煤灰熔融性的测定方法
煤灰熔融性(一)
定义
煤灰熔融性：煤中矿物质在高温下的熔融性能。 常用的测定方法是将煤灰与糊精混合，做成灰锥，
在高温炉弱还原气氛中加热，分别测定灰熔融性 变形温度、软化温度、半球温度和流动温度。一 般用软化温度作为煤灰熔融性的主要指标：小于 或等于1100℃为易熔灰分，大于1100～1250℃为 低熔灰分，大于1250～1500℃为高熔灰分，大于 1500℃为难熔灰分
煤灰是多种矿物质组成的混合物，这种混合物并
没有一个固定的溶点，而仅有一个熔化温度的范 围。开始熔化的温度远比其中任一组分纯净矿物 质熔点为低。这些组分在一定温度下还会形成一 种共熔体，这种共熔体在熔化状态时，有熔解煤 灰中其他高熔点物质的性能，从而改变了熔体的 成及其熔化温度。煤灰的熔融性和煤灰的利用取 决于煤灰的组成。煤灰成分十分复杂，主要有： SiO2,A12O3,Fe2O3,CaO,MgO,SO3
获得方法：通气法及封碳法（炉内封入碳
物质）
氧化性气氛：炉内不放任何含碳物质，并
使空气自由流通
谢谢
基本概念
四个特征温度 变形温度 DT 灰锥尖端或棱开始变园或弯
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 灰锥融化展开高度在1.5mm以 下的薄层时的温度
基本概念
检测仪器
பைடு நூலகம்
高温炉 能加热到1500℃以上 有足够的恒温带 能按规定的程序加热 炉内气氛可控制为弱还原性和氧化性 能在试验过程中观察试样形态变化
常用管式硅碳管高温炉
检测气氛
弱还原气氛定义：含有50±10%(体积比)的
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。
煤灰熔融性的测定
煤灰熔融性的测定煤灰熔融性的测定方法（1）为国家标准推荐方法，方法（2）为质检中心推荐采用的分析方法。
1 高温法1.1 方法提要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。
1.1.1变形温度（DT）灰锥尖端或棱开始变圆或弯曲时的温度。
1.1.2软化温度（ST）灰锥弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球形时的温度1.1.3半球温度（HT）灰锥形变至近似半球形，即高约等于低长的一半时的温度1.1.4流动温度（FT）灰锥融化展开成高度在1.5mm以下的薄层时的温度。
1.1.5灰锥熔融特征示意图如下图1.5所示。
图1.51.2 试剂和材料1.2.1 氧化镁(HG/T2573)：工业品，研细至粒度小于0.1mm。
1.2.2 糊精：化学纯，配成100g/L溶液。
1.2.3 碳物质：灰分低于15%，粒度小于1mm的无烟煤、石墨或其他碳物质。
1.2.4 参比灰：含三氧化二铁20%～30%的煤灰，预先在强还原性(100%的氢气或一氧化碳或它们与惰性气体的混合物构成的气氛)，弱还原性和氧化性气氛中分别测出其熔融特征温度（在强还原性和氧化性气氛中的软化温度、半球温度和流动温度约比还原性气氛者高100℃～300℃），在常规的测定中以它作为参比物来检定试验气氛性质。
1.2.5 二氧化碳1.2.6 氢气(GB/T3634)或一氧化碳。
1.2.7 刚玉舟(图1.6)：耐温1500℃以上，能盛足够量的碳物质。
图1.6 灰锥模子1.2.8 灰锥托板：在1500℃下不变形，不与灰锥作用，不吸收灰样。
灰锥托板按下列方法制做：取适量氧化镁(2.1)，用糊精溶液(2.2)润湿成可塑状。
将灰锥托板模的垫片放入模座，用小刀将镁砂铲入模中，用小锤轻轻锤打成型。
用顶板将成型托板轻轻顶出，先在空气中干燥，然后在高温炉中逐渐加热到1500℃。
灰熔融性(可修改).ppt
二． 试验气氛 测定气氛是影响灰熔融性测定结果的 最主要因素之一 铁的影响 工业中成渣部位是弱还原性
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影响测定结果的因素
三． 加热速度的影响
四． 温度测量准确度的影响
五． 试样尺寸的影响
六． 托板材料的影响
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影响测定结果的因素
