几种主要氧化物对神华煤灰灰熔点的影响
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]。
煤灰矿物组成对煤灰熔融特性的影响
煤灰矿物组成对煤灰熔融特性的影响摘要以神木西沟煤为煤样，研究了煤灰化学成分和灰熔融性的关系，考察了灰成分对煤灰熔融温度的影响，得出了提高煤灰熔点的最佳方法．实验结果表明，添加适量的氧化物会提高煤灰的熔融温度．要使灰软化温度超过１３５０℃，ＳｉＯ２的添加量至少４．０％，Ａｌ２Ｏ３的添加量至少２．０％，ＣａＯ的添加量至少２．０％．从工业生产实际出发，应考虑添加ＣａＯ，Ａｌ２Ｏ３或ＳｉＯ２，即添加廉价的高岭土、石灰石、蒙脱土之类的添加剂，进而扩大煤的使用范围．关键词煤灰，熔融温度，灰成分引言陕北地区是国内外少有的能源资源富集区，蕴藏着丰富的煤炭资源，但由于其生态环境脆弱，长期的能源开发引起了一系列的生态环境问题，严重影响和制约了陕北能源产业的可持续发展．［１］特别是陕北神木煤种煤质优良，素有“天然精煤”之称，是优良的动力用煤，也是良好的气化和液化用煤，但神木地区煤种灰熔点普遍较低，直接影响了市场销售及适用范围，煤灰熔融性已成为影响矿区经济效益的主要因素之一．因此，改变煤灰熔点，提高煤的适用范围迫在眉睫．根据煤灰化学成分中金属离子的离子势，可将氧化物分成两大类，即碱性氧化物（Ｆｅ２Ｏ３，ＭｇＯ，ＣａＯ，Ｎａ２Ｏ，Ｋ２Ｏ）和酸性氧化物（ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２）．［２，３］煤灰所处的气氛一定时，灰熔点与煤灰成分之间有一定的关系，灰中酸性氧化物的含量大于碱性氧化物含量时，煤灰熔融温度较高；相反，煤灰熔融温度较低．［４－７］因此，了解煤灰成分对灰熔点的影响，通过改变煤灰组成可以控制灰熔点．灰熔点没有一个固定值，包含变形温度（ＤＴ）、软化温度（ＳＴ）、半球温度（ＨＴ）和流动温度（ＦＴ）四个特征温度，一般用软化温度（ＳＴ）来表示灰熔点．本实验以神木西沟煤矿的煤为煤样，实验测量煤灰的ＳＴ为１２４７℃，煤灰的灰熔点较低，仅适用于液态排渣，限制了其适用范围．为了扩大煤的适用范围，本文主要研究灰成分对灰熔融性的影响，寻求提高神木煤灰熔融温度的方法，以满足当地动力用煤对灰熔点的要求．１实验部分１．１灰锥的制备将煤样在粉煤机中粉碎，再将其磨成小于０．２ｍｍ的煤粒，在马弗炉中灰化．将灰化后的煤灰用玛瑙研钵研细至０．１ｍｍ以下，用糊精溶液调制成可塑状，然后用小刀铲入灰锥模具中压成灰锥．用小刀将模内灰锥小心地推至玻璃板上，于空气中风干备用．１．２煤灰的化学成分及矿物组成的测定本实验采用Ｘ－射线衍射（ＸＲＤ）和电感耦合等离子体原子发射光谱（ＩＣＰ－ＡＥＳ法）相结合的方法分析煤灰的化学成分．将制好的灰锥加热到软化温度迅速取出，放入冷水中骤冷，取出晾干，在玛瑙研钵中研细，通过Ｘ－粉末衍射仪分析灰样的矿物组成，衍射条件为：Ｃｕ靶，管电流４０ｍＡ，管电压３６ｋＶ．在石墨坩埚中将灰化好的煤灰用硼氢化锂包裹好放在电垫板上加热，直至其熔化，在５０ｍＬ５％硝酸中溶解，取下冷却，转移至１００ｍＬ容量瓶中，用５％硝酸定容．