最新影响煤灰熔融性温度的控制因素

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影响煤灰熔融性温度控制因素的探究(全部后改)(1)讲解

影响煤灰熔融性温度控制因素的探究(全部后改)(1)讲解

影响煤灰熔融性温度控制因素的探究光阴似箭,时光荏苒,转眼在秦皇岛出入境检验检疫局煤炭检测技术中心工作已经进入了第七年,在这七年的时间里,我和全体煤检中心化验科的领导和同事们一起在融洽、关怀、友爱的气氛中度过我人生中重要的时期,令我终生难忘。

感谢给过我帮助的煤检中心的领导和同事。

是她们给我的论文试验提供了宝贵建议,提供方便,让我的实验和论文都能顺利完成。

感谢我的领导张部长和赵姨对我的指导,感谢他们在我工作遇到困难时对我的鞭策。

他们认真的工作态度和敬业精神值得我去学习。

感谢组长、副组长和各位A组成员在我工作中给予的帮助和关心。

他们平易近人、心胸开阔,对待工作高度严谨的态度使我受益匪浅。

是他们给了我一个轻松、愉快的环境生活和学习,也感谢他们给予的友情、帮助。

最后特别感谢我的家人,感谢他们多年来对我无私的奉献、支持、鼓励和信任。

煤灰熔融特性是判断煤灰结渣程度的重要参数,炉内结渣影响锅炉的高效、安全运行,因此,研究煤灰熔融特性的影响因素及其调控方法对动力煤的有效利用具有重要意义。

在研究煤灰成分对煤灰熔融性的影响过程中,结果表明煤灰熔融性温度随不同氧化物含量的增加出现了不同的变化规律。

并用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煤灰熔融性温度。

结果表明气氛对煤灰熔融性温度的影响是非常明显的。

通过向煤灰中添加系列的碳酸钠和碳酸钙,结果表明碳酸钠可以有效降低煤灰熔融性温度,碳酸钙可以有效提高煤灰熔融性温度关键词:煤灰熔融性;;煤灰成分;还原气氛;氧化性气氛AbstractMelting characteristics of coal ash is an important indicator. Slagging threat the economy and security of the coal burned boiler. It is very important to study the impact factors of coal ash fusion on the full utilization of coal resource. This article focuses on the impact of coal ash composition to coal ash fusibility, and it turns out that the chang of coal ash fusion temperature occurs with the increase of different oxide content. Using coal ash melting tester test a variety of coal samples under oxidizing atmosphere and weak reducing atmosphere of ash melting point. Results show that the atmosphere of the impact of coal ash melting is ing the method of adding different amount of Na2CO3 and CaCO3 to the coal ash. The results show that the ash fusion temperatures decreases with addition amount of Na2CO3 with 9 %, and ash fusion temperatures increases with addition amount of with 6 %.Keywords:coal ash fusion; coal ash composition; reducing atmosphere; oxidizing atmosphere摘要 (I)Abstract (I)目录 (II)第1章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 研究内容和实验方法 (3)1.2.1 研究内容 (3)1.2.2 实验方案 (3)1.3 研究目标 (3)第2章文献综述 (4)2.1 煤中矿物质的组成 (4)2.2 煤灰成分 (4)2.3 煤灰熔融性温度 (6)第3章实验材料及仪器 (8)3.1 实验材料 (8)3.2 实验仪器 (8)3.3 工艺流程图 (9)3.3.1 灰熔融性温度测定工艺流程图 (9)3.3.2 灰成分测定工艺流程图 (10)第4章煤灰组成成分对煤灰熔融性温度的影响 (11)4.1 二氧化硅(SiO2)对煤灰熔融性温度的影响 (11)4.2 氧化铝(Al2O3)对煤灰熔融性温度的影响 (12)4.3 三氧化二铁(Fe2O3)对煤灰熔融性温度的影响 (14)4.4 氧化钙(CaO)对煤灰熔融性温度的影响 (15)4.5 氧化镁(MgO)对煤灰熔融性温度的影响 (16)4.6 本章小结 (17)第5章不同气氛环境对煤灰熔融性温度的影响 (18)5.1 不同气氛环境对煤灰熔融性温度影响 (18)5.2 本章小结 (20)第6章不同添加物对对煤灰熔融性温度的影响 (21)6.1 碳酸钠对高熔点煤灰熔融性温度的影响 (21)6.2碳酸钙对低熔点煤灰熔融性温度的影响 (22)6.3 本章小结 (23)第7章小结 (24)参考文献 (25)第1章绪论1.1 研究背景我国富煤少油,是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家[1]。

