6煤灰熔融性的测定
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。
煤灰熔融性的测定方法
煤灰熔融性的测定方法
煤灰熔融性的测定方法通常使用热试样法或显微镜观察法。
1. 热试样法：
a. 准备煤灰试样：将煤灰样品研磨成细粉，通常使用100-200目的筛网筛选样品。
b. 预热热试样仪器：根据仪器的操作说明将其预热至设定温度。
c. 放置试样：将煤灰样品均匀地放置在热试样仪器中，并记录试样的质量。
d. 测定熔融性：根据热试样仪器的操作说明，将温度逐渐升高，观察煤灰试样的熔融情况。
熔融开始和结束的温度可以记录下来。
2. 显微镜观察法：
a. 准备煤灰试样：将煤灰样品研磨成细粉，通常使用100-200目的筛网筛选样品。
b. 制备样品：将煤灰试样与适量的氢氧化钠溶液混合，形成煤灰胶体。
然后将煤灰胶体加入显微镜玻璃片上制成薄片。
c. 显微观察：使用显微镜观察煤灰薄片的熔融现象，包括颜色、结晶结构和熔融程度等。
d. 记录观察结果：根据观察结果记录煤灰薄片的熔融温度和熔融程度。
以上两种方法都能够较为准确地测定煤灰的熔融性，具体选择方法可根据实际情况和设备的可用性来决定。
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
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。
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燃烧过程中，煤灰在高温下形成的熔融物质的特性和行为。
测定
煤灰熔融性的意义在于评估煤灰在燃烧过程中的融化性能，从而更好地了解燃烧过程中的
灰渣生成和燃烧设备的腐蚀和堵塞情况，为煤的选择、燃烧设备的设计和改进以及污染物
排放控制等提供科学依据。
1. 煤品质：不同品种和煤炭来源的煤灰熔融性差异较大。
一般来说，焦煤灰的熔融
性较差，而烟煤灰的熔融性较好。
硫、氧、水份、挥发分以及煤样组成等因素都会影响煤
灰的熔融性能。
2. 煤灰成分：煤灰的主要成分是无机物，主要包括氧化物、硫酸盐、碳酸盐等。
不
同成分的含量及比例，会对煤灰的熔融性造成影响。
特别是硫酸盐的含量，会使煤灰的熔
融点降低，增加对燃烧设备的腐蚀和堵塞的风险。
3. 加热速率：煤灰的熔融性随着加热速率的不同而变化。
在相同条件下，快速加热
会使煤灰的熔融点降低，而缓慢加热则会使熔融点升高。
煤灰的熔融性与其内部的熔融定
性有关，不同的加热速率可导致不同的熔融过程。
4. 气氛条件：煤灰的熔融性与其所处的气氛条件密切相关。
不同的气氛条件下，煤
灰的熔融点、粘度等性质会发生变化。
氧气浓度高的氧气气氛中，煤灰的熔融点会降低。
煤灰熔融性的测定可以通过热重分析、半球外延法、圆盘外延法、热滴法等方法进行。
这些方法可以定量表征煤灰的熔融特性，为燃烧过程的控制提供依据。
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。
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一、测定煤灰熔融性的意义1. 评价煤灰融化特性煤灰熔融性是指煤灰在一定条件下融化的性能。
通过测定煤灰的熔融性，可以了解煤灰在燃烧过程中的融化特性，包括煤灰的软化温度、熔化温度、流动温度等参数，这些参数反映了煤灰的熔融特性和融化行为。
了解煤灰的熔融特性，有助于评价煤炭的燃烧特性和燃烧设备的性能。
2. 指导燃烧工艺优化煤灰在燃烧过程中的熔融行为会影响燃烧设备的稳定运行。
对于煤灰熔融性的深入了解，可以指导燃烧工艺的优化设计，减少煤灰在燃烧过程中对于燃烧设备以及环境的不利影响。
3. 促进煤灰综合利用煤灰作为煤炭的副产品，煤灰中含有大量的无机物质，具有一定的资源价值。
通过研究煤灰的熔融性，可以了解煤灰在高温下的行为，促进煤灰的综合利用，包括水泥生产、建筑材料、陶瓷制品、道路铺设等领域。
二、影响煤灰熔融性的因素煤质的不同对煤灰的熔融性有很大影响。
煤质的氧、硫、灰、水分等含量不同，导致煤灰中的无机物质组成和结构不同，进而影响煤灰的熔融性。
一般来说，高灰分、高硫分的煤炭燃烧后生成的煤灰熔融性较差。
2. 燃烧条件燃烧温度、燃烧速率等燃烧条件对煤灰的熔融性有很大影响。
燃烧温度的升高会促进煤灰的熔融，燃烧速率的提高也会使煤灰的熔融性发生变化。
煤炭的燃烧方式（如固定床燃烧、流化床燃烧、煤粉燃烧等）对煤灰的熔融性也有一定影响。
3. 燃料混燃在现实工业生产中，多种燃料的混燃现象普遍存在。
燃料混燃会改变燃烧过程中的条件，进而影响煤灰的生成和熔融性。
在煤炭与生物质混燃的情况下，燃烧生成的煤灰中富含碱金属，其熔融性会发生明显变化。
4. 燃烧设备不同的燃烧设备在燃烧过程中会产生不同的炉温和燃烧条件，这些因素对煤灰熔融性也会有较大影响。
炉膛温度和氧气浓度的变化会影响煤灰的熔融特性。
