强.基于偏最下二乘回归的灰熔点预测[J].动力工程学报,2010,30(10):788-792.[3]李建中,周昊,王春林,等.支持向量机技术在动力配煤中灰熔点预测的应用[J].煤炭学报,2017,32(1):81-84.[4]刘彦鹏,仲玉芳,钱积新,等.蚁群前馈神经网络在煤灰熔点预测中的应用[J].热力发电,2007,36(8):23-26.[5]文孝强,徐志明,孙灵芳,等.煤灰软化温度建模与预测[J].煤炭学报,2018,36(05):861-866.[6]孙景阳.浅谈鄂尔多斯煤炭洗选加工总体规划的必要性[J].选煤技术,2013,12(06):90-92.342020年第9期王岩凰煤灰中化学成分对煤灰熔融性的影响。
灰熔点及灰黏度影响因素分析1
灰熔点及灰黏度影响因素分析1 晋煤集团863项目执行办负责人:马伟2012-7-30煤灰分析为了深入探讨煤灰熔点及煤灰粘度的影响因素～分析晋城煤种的适合气化技术～经过仔细讨论～形成本报告～报告内容为:煤灰熔点影响因素、煤灰粘度影响因素、晋城煤种和神木煤种比较、改善煤灰粘度的方法及煤灰粘度对水冷壁的影响。
一、煤灰熔融性(灰熔点)影响因素根据氧化物对煤灰熔融温度的影响～通常将氧化硅,SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化铁(Fe2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO2)、氧化钠(Na2O)和氧化钾(K2O)这八种氧化物分为两类:一类为酸性氧化物(SiO2、Al2O3和TiO2,～主要作用是提高煤灰的熔融温度,另一类是碱性氧化物,Fe2O3、CaO、MgO、Na2O和K2O,～主要是降低煤灰熔融温度。
具体的影响分析见表中分析:影响因素变化趋势及原因灰熔融性,ST、FT, 影响主体变氧化硅质量分数每增减1%～对熔融温度变化很小～只有2-4?～氧化硅化,1,45%-60%范围内～随着质量分数增加～灰熔融温度降低, ,SiO2,～趋,2,60%-70%范围内～没有特定规律, 含量较多～势 ,3,70%以上～溶溶性温度比较高～ST最低也在1300?以上。
起重量分数占有,1,的原因:高温下～氧化硅很容易与其他金属盒非金属形成30-70%～主玻璃体的物质～这种物质没有定型的结构～没有固定的熔点～原要来自煤随着温度升高而变软因种的矿物,2,的原因:氧化硅是网络形成体氧化物～而煤灰中还有修饰质～经燃烧中间氧化物和网络氧化物～三种氧化物相互作用使得表现出不后存在于确定性煤灰中 ,3,的原因:此时已经没有适量的金属氧化物和氧化硅结合～有较多的游离氧化硅存在～使得熔融温度升高。
,1,熔融温度与氧化铝成正相关性,变,2,15%开始～熔融温度随着氧化铝含量增加有规律的增加, 氧化铝化,3,40%以上～不管其他组分怎么变化～ST一般都大于1400?～ ,Al2O3,～趋理论显示:氧化铝的量对熔融性温度相关密切程度最高～成正我国煤灰势相关性。
高温弱还原性气氛下MgO的助熔机理
第28卷 第4期安徽理工大学学报(自然科学版)V o l.28 N o .42008年12月Journal of A nhui U niversity of Science and T echno logy (N atural Science )D ec .2008高温弱还原性气氛下M gO 的助熔机理魏雅娟,李寒旭(安徽理工大学化学工程学院,安徽 淮南 232001)摘 要:利用X -射线衍射仪(XRD )和扫描电镜(SE M )观察等现代测试方法,分析添加M gO 助熔剂的煤灰中矿物在高温熔融过程中的行为以及微观形貌,并讨论了M gO 的助熔机理。
结果表明:高温弱还原性气氛下,原煤灰中的主要矿物为莫来石,它的存在使煤灰熔点较高。
添加M gO 助熔剂后,煤灰中存在的晶体矿物为堇青石、镁橄榄石及假蓝宝石,它们之间发生了低温共熔,1300℃时,大部分矿物已经熔融,有较多的玻璃相产生,出现的玻璃相不断将周围物料浸润和熔融,导致煤灰熔点降低。
关键词:M gO ;助熔剂;XRD ;SE M中图分类号:TQ 546 文献标识码:A 文章编号:167221098(2008)0420074204收稿日期:2008207207基金项目:安徽省2008年科技攻关计划重大科技专项资助项目(08010202059);安徽省教育厅基金资助项目(KJ 2008B 263)作者简介:魏雅娟(19842),女,福建宁德人,在读硕士,研究方向为洁净煤技术。