测定煤灰熔融性的意义及影响因素

测定煤灰熔融性的意义及影响因素

测定煤灰熔融性的意义及影响因素煤灰熔融性是指一定量的煤灰在一定温度下熔化的能力。

它是评价煤质的一项重要指标之一,因为它直接关系到煤的利用价值和燃烧过程中产生的废气、废渣的特性。

对于煤的应用领域,如发电、铁路、冶金等,测定煤灰熔融性可以从多个方面影响其使用效果。

首先,煤灰熔融性对燃烧过程中产生的废气的影响尤为重要。

煤中含有的各种元素在燃烧时会产生气体或者颗粒物,并且这些物质的比例和性质与煤的成分有关。

如果煤中的某些元素在燃烧过程中无法完全燃烧,会发生部分氧化或者分解反应,最终产生大量的有害气体,例如二氧化碳、硫化物、氧化物等。

此时,煤灰熔融性过高或过低都会加剧这种现象,进而增加环境的污染和健康的损害。

所以,减少燃烧过程中有害气体的生成是保障环境和健康的必要手段。

测定煤灰熔融性可以帮助煤的使用者选择更加适合的燃烧条件,从而减少有害气体的产生,保护环境和健康。

其次,煤灰熔融性还会对产生的废渣的性质产生影响。

烧煤时,生成的煤灰会在炉膛内逐渐积累,如果煤灰的熔融性太高,就会导致煤灰在炉内结块或者凝固成大块,降低炉子的效率,甚至会在废渣中形成一些酸性物质,对设备的损耗更大。

