第四章煤灰特性解析

磨损性 ↓ ↑ ↓↓
第六节 灰结渣性的判断

结渣成因
——软化或熔融的灰粒碰撞在水冷壁和主要受辐射热的受热面上生成 的熔渣，表面往往堆积较坚硬的灰渣烧结层


锅炉设计中考虑结渣性
炉膛尺寸 受热面布置 吹灰系统的选择和布置


煤灰结渣性的常规判断
煤灰成分结渣指标 煤灰熔融结渣指数 煤灰黏度结渣指数

2018年10月21日
五、SO3的测定

BaSO4质量法 库仑滴定法
测硫仪（定硫仪）是根据库仑滴定法原理，煤样在1150℃高温条件 及催化剂的作用下，在净化过的空气流中燃烧。煤中各种形态的硫 均被燃烧分解为SO2和少量SO3气体，而被净化过的空气流带到电 解池内，生成H2SO3或少量H2SO4，H2SO3立即被电解液中的I2 （Br2）氧化成H2SO4，结果溶液中的I2（Br2）减少而I-（Br-）增 加，破坏了电解液的平衡状态，指示电极间的电位升高，仪器自动 判断启动电解，并根据指示电极上的电位高低，控制与之对应的电 解电流的大小与时间，使电解电极上生成的I2（Br2）与H2SO3反应 所消耗的数量相等，从而使电解液重新回到平衡状态。重复此过程， 直到试验结束。 最后，测硫仪根据对电解产生I2（Br2）所耗用电 量的积分，再根据法拉弟电解定律计算煤中全硫的含量。
第五节 灰磨损性的判断


灰磨损性
颗粒硬度及形态变化
中等石英含量煤飞灰
黏土（约75%） 石英（10%） 黄铁矿各（10%） 碳酸盐和氯化物
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灰的粒度（石英）
φ＜5μm

磨损性分类（SiO2含量）
φ=5~45μm
φ＞45μm
温度 1200K 1750K ＞1750K
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变化 锐角黄铁矿→球形氧化铁颗粒 软质粘土→玻璃颗粒 锐角石英颗粒→球形
弧度的增长，并抑制钠的作用，可维持沾污主体层处于疏 松的烧结状态
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一、以煤的钠和氯含量作为 沾污判别指标的分级界限
2018年10月21日
二、基于对煤灰钠含量的沾污判断

烟煤型灰（酸性）
Fe2O3＞（ CaO+MgO+Na2O+K2O） SiO2＞（Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O）



灰熔融对锅炉的危害
q4 腐蚀、共熔炉衬耐火材料

煤灰分类（灰熔点高低）
易熔（1160℃以下） 难熔（1350~1500℃）
中等熔融（1160~1350℃） 不熔（1500℃）
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第四节 灰熔融性分析

煤灰的熔融性
—— 取决于化学组成
气氛 形态 熔点 其他
氧化性介质
弱还原性介质 强还原性介质
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一、煤灰成分结渣指标

酸碱比B/A

结渣指数Rs

硅铝比（SiO2/Al2O3）
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二、煤灰熔融结渣指数

煤灰熔融结渣指数Fs

还原性气氛中煤灰ST和Qar，net，p
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三、煤灰黏度结渣指数

煤灰黏度结渣指数Rv

煤灰黏度结渣指数RN （估算）
Fe2O3
FeO Fe
1560℃
1420℃ 1535℃ 生成熔点更低的 SiO32-
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第四节 灰熔融性分析

煤灰熔融性测定方法 角锥法（DT/ST/FT）
试样规格及试验气氛 特征温度的定义 仪器设备、材料和试剂 试验步骤 精密度

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• •ຫໍສະໝຸດ Baidu

柱体法（热显微镜）
2018年10月21日
2018年10月21日
第七节 灰沾污性的判断

灰沾污成因
由煤灰中易挥发物质在高温下挥发后，凝结于对流受热面（主要 是过热器和再热器）上，继续黏结灰颗粒形成的高温黏结灰沉积，内 层往往是由易熔的共熔物（或是由碱金属化合物）包覆的灰粒黏结而 成。
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灰沾污形成及程度的影响因素 A含量高低 灰分杂质的组成成分 ——决定性 Na Ca：双重作用——CaSO4引发沾污增长；斜长石阻止沾污层 Si Fe





2018年10月21日
第二节 灰中可燃物含量的测定





采样——充分代表锅炉燃烧后全部灰的情况 总量不小于总灰量的1%，并不少于10~20kg。 缩分取样：约取50g左右 破碎至0.2mm（80目），称取1±0.2g（精称0.0002g），放 入长瓷蝶中 放入850±10℃的马弗炉中灼烧2h取出，放在石棉板上冷 却约5min后，移到干燥器中，冷却到室温（约30min）， 进行称样， 检查性试验，在同样的条件下灼烧30min即可。直到重量 变化不大于0.001g为止。 灰中含碳量计算
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第三节 煤灰成分分析方法