M elting Behavi o r of F lux M gO in H igh T em peratu re andL ess R eductive A tm o sphereW E I Ya 2juan ,L I H an 2Xu(Schoo l of Chem ical Engineering ,A nhui U niversity of Science and T echno logy ,H uainan A nhui 232001,Ch ina )Abstract :X 2ray diffracti on coup led w ith scann ing electron m icro scopy w as em p loyed to study behavi o r and m icro 2app earance of m inerals in coal ash sam p les w ith flux M gO in h igh tem peratu re m elting .M echan is m of M gO i m p roving m elting w as discu ssed .T he resu lts show that the m ain m inerals in row coal ash are m u llite ,w h ich m akes coal ash fu si on tem peratu re h igher .W ith additi on of M gO ,low 2tem 2p eratu re eu tectic m elting of co rdierite ,fo rsterite and alum ina 2sp inel in coal ash occu rred ,w h ich low er the ash fu si on tem p eratu re .Key words :M gO ;flux ;XRD ;SE M 煤灰熔融特性是煤燃烧和气化的重要指标之一。
影响煤灰熔融性温度的控制因素
影响煤灰熔融性温度的控制因素引言煤灰熔融性是煤灰在高温下达到熔融状态的温度，主要包括4个温度值：变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)和流动温度(FT)，在锅炉设计中，大多采用ST作为灰熔融性温度。
无论电厂锅炉，还是煤气化炉的设计工作，都必须认真研究灰熔融性温度，其值大小与炉膛结渣有密切关系，并且对用煤设备的燃烧方式及排渣方式的选取影响重大。
对于干式排渣炉，通常需要燃用较高灰熔融性温度的煤以防止炉内结渣，如固态排渣的电站锅炉需要燃用高灰熔融性温度的煤；而液态排渣炉，要求燃用灰熔融性温度较低的煤，以保证灰渣能以熔融状排出，如在液排渣旋风燃烧技术的基础上，发展了一种适用于工业窑炉的煤粉低尘燃烧技术，应用前景广阔，然而受燃烧器材质和环保排放限制，目前还只能燃用低灰熔融性温度、低硫的烟煤。
煤灰的熔融特性不仅与灰的成分有关，还与燃烧过程中灰中各成分之间的相互作用有关。
灰熔融性温度主要取决于煤中的矿物组成、其氧化物的成分和配比及燃烧气氛等。
为了实现控制煤灰熔融性温度的目的，以适应不同排渣方式的燃烧、气化技术或扩大煤种的适用范围，对其进行深入研究显得尤为必要。
1 测试气氛性质的影响煤灰熔融性温度测定主要有3种气氛：弱还原性气氛、强还原性气氛和氧化性气氛。
不同气氛下的煤灰熔融性变化规律不同。
在弱还原性气氛下，测定DT、ST、FT均小于氧化性气氛下的测定值，且随煤灰化学成分不同，二种气氛之间的特征温度差值也不同，大约在10℃～130℃。
这是由于煤灰中的铁有3种价态，它们是Fe2O3(熔点为1560℃)、FeO(熔点为1420℃)和Fe(熔点为1535℃)。
在氧化性气氛中以Fe2O3形式存在，在弱还原气氛中，以FeO的形态存在，与其他价态的铁相比，FeO具有最强的助熔效果。
FeO能与SiO2、A12O3、3Al2O3•2SiO2(莫来石，熔点 1 850℃)、CaO•A12O3•2SiO2(钙长石，熔点1553℃)等结合形成铁橄榄石(2FeO•SiO2，熔点1205℃)、铁尖晶石(FeO•A12O3，熔点1780℃)、铁铝榴石(3FeO•A12O3•3SiO2，熔点1240℃～1300℃)和斜铁辉石(FeO•SiO2)，这些矿物质之间会产生低熔点的共熔物，因而使煤灰熔融性温度降低。
煤灰熔融性的测定方法知识点解说.