同时,过高的煤灰熔融性也会导致废渣的含水量降低,给处置废渣带来困难。

也就是说,测定煤灰熔融性可以帮助用户选择不同的设备、燃烧条件和处理方法,从而有效地减少废渣的产生和处理难度。

最后,煤灰熔融性的大小还会对煤的利用价值产生影响。

在某些领域,如冶金和耐火材料等,需要使用煤中的部分矿物质进行合成或者改性,而这些矿物质通常都集中在煤灰中。

如果煤灰的熔融性太高或太低,不仅会影响是否能有效地提取这些矿物质,还会影响合成或改性所需的温度和条件。

这也就意味着测定煤灰熔融性是保证煤的利用宽度和效率的一项重要工作。

总之,测定煤灰熔融性是一项对于维护环境、健康、设备、废渣处理和煤的利用价值等多个方面都有着重要意义的任务。

煤灰熔融性的影响因素主要包括煤的成分、燃烧过程中的温度和压力、反应性物质的存在和化学作用等等。

测定煤灰熔融性的意义及影响因素

测定煤灰熔融性的意义及影响因素

测定煤灰熔融性的意义及影响因素煤灰是煤燃烧后生成的固体残留物,其成份和性质对于燃烧过程和环境污染有着极为重要的影响。

其中,煤灰熔融性的测定是评价其性质和性能的重要指标。

本文将阐述测定煤灰熔融性的意义以及影响因素。

意义:1. 评价煤的质量:煤灰的熔融性是衡量煤的质量的重要指标之一。

高品质的煤燃烧后生成的煤灰熔融性较低,而低品质的煤则相反。

因此,测定煤灰熔融性可作为评价煤质的重要手段。

2. 优化燃烧工艺:煤灰熔融性是衡量燃烧过程中煤灰的结渣倾向和产生渣的特性的重要指标。

测定煤灰熔融性可以帮助煤电厂和工业企业优化燃烧工艺,降低结渣率,提高燃烧效率,减少污染排放。

3. 防止火灾和事故:在煤燃烧过程中,煤灰熔融性高的情况下,煤灰易于产生焦化,形成火灾和爆炸等事故。

测定煤灰熔融性可以及早预防事故发生。

4. 环境保护:煤燃烧产生的灰渣不仅含有大量的有害物质,而且这些灰渣中的一些物质还可能散发出臭味和毒气,对人体和环境造成威胁。

测定煤灰熔融性有助于找到煤灰中危害环境的物质,制定合理的治理方案,保护环境。

影响因素:1. 煤的品质:煤的质量是影响煤灰熔融性的最主要因素。

优质煤燃烧后生成的煤灰熔融性低,而低质煤则容易产生熔融渣。

2. 煤燃烧的温度:温度是影响煤灰熔融性的另一重要因素。

温度过高会导致煤灰产生熔融现象,产生粘渣等问题。

在高温下,煤灰中的铝、铁、钙等物质将发生化学反应,溶解和凝固成为固体,形成煤灰的渣。

在较低的温度下,煤灰往往只会结成1/2或2/3的球形颗粒,但不会结成胶状的粘渣。

3. 煤中灰分的含量及成分:煤灰熔融性除了受煤质和温度的影响外,还受煤中灰分的含量和成分的影响。

这对煤灰的结渣和腐蚀性有着重要的影响。

当煤中灰分的含量增加时,煤灰熔融性也会相应增大。

灰分中的物质成分不同,其熔融温度也不同,也会影响灰渣的结构和特性。

结论:测定煤灰熔融性是评价煤质和煤的燃烧特性的重要手段。

煤灰熔融性的大小受煤质、温度、灰分含量及成分等因素的影响。

煤灰熔融性的测定及其影响因素

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。

测定煤灰熔融性的意义及影响因素

测定煤灰熔融性的意义及影响因素

测定煤灰熔融性的意义及影响因素煤灰是燃烧煤炭时产生的固体残渣,其性质对环境和燃烧设备的运行都有重要影响。

煤灰的熔融性是研究煤灰性质的重要指标之一,不仅与环境污染、燃烧设备腐蚀等有关,还对燃煤产生的渣化问题有着重要的意义。

本文将从煤灰熔融性的意义和影响因素进行详细的探讨。

一、煤灰熔融性的意义1. 影响环境污染煤灰中的熔融性物质在锅炉内被释放到烟道中,一旦达到一定温度,就会形成烟道渣,这些高温下形成的渣化物质被称为高渣,其熔融温度较低,具有粘结性,易引起渣铁、输灰管、电除灰设备的堵塞,造成设备损坏,甚至爆管、泄露等严重事故。

在低温下煤灰中的硫元素也会发生化学反应,形成渣化硫酸盐,容易造成喷灰器、叉车等燃烧设备的严重腐蚀,影响燃烧设备的正常运行。

2. 影响燃煤环保处理燃煤排放是导致大气和水质污染的重要原因之一,当前我国煤炭消耗量较大,煤灰的排放量也是非常可观的。

如果煤灰熔融性较大,煤灰在燃烧过程中释放出的气体中的细颗粒物、重金属、二噁英等有毒有害物质也会增加,对环境造成较大的危害,而对煤灰进行环保处理也将大大增加处理成本。