通过ＸＲＤ的分析配制一系列标准溶液，配制好的溶液通过电感耦合等离子体原子发射光谱仪定量分析煤灰中主要化学成分的含量１．３煤灰熔融温度的测定用ＪＦＨＲ－３微机灰熔点测定仪，按照国标法ＧＢ／Ｔ２１９－１９９６《煤灰熔融性的测定方法》测定煤灰的熔点．２结果与讨论２．１煤灰组分的含量用ＩＣＰ－ＡＥＳ法定量分析煤灰的化学成分，煤灰中主要化学成分的含量见表１．表１煤灰中主要化学成分的含量（％＊）Ｆｅ２Ｏ３ＣａＯＫ２ＯＮａ２ＯＭｇＯＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３ＳＯ３ＴｉＯ２１２．２９１３．５８３．４４４．３５８．５３２９．４７１７．３９０．５２０．８１＊Ｐｅｒｃｅｎｔｏｆｗｅｉｇｈｔ．由表１可知，煤灰的主要成分为Ｆｅ２Ｏ３，ＣａＯ，ＭｇＯ，Ｋ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３以及少量的ＳＯ３和ＴｉＯ２．煤灰中碱性氧化物的含量为４２．１９％，酸性氧化物的含量为４８．１９％，而且煤灰中铁矿石的含量较高，因此煤灰的灰熔点较低．２．２灰成分对煤灰熔融性温度的影响煤灰由一些碱性氧化物和酸性氧化物组成，氧化物的含量直接影响灰熔融性温度．本实验主要研究了煤灰成分ＣａＯ，Ｆｅ２Ｏ３，ＭｇＯ，Ｎａ２Ｏ，Ｋ２Ｏ，ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３对煤灰熔融温度的影响．实验中各氧化物的加入量用加入的氧化物与原煤的质量比表示．２．２．１加入ＣａＯ对煤灰熔融温度的影响随着煤灰中ＣａＯ加入量的增加，煤灰熔融性温度呈先降后升的趋势．在ＣａＯ加入量较少时，煤灰熔融温度随ＣａＯ加入量的增加而降低ＣａＯ加入量为０．５％时，煤灰的熔融温度最低，ＳＴ为１２２４℃，降低２３℃，这是因为ＣａＯ能与ＳｉＯ２等形成低熔点的硅酸盐．随着煤灰中ＣａＯ加入量的增大，煤灰熔融温度呈升高的趋势，ＣａＯ加入量为２．０％时，煤灰的熔融温度超过１３５０℃，ＳＴ为１３５９℃，这是因为出现ＣａＯ单体，破坏了硅酸盐结构，形成高熔点的正硅酸钙，致使体系熔融性温度上升２．２．２加入Ｆｅ２Ｏ３对煤灰熔融温度的影响随着煤灰中Ｆｅ２Ｏ３加入量的增加，煤灰熔融温度呈先降后升的趋势．在Ｆｅ２Ｏ３加入量很少时，灰中Ｆｅ２Ｏ３起助熔剂的作用，易和其他化学成分反应生成低熔点化合物，故煤灰的熔融温度随Ｆｅ２Ｏ３加入量的增高而降低．但当Ｆｅ２Ｏ３加入量大于０．５％时，弱还原氛围中，灰中的Ｆｅ主要以ＦｅＯ的形态存在于煤灰中，ＦｅＯ单体是一种熔点很高的氧化物，所以引起煤灰的熔融温度升高．２．２．３加入ＭｇＯ对煤灰熔融温度的影响随着煤灰中ＭｇＯ加入量的增加，煤灰熔融温度呈先降低后上升的趋势．当ＭｇＯ加入量较少时，它主要起助熔剂的作用，煤灰的熔融温度会随着ＭｇＯ加入量的增加而降低，当ＭｇＯ加入量为２．０％时，煤灰的熔融温度最低，ＳＴ为１１７７℃，降低７０℃；随着ＭｇＯ加入量的继续增大，煤灰中出现ＭｇＯ单体，因为ＭｇＯ的熔点很高，所以ＭｇＯ加入量继续增加时，煤灰的熔融温度就会升高．