煤灰熔融性的测定方法一、试验条件1．试样形状和大小试样为三角锥体，高20mm，底为边长7mm的正三角形，灰锥的垂直于底面的侧面与托板表面相垂直。
2．试验气氛(1) 弱还原性气氛，可采用下述两种方法之一进行控制：①炉内封入石墨或用无烟煤上盖一层石墨。
②炉内通入50±10%的氢气和50±10%的二氧化碳混合气体。
(2) 氧化性气氛，炉内不放任何含碳物质，并让空气自由流通。
二、仪器设备、材料和试剂1．仪器设备(1)灰熔点测定仪(2)硅碳管高温炉炉膛直径为50～70mm、长600mm的卧式炉或满足下列条件的其他高温炉：①有足够长的恒温带，其各部温差≤5℃。
②能按照规定的升温速度加热到1500℃。
③能控制炉内气氛为弱还原性和氧化性。
④能随时观察试样在受热过程中的变化情况。
(3) 调压变压器：容量5～10kV·A，调压范围0～250V，连续调压。
(4) 铂铑-铂热电偶及高温计：精确度1级，测量范围0～1600℃，校正后使用，并在使用时将热电偶加气密的刚玉套管保护。
(5) 灰锥模子：由对称的两个半块组成，用黄铜或不锈钢制作。
(6) 灰锥托板模子：由模座、垫片和顶板三部分组成，用硬木或竹制作。
(7) 马弗炉：可加热到800～850℃，并带有温度控制装置。
(8) 简易气体分析器：可测定一氧化碳、二氧化碳和氧气。
(9) 墨镜：蓝色或黑色。
(10) 手电筒。
2．材料和试剂(1) 刚玉舟(2) 石墨：工业用，灰分≤15%，粒度≤0.5mm。
(3) 无烟煤：粒度≤0.5mm。
(4) 镁砂：氧化镁(MgO)含量≥85%，粒度≤0.2mm。
(5) 糊精：三级纯，配成10%水溶液，煮沸。
三、煤灰熔融性的测定1．方法提要将煤灰制成一定尺寸的三角锥体，在一定的气体介质中，以一定的升温速度加热，观察灰锥在受热过程中的形态变化，测定它的四个熔融特征温度——变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)和流动温度(FT)。
煤中矿物质对灰熔融温度影响的三元相图分析
收稿日期:1996205202.李 帆,男,1963年生,博士;武汉,华中理工大学动力工程系(430074).3国家自然科学基金资助项目(59406003).煤中矿物质对灰熔融温度影响的三元相图分析3李 帆 邱建荣 郑楚光(煤燃烧国家重点实验室)摘 要 采用CaO 和Fe 2O 3添加剂按不同比例掺入煤灰中制成混合灰样,对混合灰样的熔融特性及其矿物组成进行试验研究,并利用三元系统相图进行分析.结果表明,在还原性气氛下,混合灰样与CaO 2A l 2O 32Si O 2和FeO 2A l 2O 32Si O 2三元系统相图具有相似的熔融特性温度曲线;在高温下混合灰样的矿物组成与三元系统相图的矿物组成基本一致.关键词 煤灰;灰熔点;矿物质;三元相图;结渣分类号 T K 16 电站锅炉的结渣受煤质特性和炉内燃烧工况的影响,煤灰熔融特性是煤质特性中对结渣影响较大的因素之一[1].煤灰是由各种矿物质组成的混合物,在高温下熔化过程较复杂,煤灰中除各矿物组分熔融外,矿物组分之间还会发生反应生成新矿物,且各矿物间也会发生共熔现象[2].有关煤灰内矿物质在加热过程中的行为特征曾进行过许多研究,这些研究从矿物学的角度对煤灰的熔融过程进行了解释和描述[3～5].鉴于煤中碱金属矿物质特别是含Fa 和Ca 等矿物质对煤灰的熔融特性影响较大,本研究采用CaO 和Fe 2O 3按不同比例分别加入灰样中,在弱还原性气氛下测定混合灰样的灰熔点,用X 2射线衍射分析其矿物组成变化,并用CaO 2A l 2O 32Si O 2和FeO 2A l 2O 32Si O 2三元系统相图对实验结果进行比较分析,为利用三元系统相图预测煤灰熔融特性提供了依据,有利于电站锅炉结渣趋势的预测.1 实验方法试样采用四川重庆中梁山无烟煤.根据GB 212277测定灰分方法所规定的步骤和要求制成灰样.灰样化学成分如表1所示,灰样熔融特性温度T 1=1200℃,T 2=1320℃,T 3=表1 煤灰化学成分(w t %)煤灰成分Si O 2A l 2O 3Fe 2O 3CaO M gO 含量54.7124.6311.215.461.471380℃.添加剂采用分析纯CaO 和Fe 2O 3,按不同比例与煤灰掺混制成混合灰样,测定其灰熔点.为研究混合灰样高温时其矿物组成变化,在软化温度T 2下对煤灰的矿物组成进行X 2射线衍射分析.