3. 影响渣化特性燃烧产生的煤灰通过渣化处理,可以生产多种建筑材料和水泥等混凝土原料。

煤灰的熔融性直接影响其渣化特性,渣化特性好的煤灰更易于利用,可以减少矿产资源的开采,同时还可以减少环境污染。

煤灰熔融性对环境污染、渣化处理及燃煤设备的安全运行都具有重要意义。

1. 煤质影响煤炭中的灰分成分、数量对煤灰熔融性有很大影响。

灰分中的SiO2、Fe2O3、Al2O3等含量高,可以提高煤灰的熔融温度,而且灰分的特性也有影响。

2. 煤炭燃烧条件燃烧条件对煤灰的熔融性也有重要影响。

煤炭燃烧的温度、压力、氧气流速以及氧气浓度都会对熔融性产生影响。

3. 煤粉粒度煤粉的细度对熔融性有重要影响。

煤粉越细,其比表面积越大,燃烧速度越快,而且能更好地与氧气接触,煤灰的熔融性也随之增加。

通过了解煤灰熔融性的意义和影响因素,我们可以更好地控制煤灰的形成和燃烧过程,保护环境、减少设备损耗,提高渣化利用率。

测定煤灰熔融性的意义及影响因素

测定煤灰熔融性的意义及影响因素

测定煤灰熔融性的意义及影响因素测定煤灰熔融性是指通过实验方法来确定煤灰在高温下的熔化性能。

煤灰熔融性的意义在于评估煤燃烧过程中产生的灰渣的熔化特性,从而影响炉内温度控制、灰渣排放和炉膛结渣情况。

测定煤灰的熔融性可以评估煤燃烧过程中的灰渣排放情况。

煤燃烧过程中产生的灰渣中含有大量的有害物质和微小颗粒。

灰渣的熔化特性将直接影响到其排放情况。

如果煤灰的熔点较高且熔化较完全,可以减少灰渣中的颗粒物质的排放,降低对空气质量的影响。

当灰渣的熔点较低时,熔渣的流动性会增加,灰渣会更容易粘附在锅炉管道上,导致管道堵塞,并且常常会产生比较有害的气态物质的排放。

测定煤灰的熔融性可以评估炉膛结渣情况。

煤燃烧过程中,煤灰的熔点会直接决定炉膛内的结渣情况。

如果煤灰的熔点较高且熔化完全,可以减少炉膛内的结渣情况,降低对锅炉的损坏和维护成本。

当煤灰的熔点较低时,熔渣容易粘附在炉膛内壁和燃烧器中,形成结渣并降低热交换效率,增加燃料消耗。

煤灰熔融性的影响因素主要包括煤的种类、矿物组成、挥发分含量、灰分含量以及燃烧条件等。

不同种类的煤矿中,煤灰的熔化性能会有很大的差异。

煤矿中含有的不同矿物质对煤灰的熔化特性有直接影响,高硅酸盐矿物和铝酸盐矿物会提高煤灰的熔化温度,而铁酸盐矿物和碱金属盐矿物会降低煤灰的熔化温度。

煤中的挥发分含量和灰分含量也会影响煤灰的熔点。

燃烧条件也会对煤灰的熔点产生影响,例如炉温、燃烧速率和氧化剂的氧化能力等都会影响煤灰的熔化性能。

测定煤灰的熔融性对于合理控制煤燃烧系统的温度、减少灰渣排放和结渣情况具有重要的意义。

合理选择煤种、调整煤质和优化燃烧条件等措施也可以有效降低煤灰的熔化温度,减少对环境和设备的危害。

测定煤灰熔融性的意义及影响因素

测定煤灰熔融性的意义及影响因素

测定煤灰熔融性的意义及影响因素
煤灰熔融性是指煤在高温下产生的物质流动和化学反应,导致煤灰在一定温度下开始
熔化并流动。

测定煤灰熔融性的意义在于了解煤的燃烧特性和烟气的排放情况。

具体而言,煤灰熔融性的测定可以影响以下方面:
1. 燃烧效率和效果:煤灰是煤燃烧后剩余物质,其能够流动并聚集成块,堵塞烟道,导致热效率降低。

因此,对于煤的燃烧效率和效果的评估,煤灰熔融性的测定是必要的。

2. 烟气排放:煤的燃烧不仅会产生二氧化碳和水等普通物质,还会产生氮氧化物、
二氧化硫等污染物。

煤灰熔融性的测定可以预测出烟气中的污染物浓度,从而制定有效的
控制方案。

3. 热电工业:煤灰熔融性对热电工业的影响也很显著。

煤灰熔融性高的煤,其灰渣
流动性好,易于清除,减少电站的停机时间和维护成本。

除了以上三点,煤灰熔融性还会受到以下因素的影响:
1. 煤的成分:煤的成分是确定其灰渣熔融性的关键因素,碳含量升高,冷渣的熔融
性也会增强。