２．２．４加入Ｎａ２Ｏ对煤灰熔融温度的影响随着煤灰中Ｎａ２Ｏ加入量的增加，煤灰熔融温度呈先降低后上升的趋势，Ｎａ２Ｏ的加入量为２．０％时，煤灰的熔融温度最低，ＳＴ为１０９８℃，降低１４９℃．当Ｎａ２Ｏ加入量较少时，灰中Ｎａ２Ｏ以游离形式存在于煤灰中，由于Ｎａ＋的离子势较低，能破坏煤灰中的多聚物，因此，能显著降低煤灰熔融温度；Ｎａ２Ｏ加入量大于２．０％后，大量的Ｎａ２Ｏ会以晶体的形式存在，会使煤灰的熔融温度升高．２．２．５加入Ｋ２Ｏ对煤灰熔融温度的影响随着煤灰中Ｋ２Ｏ加入量的增加，煤灰熔融温度呈先上升再降低后又上升的趋势．当Ｋ２Ｏ的加入量较少时，Ｋ２Ｏ与煤灰中其他氧化物逐渐生成高熔点的伊利石，因而灰熔点会升高；随着Ｋ２Ｏ加入量的增加，添加量超过２．０％后，少量的Ｋ２Ｏ以游离形式存在于煤灰中，Ｋ＋破坏了伊利石结构，煤灰熔融温度急速降低，Ｋ２Ｏ加入量在２．５％时，灰熔点最低，ＳＴ为１２３０℃；而后随着Ｋ２Ｏ加入量的增加，灰熔点又会上升，灰中出现了Ｋ２Ｏ晶体，使煤灰的熔融温度升高.２．２．６加入ＳｉＯ２对煤灰熔融温度的影响，随着煤灰中ＳｉＯ２加入量的增加，煤灰熔融温度呈先降低后上升的趋势．当ＳｉＯ２的加入量为２．０％时，煤灰的熔融温度最低，ＳＴ为１２０５℃，降低４２℃．ＳｉＯ２的加入量较少时，ＳｉＯ２会与硅酸盐作用产生低熔点的共熔物，从而导致熔点降低；ＳｉＯ２的加入量逐渐增大并超过２．０％时，灰熔融温度又呈上升趋势，ＳｉＯ２加入量为４．０％时，煤灰的熔融温度超过１３５０℃，ＳＴ为１３８４℃．大量的ＳｉＯ２会以晶体的形式存在，会使煤灰的熔融温度升高．２．２．７加入Ａｌ２Ｏ３对煤灰熔融温度的影响随着煤灰中Ａｌ２Ｏ３加入量的增加，煤灰熔融温度呈上升趋势．当Ａｌ２Ｏ３加入量为２．０％时，煤灰的软化温度超过１３５０℃，ＳＴ为１３７６℃．灰样的ＳＴ较低，主要是因为灰样中的Ａｌ２Ｏ３与其他氧化物形成低熔点的共熔物．添加Ａｌ２Ｏ３后，灰中没有剩余的其他氧化物与Ａｌ２Ｏ３作用，Ａｌ２Ｏ３以游离态的形式存在于灰中，Ａｌ２Ｏ３是高熔点的氧化物，因此随着Ａｌ２Ｏ３加入量的增加，灰中游离态的Ａｌ２Ｏ３增多，灰熔点升高．３结论１）煤中添加适量的碱性氧化物，可使煤的灰熔点降低，随着碱性氧化物加入量的继续增大，又会使煤灰熔融温度升高，但各碱性氧化物对灰熔点的影响程度不同没有剩余的其他氧化物与Ａｌ２Ｏ３作用，Ａｌ２Ｏ３以游离态的形式存在于灰中，Ａｌ２Ｏ３是高熔点的氧化物，因此随着Ａｌ２Ｏ３加入量的增加，灰中游离态的Ａｌ２Ｏ３增多，灰熔点升高．２）煤中添加酸性氧化物ＳｉＯ２时，开始灰熔点降低，当ＳｉＯ２的添加量超过２．０％时，灰熔融温度呈上升趋势．ＳｉＯ２加入量为４．０％时，ＳＴ为１３８４℃，可满足固态排渣对灰熔点的要求．３）酸性氧化物Ａｌ２Ｏ３加入量为２％时，ＳＴ超过１３５０℃，继续加入，会使灰熔点持续升高．４）对于神木煤灰这样低熔点的灰，因工业生产的需求要提高其熔点时，首先考虑添加ＣａＯ，Ａｌ２Ｏ３或ＳｉＯ２，即添加廉价的高岭土、石灰石和蒙脱土之类的添加剂参考文献［１］谢秀英，王明华，张小民．