煤灰熔融性及煤灰成分

煤灰熔融性及煤灰的成分分析

灰熔点是煤燃烧或气化时的一项重要指标。煤的灰渣是由多种金属和非金属氧化物组成，没有确定的熔点，工业上指的灰熔点，实际上是灰渣在高温下的三个变形特征温度。

DT1=变形温度；

ST2=软化温度；

FT3=流动温度。

影响煤灰熔融性的主要因素煤灰的熔融性主要取决于煤灰化学组成。煤灰中Al2O3含量高，其灰熔点就高。三氧化二铁含量高的煤灰，其灰熔点一般均较低。氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠等碱性氧化物均起降低煤灰熔融性温度的作用，含量越高，则灰熔点愈低。

煤灰的黏度是指煤灰在熔融状态下的内摩擦系数，表征煤灰在高温熔融状态下流动时的物理特性。煤灰的黏度大小主要取决于煤灰的组成及各成分间的相互作用。不同的煤灰其流动性不同。此外，煤灰的黏度大小和温度的高低有着极其密切的关系。煤灰的黏度对于液态排渣的气化炉来说是很重要的参数。根据煤灰黏度的大小以及煤灰的化学组成，就可以选择合适的煤源；或者采用添加助熔剂，甚至采用配煤的方法来改善煤灰的流动性，使其符合液态排渣炉的使用要求。煤灰的熔融性在一定程度上可以用以粗略地判断煤灰的流动性。对于大多数煤灰来说，熔融性温度高的煤灰，其流动性也差。在煤灰化学组分中，SiO2和A12O3能增大灰的黏度；Fe2O3、CaO、MgO等能降低煤灰黏度。但是若煤灰中Fe2O3含量较高而SiO2较少，在一定范围内SiO2含量增加反而能降低黏度。Na2O、K2O都只会降低黏度。利用煤灰渣的化学组分可以预测其流动性。

通过煤灰成分分析可了解灰中酸性氧化物与碱性氧化物的比值，对预测管道结垢和腐蚀有重要作用，还有助于判断和防止灰渣对锅炉设备的侵蚀，以及锅炉结渣和积灰。

公司现用褐煤作为气化用煤，煤的灰分含量在10~30%之间。在必须保证灰分波动在6%之间时，煤灰的流动温度（FT）大多在1200~1300℃之间，煤灰的硅：铝达到2.0以上，三氧化二铁含量远小于15%。从煤灰特性分析，非常适应气化炉的稳定操作。

煤灰熔融性的测定方法

煤灰熔融性反映煤中矿物质在炉中的动态变化。煤灰熔融性温度与排渣方式选择有密切关系，对于公司液态排渣，要求煤灰熔融性温度低些，排渣口的温度要高于煤灰流动温度（FT）。

将煤灰制成一定尺寸的三角锥，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，观测并记录它的四个特征熔融温度：变形温度、软化温度、半球温度和流动温度。

变形温度（DT）：灰锥尖端或棱开始变圆或弯曲时的温度(图1)。

注：如灰锥尖保持原形则锥体收缩和倾斜不算变形温度。

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(图1)。

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(图1)。

流动温度（FT）：灰锥熔化展开成高度在1.5mm以下的薄层时的温度(图1)。

灰的制备

取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样，按GB/T 212规定将其完全灰化，然后用玛瑙研钵研细至0.1mm以下。

灰锥的制做

取(1～2)g煤灰放在瓷板或玻璃板上，用数滴糊精溶液润湿并调成可塑状，然后用小尖刀铲入灰堆模中挤压成型。用小尖刀将模内灰锥小心地推至瓷板或玻璃板上，于空气中风干或于60℃下干燥备用。

在弱还原性气氛中灰锥的测定

称取(15-20)g石墨粉放入刚玉舟中。用糊精溶液将少量的氧化镁调成糊状，用它将灰锥固定在灰锥托板的三角坑内，并使灰锥垂直于底面的侧面与托板表面垂直。将载灰锥的托板放到刚玉舟上，并把刚玉舟推入炉膛使得灰锥位于高温带并靠近热电偶顶端。当升温至200℃左右时盖好前石英盖。升温至800℃左右时调节摄像头光圈及位置，使屏幕刚好看清灰锥。等待试验结束后，挑选合适的图形存入对应温度点。