2. 温度:温度对煤灰熔融性有着巨大的影响,随着温度的升高,灰渣的熔融性也会
升高。

3. 矿物组成:煤中含有的矿物可能会影响灰渣的熔融性,其中高含量的镁铁质矿物(如辉石)会提高灰渣的熔点。

4. 物理形态:不同的形态(颗粒、粉末、块状等)的煤灰熔融性可能会不同。

常规
测试使用的灰粉末形态,对于评估煤的熔融性影响相对较小。

总之,煤灰熔融性的测定是一项十分重要的检测工作,可以为煤的燃烧和烟气排放控
制提供依据,也有利于煤电行业的发展和维护。

测定煤灰熔融性的意义及影响因素

测定煤灰熔融性的意义及影响因素

测定煤灰熔融性的意义及影响因素煤炭作为世界上使用最为广泛的能源资源之一,其燃烧产生的灰烬是不可避免的。

煤灰中的矿物质成分和熔融性对环境和燃料的利用有着重要的影响。

对煤灰的熔融性进行测定,可以有效地评估煤炭的燃烧特性,预测灰渣对环境和设备的影响,为煤炭开发利用提供重要的技术支撑。

本文将从测定煤灰熔融性的意义和影响因素两个方面展开探讨。

一、测定煤灰熔融性的意义1. 评估煤炭的燃烧特性测定煤灰的熔融性可以反映出燃煤过程中煤灰的熔化特性和行为,这对于评估煤炭的燃烧特性具有重要意义。

煤灰在燃烧时会发生部分熔化,形成熔渣,如果煤灰的熔融性较好,熔渣生成时容易排出炉膛,有利于保护炉膛和延长设备的使用寿命;相反,如果煤灰的熔融性较差,熔渣生成时容易粘在炉膛内壁上,影响炉内的流动,增加了设备的维护成本。

测定煤灰的熔融性可以为燃煤工业提供有益的指导和依据。

2. 预测灰渣对环境的影响燃煤过程中产生的灰渣会对环境造成一定的影响,如粉尘排放、土壤污染等。

通过测定煤灰的熔融性,可以了解灰渣的物理和化学性质,从而预测其对环境的影响。

一般来说,煤灰的熔融性越高,生成的灰渣颗粒越大,密度越大,粘附力越强,对于环境的污染程度也越大。

测定煤灰熔融性对于环境保护具有一定的重要性。

3. 为煤炭利用提供技术支持测定煤灰的熔融性可以为煤炭的开发利用提供重要的技术支持。

通过研究煤灰的熔融性,可以为煤灰的资源化利用提供依据,如制备水泥、填料等材料,为煤炭的燃烧工艺提供技术指导,提高燃煤发电的效率,减少环境污染等。

二、影响煤灰熔融性的因素1. 煤质煤质是影响煤灰熔融性的重要因素之一。

不同种类、不同地区的煤炭其煤灰的熔融性也会有所差异。

一般来说,焦化煤的灰渣熔融性较好,烟煤的灰渣熔融性较差。

煤炭中的灰分含量、灰渣中的硅酸盐的含量等也会影响煤灰的熔融性。

2. 燃烧工艺燃烧工艺是影响煤灰熔融性的另一个重要因素。

不同的燃烧温度、气氛、时间等都会对煤灰的熔融性产生影响。

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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。

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显著。

弱还原气氛下的反应为:Fe2O3→FeO (1)3A12O3•2SiO2+FeO→2FeO•SiO2+FeO•Al2O3(2)CaO•Al2O3•2SiO2+FeO→3FeO•Al2O3•3SiO2+2FeO•SiO2+FeO•Al2O3(3)SiO2+FeO→FeO•SiO2(4)FeO•SiO2+FeO→2FeO•SiO2(5)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。

所以,为了能模拟实际工业窑炉内的条件,煤灰熔融性温度测定应该在与之相似的弱还原性气氛中进行。

在测定中通常采用封碳法来对实验炉内的气氛进行控制,此方法是将一定量的木炭、石墨、无烟煤等含碳物质封入炉中,这些物质在高温炉中燃烧时,产生还原性气体,通过调节封碳量来控制炉内气氛,使之形成弱还原性气氛。