试样制取方法为:在弱还原性气氛下以灰熔点测定规定的升温速度升至软化温度T 2,恒温1h 后迅速取出试样放入水中急冷,以保持该温度下试样应有的矿物组成,避免在冷却过程中发生晶体析出和晶型转变.加热处理后的灰样用玛瑙研钵研磨后,用菲利普公司制造的A PD 215型全自动粉末X 2射线衍射仪进行分析.仪器的衍射条件为:Cu 2K Α射线(Κ=1.542×10-10m );N i 滤光器;管电流40mA ;管电压40kV .2 实验结果2.1 加入添加剂后灰熔融温度的变化特性在弱还原性气氛下测得添加CaO 和添加Fe 2O 3的混合灰样的熔融特性温度(见表2).2.2 加入添加剂后矿物形态变化特性为了研究添加CaO 和Fe 2O 3后高温下煤灰样中矿物质的变化,分别对中梁山煤灰和添加添加剂后熔点最低时的混合灰样(CaO 含量为24.32w t %,Fa 2O 3含量为22.79w t %),在软化温度T 2附近进行X 2射线衍射分析.各试样主要矿物质X 2射线衍射强度如图1,图2和图3所示.第24卷第10期 华 中 理 工 大 学 学 报 V o l .24 N o.101996年 10月 J.H uazhong U niv .of Sci .&T ech. O ct . 1996表2 煤灰添加CaO和Fe2O3混合灰样的熔融特性温度灰熔点混合灰样中CaO含量(w t%)9.9614.0521.2224.3227.2832.47混合灰样中Fa2O3含量(w t%)15.4419.2822.7926.0131.7036.58T1 ℃122012201160115011701260115011001080108010801080 T2 ℃127012701170116011801290128011601150116011501160 T3 ℃133013301250120012301340130012701230123012301220图1 中梁山煤灰在T2温度时的X2射线衍射强度 实验结果表明,中梁山煤灰在T2温度下主要矿物组成为:石英(Si O2)、钙长石(CaO·A l2O3·2Si O2)、莫来石(3A l2O3·2Si O2)、赤铁矿(Fe2O3).图2 添加CaO混合灰样T2时的X2射线衍射强度添加CaO灰样在T2温度下主要矿物组成为钙长石、钙黄长石(2CaO·A l2O3·Si O2)、铝酸2钙(CaO·A l2O3)、硅钙石(3CaO·2Si O2)及石英.添加Fe2O3灰样在弱还原性气氛、T2温度下主要矿物组成为:石英、铁橄榄石(2FeO·Si O2)、铁尖晶石(FeO·A l2O3)、钙长石、铁铝榴石(3FeO·A l2O3·3Si O2)和斜铁辉石(FeO·Si O2).图3 添加Fe2O3的混合灰样在T2温度时的X2射线衍射强度3 实验结果分析3.1 添加剂对煤灰熔融特性的影响还原气氛下添加CaO对煤灰熔点的影响如图4所示.煤灰中添加CaO后灰熔点呈下降趋势,当煤灰中CaO含量达到24.32%时,煤灰熔点降到最低点;超过这点后灰熔点急剧上升,这是由于形成了新的熔点较高的矿物质所致.图4 中梁山煤灰添加CaO混合灰样各灰熔点与CaO重量百分比对比关系曲线还原气氛下添加Fe2O3对煤灰熔点的影响如图5所示.煤灰中添加Fe2O3后灰熔点呈下降趋势,当煤灰中Fe2O3含量在24.32%以上时,灰熔点趋于一定值,即收敛于1160℃左右.图5 中梁山煤灰添加Fe2O3混合灰样各灰熔点与Fe2O3重量百分比对比关系曲线3.2 矿物质形态变化特性中梁山煤灰在T2温度时的矿物质成分为石英、钙长石、莫来石等,当煤灰中添加CaO时,灰79第10期 李 帆等:煤中矿物质对灰熔融温度影响的三元相图分析 中原有矿物均与CaO反应,生成钙黄长石、硅灰石及硅钙石等高含钙化合物.由于含钙化合物间会形成熔点为1170℃和1265℃的低温共熔化合物(如图6(a)所示),从而又使煤灰熔点明显下降.但当CaO含量超过32.47%时由于大量过剩的CaO存在,因而又使煤灰熔点上升.在中梁山煤灰中添加Fe2O3后,在弱还原性气氛下Fe2O3被还原成活性较高的FeO,极易与灰样的硅酸盐物质反应,生成铁橄榄石等含Fe++化合物.表现在X2射线衍射图谱上就是石英、斜长石的衍射强度下降,这时生成的主要矿物质为铁橄榄石、铁铝榴石、铁尖晶石和斜铁辉石.这些矿物有一个共熔温度(1083℃)较低的共熔区域(如图6(b)),因而导致煤灰熔点下降.