关于陕北能源开发问题的研究［Ｊ］．陕西经贸学院学报，１９９７（３）：１－７．［２］ＨｕｇｇｉｎｓＦＥ，ＫｏｓｍａｃｋＤＡ，ＨｕｆｆｍａｎＧＰ．ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎＢｅｔｗｅｅｎＡｓｈ－ｆｕｓｉｏｎＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓａｎｄＴｅｒｎａｒｙＥｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍＰｈａｓｅＤｉａｇｒａｍｓ［Ｊ］．Ｆｕｅｌ，１９８１，６０（７）：５７７－５８４．［３］张德祥，龙永华，高晋生等．煤灰中矿物的化学组成与灰熔融性的关系［Ｊ］．华东理工大学学报，２００３，２９（６）：５９０－５９４．［４］许志琴，于戈文，邓蜀平等．助熔剂对高灰熔点煤影响的实验研究［Ｊ］．煤炭转化，２００８，３１（１）：８０－８２．［５］ＶａｓｓｉｌｅｖＳＶ，ＫｕｎｉｈｉｒｏＫ．ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＭｉｎｅｒａｌａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＣｏａｌＡｓｈｅｓｏｎＴｈｅｉｒＦｕｓｉｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］．ＦｕｅｌＰｒｏｃｅｓｓ－ｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９５，４５（１）：２４－２７．［６］姚星一．煤灰熔点与化学成分的关系［Ｊ］．燃料化学学报，１９６５，６（２）：１５１－１６１．［７］李继炳，沈本贤，赵基钢等．镁基助熔剂对刘桥二矿混煤灰熔融特性的影响［Ｊ］．煤炭转化，２００９，３２（２）：３７－４０。
煤灰化学组成与煤灰熔融温度关系的探讨
煤灰化学组成与煤灰熔融温度关系的探讨作者：张雷来源：《中国新技术新产品》2014年第05期摘要：煤灰化学组成是影响煤灰熔融温度的关键因素。
煤灰中各化学组成随着含量升高多数使煤灰熔融温度先降低后升高，一些低含量煤灰化学组成对煤灰熔融温度也有较大影响。
增加煤质数据积累量、全面考虑影响煤灰熔融温度的因素、提高化学组成测量的精确度再利用多次优化拟合可以获得准确度高、适用性好的回归公式。
关键词：煤灰；化学组成；煤灰熔融温度中图分类号：TO53 文献标识码：A1 概述煤灰是煤中矿物质在较高温度下氧化分解的产物，煤灰中化学组成是一项重要的煤质数据。
根据煤灰化学组成可以大致推测煤中矿物质组成，初步判断煤灰熔融性以及煤对燃烧室的腐蚀程度。
因此，为了满足工业生产中不同工艺对煤灰熔融温度的要求，进行煤灰化学组成与煤灰熔融温度的关系研究是十分必要的。
2 煤灰化学组成对煤灰熔融温度的影响煤灰化学组成常以各种氧化物的形式表示这些物质的性质、相对含量以及高温条件下的相互作用决定了煤灰熔融特性。
按照其自身性质等属于酸性氧化物，碱性氧化物，熔点较低。