5. 煤灰中无机物组成煤灰中的无机物质组成对煤灰的熔融性有着直接的影响。
煤灰中富含硅酸盐、氧化铝等物质会提高煤灰的软化温度和熔化温度，而富含碱金属的煤灰则会降低煤灰的软化温度和熔化温度。
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煤灰熔融性的测定
（1）实验目的
1. 掌握煤灰熔融性的测定原理及操作方法；
2. 掌握煤灰熔融的特征温度判断方法。
（2）实验意义
煤灰熔融性习惯上称为煤灰熔点。
煤灰熔融性是动力用煤的重要指标之一。
煤燃烧后产生的灰分，在高温下的熔融性是锅炉用煤的重要特性。
对于煤粉燃烧固态排渣的锅炉，它是判断炉膛结渣可能性的依据之一。
为了减少结渣的危险，煤粉炉要求燃烧灰熔点较高的煤。
对于层燃锅炉燃用灰熔点较低的煤可形成适当的融渣，起保护炉排的作用。
对于液态排渣煤粉炉，较低的灰熔温度有利于排渣。
（3）实验原理
本实验采用角锥法测定煤灰熔融性。
将煤灰制成一定形状和尺寸的三角锥体，放在其他介质中，以一定的升温速度加热，观察并记录其四个特征温度。
图1 灰锥熔融特征示意图
1．变形温度（DT )
灰锥尖端开始变圆或弯曲时的温度。
2．软化温度（ST )
灰锥弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球形时温度。
3．半球温度（HT )
灰锥形变近似半球形，即高约等于底长的一半时的温度。
4．流动温度（FT )
灰锥完全熔化或展开成高度1.5 mm以下的薄层时的温度。
煤灰的熔融性主要取决于它们的化学组成。
由于煤灰中总含有一定量的铁，铁在不同的气体介质中将以不同的形态存在，在氧化性气体介质中以三价铁（Fe2O3）形态存在；在弱还原性气体介质中，它将转变成二价铁（FeO）；而在强还原性气体介质中，它将转变成为金属铁（Fe）。
三者的熔点以FeO为最低（1420 °C），Fe2O3为最高（1560 °C），Fe居中（1535 °C）。
此外，FeO能与煤灰中的SiO2生成熔点更低的硅酸盐，所以煤灰在弱还原性气体介质中熔点最低。
在工业锅炉和气化炉中，成渣部位的气体介质大都呈弱还原性，因此煤灰熔融性的例常测定就在模拟工业条件的弱还原性气氛中进行。
根据要求也可在强还原性气氛和氧化性气氛中进行。
本实验出于操作上的考虑，在氧化性气氛下进行灰熔融性测定。
（4）实验仪器和试剂
1. 微机灰熔点测定仪：该仪器由灰熔点测定仪和计算机两部分组成。
其中测定仪加热主体部分见图2。
2. 灰锥模子：试样用灰锥模子制成三角锥体，锥高为20mm，底为边长7mm的正三角形，锥体之一棱面垂直于底面。
灰锥模子如图3所示，由对称的两个半块构成，用黄铜或不锈钢制成。
3. 灰锥托板：托板必须在1500°C 以上不变形，不与灰样反应，如图4所示。
4. 刚玉舟：如图5所示
5. 石墨：工业用，灰分≤15%，粒度≤0.5mm。
6. 无烟煤：粒度≤0.5mm。
7. 糊精：化学纯，配成10%水溶液，煮沸。
（5）实验步骤
1．灰锥制备
取1～2 g 煤灰放在玻璃表面皿上，用3 滴糊精溶液润湿并调成可塑状，然后用小尖刀铲
入灰锥模中挤压成型，用小尖刀将模内灰锥小心地推至瓷板上，于空气中风干5 分钟备用。
2．灰熔融性测定（在氧化性气氛下）
将制备好的灰锥置于灰锥托板上，用10%的糊精水溶液使之固定，将带灰锥的托板置于刚玉舟。
打开高温炉炉盖，用炉钩将刚玉舟缓慢推入炉内，至灰锥位于高温带并紧邻电偶热端（相距2 mm左右）。
关上炉盖，在空气气氛下开始加热。
程序设定的升温速度为：900 °C以下，18 °C /min；900 °C以上，(5土1）°C /min。
通过电脑程序随时观察灰锥的形态变化，并记录灰锥的四个熔融特征温度——变形温度、软化温度、半球温度和流动温度。
待全部灰锥都达到流动温度或炉温升至1500 °C时断电，结束试验。
（6）实验记录
记录试样的四个熔融特征温度，DT、ST、HT和FT。
表1：试样的四个熔融特征温度记录表（单位：°C）
（7）思考题
1.四个特征温度间隔大小对实际应用有何意义？
答：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为安全。
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里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的缓慢，一旦产生问题，也常常是局部性的。
2.用灰锥法测定煤灰的熔融性，该方法的主要优缺点是什么？
答：优点：灰锥易制作，操作简单，实验现象较为直接。
缺点：灰锥形态差异都是非量化的，易受主观因素影响；灰锥的形态、疏密各异，给实验造成影响。
3.为什么通常选用弱还原性气氛测定煤灰的熔融性？
答：在工业锅炉的炉膛或气化室中，一般都形成由CO、H2、CO2、CH4和O2为主要成分的弱还
原气氛，所以，煤灰熔融性测定应该在与之相似的弱还原性气氛中进行。