七． 观察者主观因素的影响 八． 摄像仪器的放大失真 九． 仪器自动判断的偏差
2、调节试验气氛——封碳法或通气法
3 、 升 温 ： <900℃ ， （ 15 ～ 20 ） ℃/min
900℃， （51）℃/min
4、观察锥形，记录特征温度
5、至所有样品达到流动温度，或达到
1500℃时，停止试精选验整理
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气氛控制
弱还原性气氛
通气法 封碳法
（50±10）% H2 （50±10）% CO2 （60±5）% CO （40±5）% CO2
2、煤灰熔融性测定方法的国标号是
。
3、测定煤灰熔融性需要记录哪四个特征温 度： 、 、 和 。
4、GB/T 219-2008的适用范围是： 、 、 、和 。
5、煤中矿物质的 及其在高温下的 决定了煤灰的熔融 温度。
6、碳物质要求灰分低于 ，粒度小于 的 、 它碳物质。
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或其
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练习题
7、简述糊精溶液的配置。 8、简述灰熔融性试验过程中高温炉升温速度的控制方
法。 9、叙述弱还原性气氛的检查方法。 10、简述通气法控制弱还原性气氛的具体要求。
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练习题
11、灰熔融性测定方法的分类。
12、灰熔融性四个特征温度及其判断依据。
煤灰熔融性的测定
实验四煤灰熔融性的测定一、实验目的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，起到保护炉排的作用。
对于液态排渣煤粉炉，较低的灰熔温度有利于排渣。
通过观察煤灰熔融过程，掌握煤灰熔融的四个特征温度：变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）、流动温度（FT）的测定方法。
二、实验原理将灰样制成高20mm、底边长7mm的三角形灰锥，防于充满氧化性气氛或弱还原性气氛的电炉中加热。
随着温度上升，灰锥经历了四个阶段对应四个特征温度：⑴变形温度（DT）：灰锥尖端或棱开始变圆或弯曲时的温度⑵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⑶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⑷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。
煤灰熔融特性主要取决于它们的化学成分、组成的共晶体，同时气体介质的氧化性、还原性对煤灰熔融特性也有影响。
锅炉炉膛中多呈弱还原性气氛，而实验室在氧化性气氛中测定的煤灰熔融性特征温度略高于在弱还原性气氛中的测定值。
三、实验设备和材料1.高温炉（满足下列条件的高温炉均可使用）⑴能加热到1500℃⑵有足够的恒温带（各部分温差小于5℃）⑶能按规定的程序加热⑷炉内气氛可控制为弱还原性和氧化性⑸能在实验过程中观察试样形态变化。
2.烟气分析器一台（通常用奥氏烟气分析器，和一氧化碳检测管）；‘3.碳物质：灰份≤15%，粒度≤1mm的无烟煤、石墨或其它碳物质。
4.糊精：化学纯，配成100g/L溶液；5.刚玉舟：放置灰锥托板，耐温1500℃以上6.其它：灰锥模具、瓷砖；手电筒、兰色目镜、标准筛、秒表、研钵、灰锥托板四、实验方法1.灰样制备取粒度小于0.2mm的空气干燥基煤样，按GB212-91规定将其完全灰化，然后用研钵研细至0.1mm以下。
灰熔点测定方法
灰熔点煤灰是各种矿物质组成的混合物，没有一个固定的熔点，只有一个融化的范围，煤灰熔融性又称灰熔点。
灰熔点是固体燃料中的灰分，达到一定温度以后，发生变形，软化和熔融时的温度，它与原料中灰分组成有关，灰分中三氧化二铝、二氧化硅含量高，灰熔点高；三氧化二铁、氧化钙和氧化镁含量越高，灰熔点越低。
灰熔点计算公式如下：灰熔点（软化）t ═ 19 (Al2O3) + 15 (SiO2+Fe2O3) + 10 (CaO+MgO)+ 6 (Fe2O3+Na2O+K2O)灰熔点可以实测，即将灰分制成三角锥形，置于高温炉内加热，并观察下列温度。