(a)CaO2A l2O32Si O2(b)FeO2A l2O32Si O2图6 三元系统相图4 利用三元系统相图分析煤灰熔融特性4.1 CaO2A l2O32Si O2三元系统相图[6]分析CaO2A l2O32Si O2三元系统相图如图6(a)所示,直线L1为Si O2 A l2O3比率保持不变的线(比率为2.22),也是中梁山煤灰与不同比率的CaO掺混的混合灰样的近似迹线.将直线L1按熔融温度和灰样中CaO重量百分比关系绘制成图4的实线部分,实验结果表2绘制成虚线部分.将两线比较可知,相互之间除存在5%～12%的CaO重量百分比位移外,都与系统相图的液相线温度曲线接近平行.这个位差的存在是由于有其他碱性氧化物存在.图6(a)中L1线周围主要结晶区的矿物质有石英、莫来石、钙长石、钙黄长石、硅钙石、假硅灰石等.与中梁山煤灰和CaO含量为24.32w t%的混合灰样在T2温度下检测出的生成矿物基本一致.混合灰样在T2时主要生成物为钙长石、钙黄长石、铝酸2钙、硅钙石,这几种矿物质在一起会有共熔现象发生,即图中C点(共熔温度1170℃)和D点(共熔温度1265℃).混合灰样(CaO含量为24.32w t%)的Si O2,A l2O3和CaO组分点B接近D点共熔区域.图中A点为中梁山煤灰组分点.从图5上可以看出,混合灰样熔点最低点比相图上共熔区D点共熔温度低100℃左右,这可能是由于在还原性气氛下,含铁量较高的中梁山煤灰中FeO与其他硅酸盐反应生成低熔点化合物所致.根据X2射线衍射分析结果,可以推定在高温下,添加CaO的灰样主要发生以下反应[7,8]:a.3A l2O3·2Si O2(莫来石)+CaO CaO·A l2O3·2Si O2(钙长石);b.CaO·A l2O3·2Si O2+CaO2CaO·89 华 中 理 工 大 学 学 报 1996年A l 2O 3·2Si O 2(钙黄长石);c .CaO ·Si O 2(假硅灰石)+CaO3CaO ·2Si O 2(硅钙石);d .Si O 2+CaOCaO ·Si O 2.4.2 FeO 2A l 2O 32Si O 2三元系统相图分析FeO 2A l 2O 32Si O 2三元系统相图如图6(b )所示.图中直线L 2为中梁山煤灰与不同比率FeO 掺混的混合灰样的近似迹线,Si O 2 A l 2O 3比率为2.22.L 2线的液相线温度曲线在图5上用实线表示,虚线表示混合灰样的灰熔点温度曲线.它们之间除存在12%左右FeO 重量百分比含量的位差外,其余都与液相线温度曲线接近平行.这个位差是由于煤灰中存在除FeO 外的其他碱性成分(Ca ,N a ,K 等)的缘故.在图6(b )中L 2线周围主要结晶区的矿物质为石英、莫来石、铁橄榄石、铁尖晶石、铁堇青石等,与中梁山煤灰和Fe 2O 3含量为22.79w t %混合灰样在还原气氛、T 2温度下检测出的生成矿物基本符合.上述混合灰样在T 2时生成的矿物质为铁橄榄石、铁尖晶石、铁铝榴石、斜铁辉石.这些矿物间产生低温共熔现象,如图6粗线部分为低温共熔区,熔融温度均小于1200℃.L 2线一部分与共熔区域边界平行,表现在图5上呈一水平线段.根据X 2射线衍射分析结果,可以推定添加Fe 2O 3的灰样在还原气氛条件下,加热时反应为:a .Fe 2O 3FeO ;b .3A l 2O 3·2Si O 2(莫来石)+FeO2FeO·Si O 2(铁橄榄石)+FeO ·A l 2O 3(铁尖晶石);c .CaO ·A l 2O 3·2Si O 2(钙长石)+FeO 2FeO ·Si O 2+FeO ·A l 2O 3+3FeO ·A l 2O 3·3Si O 2(铁铝榴石);d .Si O 2+FeOFeO ·Si O 2(斜铁辉石);e .FeO ·Si O 2+FeO2FeO ·Si O 2(铁橄榄石).参考文献1 撒应禄.锅炉受热面外部过程.北京:水利电力出版社,1994.2 Ch igier N A .煤的燃烧与应用.金如山等译.北京:北京航空学院出版社,1986.3 横山慎一,奥谷猛,长谷川义久等.石炭の加热处理过程にお ゐ矿物质の举动.燃料协会 ,1980,59:250～2604 高福烨,李 帆.煤的高温灰在加热过程中的行为研究.燃料化学学报,1989,17(2):175～1825 H uff m an G P ,H uggins F E ,D unm yre G R .Investi 2gati on of the H igh 2T emperature Behavi our of Coal A sh in R educing and O xidizing A tmo spheres .Fuel ,1981,60(7):585～5976 L evin E M ,Robbins C R ,M c m urdie H F .Phase D ia 2gram is fo r Ceram ists .Co lum bus :Am .Ceram icSoc .,1964.7 平户瑞穗,二宫善彦,佐藤玲.