一般情况下酸性氧化物含量高，使得煤灰熔融温度相对较高，但是每种氧化物对煤灰熔融温度的影响却不同。
单煤灰熔融温度也并非随碱性氧化物的增多而单调降低。
2.1 酸性氧化物对煤灰熔融温度的影响2.1.1 SiO2煤灰中SiO2含量一般在30%-70%范围内变化。
煤灰熔融时起到一定程度的助熔作用。
不考虑其他组成的影响，煤灰熔融温度随SiO2含量增多呈降低趋势，但随着SiO2含量的进一步上升超过一定比例煤灰熔融温度又有上升趋势。
若煤灰中碱性组分含量较高，SiO2的助熔作用更明显。
煤灰中Fe2O3含量一般在5%-15%之间。
对煤灰熔融温度的影响与所处气氛有关，氧化性气氛中以Fe2O3形态存在，弱还原性气氛中以Fe2+形式存在，无论以哪种形式存在均可以降低煤灰熔融温度，但在弱还原性气氛下助熔效果最显著，因为Fe2+易于与SiO2形成低共熔点化合物，降低煤灰熔融温度，而以Fe原子形态存在时对煤灰熔融温度的影响界于前两者之间。
浅谈煤灰熔融性(知识产权归于作者所有,非上传者)
浅谈煤灰熔融性2007-11-27 11:47:06国际煤炭网网友评论煤灰的熔融性是指煤灰受热时由固态向液态逐渐转化的特性，煤灰的熔融性是动力用煤高温特性的重要测定项目之一。
由于煤灰不是一个纯净物，它没有严格意义的熔点，衡量其熔融过程的温度变化，通常用三个特征温度：即变形温度（DT），软化温度（ST）、流动温度（FT）。
这三个温度代表了煤灰在熔融过程中固相减少，液相渐多的三点，在工业上多用软化温度作为熔融性指标，称为灰熔点。
一、煤灰的熔融性对于煤粉固态排渣炉的炉膛结渣有密切关系：如灰熔融性温度低，在炉膛高温下熔融粘在炉膛受热面上，冷却后形成结渣。
根据运行经验，煤灰软化温度小于1350℃就有可能造成炉膛结渣。
故煤粉固态排渣炉要求灰熔融性温度高。
煤灰熔融过程中DT-ST之间的温度为软化区间温度，根据其范围把灰分为长渣和短渣，一般认为软化区温度大于200℃为长渣，小于100℃为短渣。
通常短渣的煤易于结焦，燃用长渣的煤较为安全。
二、影响煤灰熔融性的因素：影响煤灰熔融性的因素主要是煤灰的化学组成和煤灰受热时所处的环境介质的性质：一、煤灰的化学组成比较复杂，通常以各种氧化物的百分含量来表示。
其组成百分含量可按下列顺序排列：SiO2，Al2O3，（Fe2O3+FeO），CaO，MgO，（Na2O+K2O）。
这些氧化物在纯净状态时熔点大都较高（Na2O和K2O除外）。
在高温下，由于各种氧化物相互作用，生成了有较低熔点的共熔体。
熔化的共熔体还有溶解灰中其他高熔点矿物质的性能，从而改变共熔体的成分，使其熔化温度更低。
上列氧化物分为三类，此三类氧化物对煤灰的熔融性的影响如下：Al2O3 能提高灰熔点，煤灰中三氧化二铝含量自15%开始，煤灰熔融性温度随其含量增加而有规律的增加，煤灰中Al2O3含量大于40%时，ST一般都超过1500℃；大于30%时，ST也多在1300℃以上。
当三氧化二铝含量高于25%时，DT与ST 的温差，随其含量增加而变小。
煤灰中化学成分对熔融和结渣特性影响的探讨(1)(1)