粉尘物理变化过程
煤 →多孔炭粒（焦炭） →多孔性玻璃体 （大颗粒） →玻璃珠 （细颗粒）


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粉尘化学变化过程

煤粉在炉内0.03s ~ 0.05s内加热到1600℃↑
物质 变化状况
温度范围（℃）
300~600
400~800

2018年10月21日
三、 SiO2 / Fe2O3/Al2O3/ CaO/TiO2的半微量分析



SiO2的测定：硅钼蓝比色法 Fe2O3和Al2O3的连续测定：钛铁试剂分光光度法 Al2O3的测定：氟盐取代EDTA容量法 CaO的测定：EDTA容量法 MgO的测定：EDTA容量法
常用的目视比色法是标准系列法，该法采用一组由质料完全相同的玻璃制 成的直径相等、体积相同的比色管，按顺序加入不同量的待测组分标准溶 液，再分别加入等量的显色剂及其他辅助试剂，然后稀释至一定体积，使 之成为颜色逐渐递变的标准色阶。再取一定量的待测组分溶液于一支比色 管中，用同样方法显色，再稀释至相同体积，将此样品显色溶液与标准色 阶的各比色管进行比较，找出颜色深度最接近于样品显色溶液的那支标准 比色管，如果样品溶液的颜色介于两支相邻标准比色管颜色之间，则样品 溶液浓度应为两标准比色管溶液浓度的平均值。标准系列法的主要优点是 设备简单和操作简便，但眼睛观察存在主观误差，准确度较低。
矿物质 失掉结晶水
黄铁矿 分解氧化：铁氧化物+SO2 氯化物 挥发（500℃）
600~1000
900~1000 1200~1600 1600~
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碳酸盐 分解：CaO、MgO、FeO+CO2
碱金属 某些成分挥发 硫酸盐 分解：放出SO3，1300~1400℃结束 灰分 SiO2 熔融形成结晶及低熔点共晶体 分解：SiO挥发
一、主要仪器设备

马弗炉（815±10℃） 高温马弗炉（1000±10℃） 分析天平（感量0.1mg） 分光光度计（波长200~1000nm，精度±2nm） 原子吸收分光光度计 火焰光度计 库仓定硫仪 银坩埚 移液管 容量瓶 滴定管
2018年10月21日
二、 SiO2 / Fe2O3/Al2O3/ CaO/TiO2的常量分析
灰分产率 操作
粉碎到0.2mm以下分析煤样1±0.1g（精度），放在灰皿中，使其≤0.15g/c㎡。 将灰皿或测定水分后装有煤样的瓷皿（盖子取下）送入温度不超过100℃的箱 形电炉中，在自然通风（炉门留有15mm左右缝隙）的条件下，用30min缓慢 升温至500℃，在此温度下保持30min后，再升温至815±10℃。关上炉门并在 此温度下灼烧1h。 灰化结束后从炉中取出灰皿（或瓷器），放在石棉板上盖上瓷皿盖，在空气 中冷却5min，然后放入干燥器，冷却至室温（约20min） ,称重。 再进行检查性灼烧，每次20min，直到重量变化小于0.001g为止。 计算时，取最后一次测定的重量作为计算依据。灰分小于15%时不进行检查 性灼烧。



SiO2的测定：动物胶凝聚重量法 Fe2O3和Al2O3的连续测定：EDTA 容量法 CaO的测定：EDTA容量法 MgO的测定：EDTA容量法 TiO2的测定：H2O2分光光度法
将含有各种波长的混合光分散为各种单色 光，使每种单色光依次通过某一浓度溶液， 测定溶液对每种光波的吸光度，绘出吸收 光谱。由于物质的吸收光区域和强度与结 构密切相关，根据特有的吸收光谱可作分 子结构分析。此外，利用特定波长的单色 光分别透过标准溶液与待测溶液，比较其 吸光度，可作定量分析。
锅炉测试技术
2018年10月21日
第四章 煤灰特性分析


第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
灰样的制备 灰中可燃物含量的测定 煤灰成分分析方法 灰熔融性分析 灰磨损性的判断 灰结渣性的判断 灰沾污性的判断
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第一节 灰样的制备

缓慢灰化法

褐煤型灰（碱性）
2018年10月21日
三、以煤灰碱性与酸性氧化物 之比与煤灰钠含量的乘积
2018年10月21日


2018年10月21日
第四节 灰熔融性分析

煤灰的组成
——Al/Fe/Ca/Mg/K/Na等的碳酸盐，硫酸盐，硅酸盐，磷酸盐和硫化物等


煤灰熔融特性
无固定熔点，仅有一熔化温度的范围 开始熔化的温度远比任一组分的纯净矿物质的熔点为低 一定温度下形成的共熔体有熔解煤灰中其他高熔点物质的性能，改变熔体的成分及其 熔化温度 矿物成分经高温灼烧被氧化与分解，产物的性质与含量是决定煤灰熔融温度的主要因 素

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2018年10月21日
第一节 灰样的制备

快速灰化法
称取0.2mm以下分析煤样1±0.1g（精度），放在灰皿中。 灰皿分三、四排预先放在耐热金属板或瓷板上。箱形电炉加热到850℃，打开 炉门，把放有灰皿的板缓缓推进。先使第一排灰皿中的煤样慢慢灰化，待煤 样不再冒烟时，以每分钟不大于2mm的速度把二，三、四排灰皿顺序推进炉 中炽热部分（若煤样着火发生爆燃，试验应作废）。关闭炉门，使其在 815±10℃的温度下灼烧40min。 从炉中取出灰皿，空气中冷却5min，再放到干燥器中冷却到室温（约20min） 称重。 再进行每次为20min的检查性灼烧，直到重量变化小于0.001g为止。 计算时，取最后一次测定的重量作为计算依据。 如遇检查灼烧时结果不稳定，应改用缓慢灰化法重新测定。灰分小于15%时 不进行检查性灼烧。 快速法结果不稳定，不能作仲裁分析。