石炭灰分の溶融性に关すゐ基础研究(I ).燃料协会 ,1986,65(8):670～6758 高福烨,李 帆.钙系助熔剂对煤灰熔融特性影响的研究.煤气与热力,1988,8(2):3～9The Effect of M i nera l M a tter i n Coa l on the A sh M elti ngPo i n t w ith Ternary Pha se D i agramL i F an Q iu J ian rong Z heng Chug uangAbstract M ixed ash sam p les are p repared w ith coal ashes and additives of CaO and Fe 2O 3in differen t rati o s .T he m elting characteristics and the m ineral com po siti on of the sam p les have been experi m en 2tally investigated and a ternary phase diagram is u sed in the study .It is show n tah t ,in reducing atm o 2sp here ,the m elting po in t characteristics of the sam p les are si m ilar to tho se of the phase diagram s of the ternary system s CaO 2A l 2O 32Si O 2and FeO 2A l 2O 32Si O 2.A t h igh tem peratu res ,the m ineral com po 2siti on of the sam p les is nearly the sam e as that of the ternary system s .Key words : coal ash ;m elting po in t of ash ;m ineral m atter ;ternary phase diagram ;slagging L i Fan , D r .;D ep t .of Pow er Eng .,HU ST ,W uhan 430074,Ch ina .99第10期 李 帆等:煤中矿物质对灰熔融温度影响的三元相图分析 。
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煤灰熔融温度还原气氛煤灰熔融温度还原气氛摘要煤炭作为21世纪最重要的化石能源，对其性质的探讨受到越来越多的关注。
煤灰熔融性的测定对工业火电厂和气化炉的造气生产具有重要意义。
本实验用SDAF2000b煤灰熔融性测定仪分别测定多种煤样在氧化性气氛和弱还原性气氛下的灰熔点。
它能对工业用煤排渣气氛的控制、煤灰渣型的预测等等提供初步材料。
结果表明，气氛对煤灰熔融性的影响还是显而易见的。
因为煤灰中铁元素的状态不同，弱还原性气氛下的煤灰熔融点比氧化气氛下的熔融点低约10~130℃左右。
由于实验条件的限制，没有进一步分析煤质矿物成分与灰熔点的关系。
关键词：煤灰，熔融温度，还原气氛AbstractThe 21st century's most important fossil energy is coal,the study of the coal is attracting more and more attention. Determination of industrial coal ash melting is important for industrial power plants and gasifier gasification production.This expriment is under SDAF2000b coal ash melting tester,respectively a variety of coal samples under