作者简介: 张堃(1981),男,浙江大学热能工程研究所在读硕士研究生,研读方向为锅炉结渣控制及结渣机理。
煤灰中化学成分对熔融和结渣特性影响的探讨张 堃,黄镇宇,修洪雨,杨卫娟,周俊虎,岑可法(浙江大学,浙江杭州 310027)[摘 要] 煤灰中化学成分对煤灰的熔融和结渣特性的影响比较复杂。
采用SiO 2、Al 2O 3、Fe 2O 3、CaCO 3、Na 2CO 3等化学品替代煤灰中的化学成分,通过人工控制灰样的成分和含量的变化,用XRD 等测试手段,结合渣样的抗剪切强度加以分析,探讨煤灰中化学成分对熔融行为和结渣特性的影响规律。
[关键词] 煤灰;灰成分;剪切强度;熔融;结渣;化学成分[中图分类号]TK16 [文献标识码]A [文章编号]10023364(2005)12002704锅炉炉内结渣问题长期困扰电厂的运行,其中煤灰的熔融特性是影响炉内结渣的主要因素之一,而煤灰的熔融特性又受煤灰成分的影响,本文尝试用可控制成分和含量的人工灰样替代煤灰进行结渣研究。
1 试验依据和方法1.1 试验依据煤中矿物质主要有石英(SiO 2)、白云石(CaCO 3 Mg CO 3)、方解石(CaCO 3)、黄铁矿(FeS 2)以及高岭石(Al 2O 3 2SiO 2 2H 2O)等。
试验表明[1],煤中矿物成分在800 之前主要发生的化学反应有:(1)白云石受热分解CaCO 3 M gCO 3→Mg O+CaO+2CO 2(1)(2)方解石受热分解CaCO 3→CaO+CO 2(2)(3)高岭石失水转变成为偏高岭石Al 2O 3 2SiO 2 2H 2O →A l 2O 3 2SiO 2+2H 2O (3)矿物间的反应几乎没有。
当温度高于900 后偏高岭石还会分解为无定形的Al 2O 3和SiO 2[2]。
同时,众多结渣机理试验所用的高温灰化煤灰中,Fe 元素以Fe 2O 3形式存在,转化过程为:黄铁矿(FeS 2)→磁黄铁矿(Fe 1-x S,其中x =0~0.2)→磁铁矿(Fe 3O 4)→赤铁矿(Fe 2O 3)[3]。
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。
不同添加剂对煤灰熔融性的影响研究
不同添加剂对煤灰熔融性的影响研究添加剂作为改善煤灰熔融性的一种手段，已经得到了广泛的应用。
然而，不同的添加剂会对煤灰的熔融性产生不同的影响，因此需要进行深入研究。
一、氧化物类添加剂对煤灰熔融性的影响1. 硅酸钙、碳酸钙等碱性氧化物碱性氧化物可以中和煤灰中的酸性氧化物，从而降低煤灰的熔点。
大量的实验表明：碳酸钙可以显著降低煤灰的熔点，使生成可滴落的球形煤灰微粒。
硅酸钙和氧化钠等碱性氧化物同样具有类似的效果，但硅酸钙只有在与氧化铁的存在下才能发挥最大的作用。
此外，由于碱性氧化物容易形成低熔点的玻璃相，因此在提高煤灰抗结渣能力方面有一定的缺陷。
2. 氧化镁、氧化铝等酸性氧化物酸性氧化物可以通过与煤灰中的碱性氧化物反应，形成难熔的物质，从而提高煤灰的熔点。
实验结果表明，在氧化鎂存在下，煤灰的熔点可以提高20℃左右；在氧化铝存在下，煤灰的熔点可以提高40℃左右。