开始变形温度T1：锥顶尖端复圆或锥体开始倾斜。
开始软化温度T2：锥尖变曲接触到锥托或锥体变成球形。
开始熔融温度T3：看不到明显形状，平铺于锥托之上。
原料灰熔点，是影响气化操作的主要因素。
灰熔点低的原料，气化温度不能维持太高，否则，由于灰渣的熔融、结块，各处阻力不一，影响气流均匀分布，易结疤发亮，而且由于熔融结块，还减少气化剂接触面积，不利于气化，因此，灰熔点低的原料，只能在低温度下操作。
煤灰熔融性是动力和气化用煤的重要指标。
煤灰是由各种矿物质组成的混合物，没有一个固定的熔点，只有一个熔化温度的范围。
煤灰熔融性又称灰熔点。
煤的矿物质成分不同，煤的灰熔点比其某一单个成分灰熔点低。
灰熔点的测定方法常用角锥法、见GB219-74。
将煤灰与糊精混合塑成三角锥体，放在高温炉中加热，根据灰锥形态变化确定DT（变形温度）、ST （软化温度）和FT（熔化温度）。
一般用ST评定煤灰熔融性。
中华人民共和国国家标准GB219—74代替GB219—63煤灰熔融性的测定方法中华人民共和国标准计量局发布1974 年1 1 月1 日实施中华人民共和国燃料化学工业部提出煤炭科学研究院北京煤炭研究所起草本标准适用于褐煤、烟煤、无烟煤、石煤、泥煤和焦炭灰熔融性的测定。
方法要点：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，测定它的三个熔融特征温度——变形温度(T1)、软化温度(T2)和流动温度(T3)。
5煤炭的灰熔融性测定
SDAF205
1.采用进口高清彩色摄像头，自动图像判断更准确。 采用进口高清彩色摄像头，自动图像判断更准确。 采用进口高清彩色摄像头 2.采用新型立式炉膛，保温、控温效果好，能耗低 采用新型立式炉膛， 采用新型立式炉膛 保温、控温效果好， 3.自动进样，避免热辐射和烫伤。 自动进样， 自动进样 避免热辐射和烫伤。
3、碳物质：灰分低于15﹪，粒度小于 碳物质：灰分低于15﹪ 1mm的无烟煤 石墨或其他碳物质。 1mm的无烟煤、石墨或其他碳物质。 的无烟煤、 4、煤灰熔融性标准物质：可用来检查试 煤灰熔融性标准物质： 验气氛性质的煤灰熔融性标准物质。 验气氛性质的煤灰熔融性标准物质。 5、气体：二氧化碳、氢气或一氧化碳。 气体：二氧化碳、氢气或一氧化碳。 6、刚玉舟：耐温1500℃以上，能盛足 刚玉舟：耐温1500℃以上， 够量的碳物质。 够量的碳物质。 7、灰锥托板：在1500℃下不变形，不 灰锥托板： 1500℃下不变形， 与灰锥发生反应，不吸收灰样。 与灰锥发生反应，不吸收灰样。
煤灰熔融性是动力用煤和气化用煤的一个重要的质 量指标。 量指标。煤灰的熔融温度可反映煤中矿物质在锅炉 中的动态， 中的动态，根据它可以预计锅炉中的结渣和沾污作 用。因此煤灰熔融性是指导锅炉设计和运行的一个 重要参数。一般认为， 重要参数。一般认为，煤灰的变形温度与锅炉轻微 结渣和其吸热表面轻微积灰的温度相对应； 结渣和其吸热表面轻微积灰的温度相对应；软化温 度与锅炉大量结渣和大量积灰的温度相对应； 度与锅炉大量结渣和大量积灰的温度相对应；而流 动温度则与锅炉中灰渣呈液态流动或从吸热表面滴 下和在燃料床炉栅上严重结渣的温度相关联。 下和在燃料床炉栅上严重结渣的温度相关联。在四 个特征温度中，软化温度用途较广， 个特征温度中，软化温度用途较广，一般都是根据 它来选择合适的燃烧或气化设备， 它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煤。 化设备类型来选择具有合适软化温度的原料煤。例 固态排渣燃烧或气化炉， 如，固态排渣燃烧或气化炉，就要求使用灰的熔融 温度较高的煤，否则锅炉内就容易结渣， 温度较高的煤，否则锅炉内就容易结渣，从而影响 锅炉正常操作或降低气化质量，严重者会造成事故， 锅炉正常操作或降低气化质量，严重者会造成事故， 而液态排渣则要求使用熔融温度低的煤。 而液态排渣则要求使用熔融温度低的煤。
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。
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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。