oxidizing atmosphere and weak reducing atmosphere of ash melting point.It can provide some advice of industrial coal atmosphere and coal type ash materials.Results show that the atmosphere of the impact of coal ash melting is obvious.Because the ash iron status is different, the weak reducing atmosphere of coal ash melting point lower than the melting point under oxidizing atmosphere about 10 ~ 130 ℃. Due to the limitation of experimental conditions, no further analysis with ash melting point coal mineral composition relationship.Key word：coal ash，fusion temperature，reductive atmosphere；第一章绪论1.1 国内外研究现状综述现今测煤灰熔融性的方法主要有直接测定法和间接测定法两种，直接测定煤灰熔融性的方法又分为灰锥法和热显微镜法。
煤灰熔融性温度测试一般有三种气氛：弱还原性气氛，强还原性气氛和氧化性气氛，常用的气氛是弱还原性气氛。
煤灰的熔融性温度受气氛的影响最为显著，特别是含铁量大的煤灰更为明显。
主要是由于煤灰中铁在不同性质气氛中有不同形态，并进一步产生低熔融性的共熔体所致。
我国煤储量丰富，据煤炭资源普查结果显示，我国低灰熔点煤占煤炭总量的1/3左右，燃用这类低灰熔点的煤易造成电站锅炉严重的结渣、腐蚀等问题。
而像淮南煤那样的高灰熔点的煤(1 600℃左右)也占很大的一部分比例，不适合液态排渣工艺温度要求(1380℃左右)。
为了更合理、经济地利用我国的煤炭资源研究如何改变煤的灰熔融性已迫在眉睫。
国内外许多学者提出了一些可以改变煤灰熔融温度的方法.对于煤灰熔融性的影响因素主要有五个；一：测试气氛性质的影响，在弱还原性气氛下，测定DT、ST、FT均小于氧化性气氛下的测定值，且随煤灰化学成分不同，二种气氛之间的特征温度差值也不同，大约在lO℃～130℃。
当煤灰中Fe2O3，含量较高时，会降低灰熔融性温度，且在弱还原性气氛下更为明显。
在强还原气氛下，煤灰在熔融过程中的氧元素被大量还原．所剩绝大部分是金属或非金属单质．其单质的熔融温度要高出其氧化物许多，这些在强还原气氛下被还原出来的金属单质导致了煤灰熔融性温度的升高。
因此．强还原气氛下的煤灰熔融性温度均比氧化气氛下高。
差值在50～200℃。
在煤灰熔融性温度测定时，通常采用弱还原性气氛，这是由于在工业窑炉的燃烧或气化室中，一般都形成如CO、H2、CH4、CO2、O2为主要成分的弱还原性气氛。
二：煤灰成分的影响，煤灰熔融特性与化学组成的关系。
化学分析结果表明，煤灰由Si02、A123、Fe203、CaO、MgO、Na20、K20、TiO2：和SO3，等组分构成。
按照氧化物含量多少划分．多数煤灰属于硅铝铁钙型，即煤灰的主要成分为Si02、A123、Fe23、CaO。
Si02、A123和Ti02属于酸性组分，其含量越多，煤灰的熔融温度就越高；Fe23、CaO、MgO、Na2O、K2O属于碱性组分，其含量越多，煤灰的熔融温度就越低。
研究表明在酸性氧化物中，A1203，和TiO2：在煤灰中始终起提高熔融温度的作用，而SiO2：的含量与煤灰熔融温度似乎无明显关系；碱性氧化物中的CaO和Fe20，，由于含量高。
对煤灰熔融性的影响较之其它几种组分更为显著。
CaO对煤灰有助熔作用，但与CaO本身含量和SiO2/Al23比有关。
Fe23的助熔效果与煤灰所处的气氛性质有关。
在弱还原气氛中，Fe203，以FeO的形态存在，与其它价态的铁相比，FeO具有较强的助熔效果。
如果煤灰中的CaO、碱金属氧化物等助熔组分含量较高，且硅铝比较高，在Fe203，含量较低时，就能使煤灰熔融温度很低；对于硅铝比较低，且CaO、碱金属氧化物等助熔组分含量也较低的煤灰，在Fe203，含量较高时，才能使其熔融温度最低。
煤灰熔融性与相平衡性质的关系。