不过，值得注意的是，酸性氧化物往往会加重结渣问题，因为它们很难与其他化学物质进行反应，从而增加了煤灰的黏附性。
二、空气级配燃烧对煤灰熔融性的影响空气级配燃烧是指在燃烧时控制空气的分配比例，以调节燃烧室内氧气的浓度，从而改变燃烧过程的条件。
在实验中，发现当空气级配比例为30%时，煤灰的熔点最低，为1180℃左右；当空气级配比例为50%时，煤灰的熔点最高，可达1370℃左右。
这是因为空气级配比例的不同，会改变煤燃烧时的化学反应速率和反应程度，从而导致煤灰生成物质组成的差异，进而影响煤灰的熔点。
三、有机添加剂对煤灰熔融性的影响1. 氨水氨水是一种常用的有机添加剂，它可以与煤灰中的硫酸盐反应，从而减少硫酸盐的数量，进而减少煤灰的熔点。
实验结果表明，在燃烧过程中加入适量的氨水，可以使煤灰的熔点降低50℃左右。
2. 糖类糖类可以通过与煤灰中的氧化钙、氧化铝等形成玻璃相，从而降低煤灰的熔点。
实验结果表明，在燃烧过程中加入适量的葡萄糖，可以使煤灰的熔点降低30℃左右。
CaO对神华煤灰熔融性的影响
图 ４ Ｃ Ｃ ｈ 的 加 入 量 与 模 拟 煤 灰 熔 点 的关 系 ａ（
２ ３ Ｃ Ｏ 对灰 熔点 的影 响 ． ａ
为更 好地 了解 单一 的 Ｃ Ｏ对 灰 熔点 的影 响 ， ａ 保持 其 它组 分 的含量不 变 ， 节 Ｃ Ｏ 的 含 量从 ０ ５ 调 ａ ～４ ％进
从 图 中可 以看 出 ，煤 灰 中 Ｃ Ｃ ａ Ｏ。的 加 入 量 少 于 ２ 时 ， ５ 灰熔 点低 于 １３ ０℃ ， ０ 当加 入量 大 于 ２ 以上 ５ 时 ， 熔 点都能 超过 １３ ０℃ ， 灰 ０ 由此 确定 煤 灰 中添 加 的
赠
加入 量 在 ２ ～ ２ （ ａ 的 加 入 量 为 １ ． ～ ３ ５ ＣＯ ２４
１． ） ３ ４ 可使灰 熔点 达 到 １３ ０ ｏ ０ Ｃ。可 以看 出 ， 样 的 这
添加量 是 比较少 的 ， 本身 神华 煤 的灰分 也是 比较小 的 ，
所 以减 轻 了后 面处理 煤渣 的工 作 。
％
Ｃ Ｃ ＮａＣ ａ Ｏ３ ｚ Ｏ３ ４ ． ２４ ７ ６ ．５
Ⅲ瑚 ｍ
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２ ２ 神华煤 灰和模 拟 煤灰 的熔 融温 度 ． 为了保证 模拟 煤 灰 的可 靠 性 ， 别进 行 了 神华 煤 分 灰 和 模 拟 煤 灰 的 ４个 特 征 温 度 的试 验 以作 对 比 （ 图
ＣＣ ａ Ｏ。的 最 少 量 为 ２ ～ ３ （ ａ 的 加 入 量 为 ５ ０ ＣＯ
行 配灰 ， 进行灰 熔 点 的 测量 。Ｃ Ｏ 含 量 与 灰 溶 点 的关 ａ
系 曲线如 图 ２ 示 。 所
１ ． ～１ ． ） 模 拟 煤 灰 中 的 Ｃ Ｃ 。的加 入 量 少 ３４ ６１ ； ａＯ 于 ２ ％时灰熔 点低 于 １３ ０℃ ， ３ ０ 当加入 量 大 于 ２ 时 ３ 灰熔 点大 于 １３ ０℃ ， ０ 由此 确 定模 拟 煤 灰 中 Ｃ ＣＯ ａ 。的