值得注意的是,封碳量过多会形成强还原性气氛。

封碳法简单易行,国内普遍采用。

2 煤灰成分的影响煤灰主要成分为硅、铝、铁、钙、镁、钾、钠、钛、锰、硫和磷等元素的氧化物及其盐类。

依据“离子势”的概念,在煤灰成分中,Fe2O,、CaO、MgO、Na2O及K2O属碱性组分,SiO2、Al2O3及TiO2属酸性组分。

一般而言,煤灰中酸性氧化物含量越多,煤的灰熔融性温度就越高;碱性氧化物含量越多,煤的灰熔融性温度就越低。

同时,因煤灰成分复杂,在一定温度下,煤灰中各组分还会形成一种共熔体,各组分含量变化较大,因而煤灰熔融性温度与灰成分间是一种不确定的数量关系。

2.1 SiO2对煤灰熔融性温度的影响煤灰中SiO2的含量较多,其质量分数占30%~70%。

几乎所有矿物组成中都含有SiO2,主要来自煤中的石英、高岭石(Al2O3•2SiO2•2H2O)和伊利石(K2O•5Al2O3•14SiO2•6H2O)等矿物。

煤灰中SiO2主要以非晶体的状态存在,有时起提高熔融温度作用,有时则起助熔作用。

SiO2质量分数每增减1%,对熔融性温度的变化很小,仅在2℃~4℃;SiO2质量分数在45%~60%,随着其质量分数的增加,煤灰熔融性温度降低。

SiO2主要起助熔作用,原因是在高温下,SiO2很容易与其他一些金属和非金属氧化物形成一种玻璃体的物质。

同时,玻璃体物质具有无定型的结构,没有固定的熔点,随着温度的升高而变软,并开始流动,随后完全变成液体。

SiO2含量愈高,形成的玻璃体成分愈多,所以煤灰的FT与ST之差也随着SiO2含量的增加而增加。

SiO2质量分数超过60%时,SiO2含量的增加对煤灰熔融性温度的影响无一定规律,这主要是由于SiO2是网络形成体氧化物,而煤灰中还有许多其他氧化物,这些氧化物可分为修饰中间氧化物和网络氧化物,这3类氧化物间的相互作用使得SiO2表现出助熔的不确定性。

而当SiO2质量分数超过70%时,其灰熔融性温度均比较高,ST 最低也在1300℃以上。

原因是此时已无适量的金属氧化物与SiO2结合,有较多游离的SiO2存在,致使熔融性温度增高。

2.2 Al2O3对煤灰熔融性温度的影响煤灰中Al2O3质量分数变化较大,有的在3%~4%,有的高达50%以上,我国煤灰中Al2O3,平均质量分数28.2%。

文献指出,煤灰中Al2O3的含量对灰熔融性温度的相关密切程度最高,且成正相关性。

这是由于A12O3具有牢固的晶体结构,熔点2 050℃,在煤灰熔化过程中起“骨架”作用,A12O3含量越高,“骨架”的成分越多,熔点就越高。

煤的灰熔融性温度总趋势是随灰中Al2O3含量的增加而逐渐增高。

煤灰中Al2O3,质量分数自15%开始,煤灰熔融性温度随着A12O3含量的增加而有规律地升高;当煤灰中Al2O3质量分数超过40%时,不管其他煤灰成分含量变化如何,ST一般都大于1400℃。

但由于煤灰组分的复杂性和各组分的变化幅度很大,即使是Al2O3质量分数低于30%(有的在10%以下)的煤灰,也有不少样煤的ST在1400℃,甚至1 500℃以上。

所以,对Al2O3含量低的煤,仅以Al2O3含量大小还不能完全确定灰熔融性温度的高低,而需要对各个成分的综合判断才能确定煤灰熔融性温度的高低。

此外,由于Al2O3晶体具有固定熔点,当温度达到相关铝酸盐类物质的熔点时,该晶体即开始熔化并很快呈流体状,因此,当煤灰中Al2O3质量分数高于25%时,FT和ST之间的温差随煤灰中Al2O3含量的增加而愈来愈小。