注：待炉子冷却后，取出刚玉舟，拿下托板，仔细检查表面。如发现试样与托板作用，则应更换另一种托板，重新试验。

试验气氛性质的检查

定期或不定期的用下述煤灰熔融性标准物质检查炉内气氛性质。用煤灰熔融性标准物质测定其熔融特征温度（ST、HT和FT）如其实际测定值与弱还原性气氛下标准值相差不超过40℃，则证明炉内气氛为弱还原性；如超过40℃，则根据它们与强还原性或氧化性气氛下的参比值的接近程度以及刚玉舟中碳物质的氧化情况来判断炉内的气氛并加以调整。

试验记录和报告

记录灰锥的四个熔融特征温度：DT、ST、HT和FT，计算重复测定值的平均值并化整到10℃报出。记录试验气氛性质及控制方法。记录托板材料及试验后和表面情况。记录试验过程中产生的烧结、收缩、膨胀和鼓泡等现象及其相应温度。

注意事项：

1、控制升温速度。在900℃以前为15~20℃/min，900℃以后为5±1℃/min，若升温太快，会

造成结果偏高，升温太慢，使测定时间延长。

2、注意观察四个特征温度，当炉温升至700~800℃时，应预先观察一下灰锥的形状，以便与变

形时状态相比较。

3、对异常形态变化的灰锥，要注意观察温度并作好记录。根据当时的异常变形情况判断。

4、试验结束后，应逐渐降低电压使炉温降低，这样可以延长硅碳管寿命。

煤灰成分分析方法（容量分析法）

煤的灰分不是煤中的固有成分，而是在规定下完全燃烧后的残留物。它主要由硅、铝、铁、钛、钙、镁、锰、钾、钠、硫和磷等元素的氧化物组成。因此煤灰成分分析是测定煤灰中主要元素氧化物的质量百分数，煤灰中的二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛为酸性氧化物，三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠则为碱性氧化物。主要采用经典的容量分析法。

二氧化硅的测定（动物胶凝聚质量法）

灰样加氢氧化钠熔融，沸水浸取，盐酸酸化，蒸发至干。于盐酸介质中用动物胶凝聚硅酸，沉淀过滤，灼烧，称重。

三氧化二铁和三氧化二铝的连续测定（EDTA络合滴定法） 在PH＝1.8~2.0的条件下，以磺基水杨酸为指示剂，用EDTA标准溶液滴定。然后加入过量的EDTA，使之与铝、钛等络合，在PH＝5.9的条件下，以二甲酚橙为指示剂，以锌盐回滴剩余的EDTA，再加入氟盐置换出与铝、钛络合的EDTA，然后再用乙酸锌标准溶液滴定。

氧化钙的测定（EDTA络合滴定法）

以三乙醇胺掩蔽铁、铝、钛、锰等离子，在PH≥12.5的条件下，以钙黄绿素-百里酚酞为指示剂，用EDTA标准溶液滴定。

氧化镁的测定（EDTA络合滴定、差减法）

以三乙醇胺、铜试剂掩蔽铁、铝、钛及微量的铅、锰等，在PH≥10的氨性溶液中，以酸性铬蓝K-萘酚绿B为指示剂，有EDTA标准溶液滴定钙、镁合量。

二氧化钛的测定（过氧化氢分光光度法）

在硫酸介质中，以磷酸掩蔽铁离子，钛与过氧化氢形成黄色络合物，用分光光度法进行测定。

三氧化硫的测定（库仑滴定法）

灰样在1150℃高温和催化剂作用下，于净化过的空气流中燃烧，煤灰中的硫酸盐分解为二氧化硫和少量的三氧化硫而逸出，被空气带到库仑定硫仪的电解池内与水化合生成亚硫酸和少量硫酸，仪器立即以自动电解碘化钾溶液生成的氧化滴定亚硫酸，电解产生碘所消耗的电量