在理论上，由相平衡关系可以得到煤灰成为液体时的最低温度(液化温度)、煤灰成为固体时的最高温度(固化温度)，以及在中问温度时固相和液相的组成。
利用相图能够预测氧化气氛下各种矿物或添加剂对煤灰熔融性的影响，通常，煤灰中A1203含量越高，SiO2/Al2O3，比越低(即高岭石含量越高)，煤灰熔融温度就越高。
在煤灰中添加碱性矿物如方解石、白云石、黄铁矿或菱铁矿会使熔融温度降低，但是如果煤灰中某一成分(如方解石)特别高，结果可能会产生例外的情况。
相态变化预测煤灰的熔融行为。
煤灰是由各种矿物质组成的混合物，在高温下熔融过程较复杂。
在加热过程中，煤灰中除各种矿物组分熔融外，矿物组分之间会发生反应生成新的无机成分：各矿物组分之间还会发生低温共熔现象，从而影响煤灰的熔融特性。
煤灰中各种矿物质对X一射线的吸收或反射量是不同的，它不仅与矿物质含量有关，而且与矿物质本身结晶性好坏、混合物中其它矿物的存在有关，但对同种矿物质其衍射强度的变化可近似反映含量的变化。
三，停留时间对灰熔融性的影响，停留时问对灰熔融特性的影响是显著的，例如神府灰样在5分钟停留时间下的FT与始终处于H2气氛下的FT相差近300℃：大部分灰样在15分钟停留时间下的FT均比5分钟下有所上升，但也有例外，FT出现下降；大部分灰样在15分钟后的FT温度低于始终处于H2气氛下的FT。
说明灰渣在强还原气氛下的变化行为是一个渐进的过程，长时间处于H2气氛下被还原的程度更深：对于Fe2O3，含量较高的灰样，在短的停留时间内影响十分显著，而对于Fe2O3，含量较低的灰样，停留时间的影响不明显。
四，强还原气氛下助熔剂对灰熔融特性的影响，实验结果对于煤样的普适性还有待研究。
在强还原气氛下，氧化钙对淮北刘二矿灰样仍然能起到较好的助熔作用，当添加量在30％-40％的范围内时，灰熔融温度Fr可以降低到13250C左右，降幅达160℃左右；而当添加量超过40％后，熔融温度又呈上升趋势。
由于氧化钙添加量较大，．应考虑到经济性因素。
而在强还原气氛下，氧化铁几乎没有助熔作用，当添加量达到30％时，灰熔融温度将大幅上升，FT将超过1500℃。
可能是氧化铁中的铁元素被还原成为更低价态的铁甚至铁单质，则使得灰熔融温度上升。
由于本实验只是针对淮北刘二矿灰样，所以结论对我国煤种的普适性还有待于迸一步探讨。
五，强还原气氛下混煤对灰熔融特性的影响在氧化气氛，当按照30％乌兰商业和70％宁夏灵武来配比时，灰熔融温度有一个最低点，FT约为1290。
C，相比宁夏灵武灰样的FT降低大约300。
C，相比鸟兰商业灰样的FT降低210℃以上。
在强还原气氛H2下，当两种灰样的配比以乌兰商业计为20％～30％的范嗣内时，灰熔点下降到最低点，FT最低约为1310℃。
相比宁复灵武灰样在该气氛下的FT降低约125℃．相比乌兰商业灰样降低1900C以上。
混煤后的灰熔融温度低于两种原灰样熔融温度的情况．不同于以往混煤中呈单调下降，趋于较低熔点的趋势，推测原因主要因为在混煤的配比恰好为某一比例时．两种灰样巾的矿物组分在高温下形成了某种低温共熔物，导致熔融温度大幅下降。
下面但就气氛的影响来展开研究。
气氛对煤灰熔融性的影响在国内外文献中多有述及，试验气氛是影响煤灰熔融性的主要因素，由于煤中的铁在不同气氛下状态不同，弱还原性气氛下的FeO熔点最低，且易与煤灰中的SiO2 形成低共熔体。
所以煤灰在弱还原性气氛中熔融温度最低，在工业锅炉的燃烧或气化室中一般都形成由CO，H2，CH4，CO2，和O2为主要成分的弱还原性气氛。
所以在弱还原性气氛中测得的数据更有意义，常作为煤的灰熔点。
已往数据表明，当灰中Fe0，含量达到15％以上时，氧化性气氛下的软化温度和流动温度比弱还原性气氛下的温度高100～300℃。
工业锅炉的燃烧或气化室一般都是弱还原性气氛。
1.2研究目的：煤炭作为三大化石能源之一，在中国重工业发展中起了重要的作用，随着中国现代化步伐的加快，作为主要能源的煤炭，发挥了越来越重要的作用。
伴随着人口不断增长和城镇化进程的加速，生活能源消费总量和品种发生了重大变化，研究表明，由于经济总量的增长，产业结构发生了较大变化，煤炭消费强度下降。
目前化工行业的煤炭消费主要集中在化肥生产和快速发展的煤化工产业。
化肥生产主要是以煤炭为原料生产合成氨，煤化工产业中煤炭转化(煤炭气化、液化，煤制油和煤制甲醇、烯烃等)是我国能源和煤炭清洁利用发展的主攻方向。
预计到2020年，国内煤炭需求量为269041万吨。
我国煤炭资源分布集中在"三西"，即山西、陕西及内蒙西部。