2.3 CaO对煤灰熔融性温度的影响煤灰中CaO质量分数变化很大,有的低至0.1%,也有高达50%以上的,但总的看来,烟煤灰中的CaO平均值最低,无烟煤灰的CaO含量最高。

我国煤灰中的CaO质量分数大部分在10%以下,少部分在10%~30%,只有极少部分大于30%。

CaO本身是一种高熔点氧化物(熔点2610℃),同时也是一种碱性氧化物,所以,它对样品熔点的作用比较复杂,既能降低灰熔融性温度,也能升高灰熔融性温度,具体起哪种作用,与样品中CaO的含量和样品的其他组分有关。

随着煤灰中CaO含量的增加,煤灰熔融性温度呈先降后升的趋势。

CaO质量分数在30%以下时,煤灰熔融性温度随CaO的增高而降低。

原因是在高温下,CaO易与其他矿物质形成钙长石(CaO•Al2O3•2SiO2)、钙黄长石(2CaO•Al2O3•2SiO2,熔点1 553℃)、铝酸—钙(CaO•Al2O3,熔点≤1 370℃)及硅钙石(3CaO•SiO2,熔点2 130℃)等矿物质,这几种矿物质在一起会发生低温共熔现象,从而使煤灰熔融性温度下降。

如钙长石和钙黄长石两种钙化合物就容易形成1170℃和1 265℃的低温共熔化合物。

其主要反应如下:3Al2O3•2SiO2+CaO→CaO•Al2O3•2SiO2(6)CaO•Al2O3•2SiO2+CaO→2CaO•Al2O3•2SiO2 (7)SiO2+CaO→CaO•SiO2(假钙灰石) (8)CaO•SiO2+CaO→3CaO•SiO2(9)煤灰中CaO质量分数大于40%时,ST有显著升高的趋势。

这是由于煤灰中CaO含量过高时,一方面CaO多以单体形态存在,会有熔点2 570℃的方钙石(CaO)产生,煤灰的ST自然升高;另一方面CaO作为氧化剂,在破坏硅聚合物的同时,又形成了高熔点的正硅酸钙(CaSiO3,其纯物质在2 130℃熔融),致使体系熔融性温度上升。

2.4 Fe2O3对煤灰熔融性温度的影响煤灰中Fe2O3的质量分数在5%~15%居多,个别煤灰中高达50%以上。

煤灰中Fe2O3系助熔组分,易和其他化学成分反应生成易熔化合物,总的趋势是煤灰的ST随Fe2O3含量的增高而降低。

前已述及,Fe2O3的助熔效果与煤灰所处的气氛有关,无论在氧化气氛或者弱还原气氛中,煤灰中的Fe2O3含量均起降低灰熔融性温度的作用,在弱还原性气氛下助熔效果最显著。

这是由于在高温弱还原气氛下,部分Fe3+离子被还原成为Fe2+,Fe2+易和熔体网络中未达到键饱和的O2-相联接而破坏网络结构,降低煤灰熔融性温度。

同时,FeO极易和CaO、SiO2、Al2O3等形成低温共熔体;相反,Fe3+离子的极性很高,是聚合物的构成者,能提高煤灰熔融性温度。

2.5 MgO对煤灰熔融性温度的影响煤灰中MgO含量较少,大部分在3%以下,一般很少超过13%。

煤灰中MgO通常起降低煤灰熔融性温度的作用,其含量增减对熔融性温度的升降影响较大,MgO质量分数每增加1%,熔融性温度降低22℃~31℃。

实验结果表明,MgO含量增加时,灰熔融性温度逐渐降低,至MgO质量分数为13%~17%时,灰熔融性温度最低,超过这个含量时,温度开始升高。

但因在煤灰中MgO含量很少,实际上可以认为它在煤灰中只起降低灰熔融性温度的作用。

2.6 Na2O和K2O对煤灰熔融性温度的影响煤灰中的Na2O和K2O含量一般较低,但它们若以游离形式存在于煤灰中时,由于Na+和K+的离子势较低,能破坏煤灰中的多聚物,因此,它们均能显著降低煤灰熔融性温度。

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