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。
GB/T 219测定方法
• 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。
试剂和材料 糊精溶液：糊精（化学纯）10g溶于100mL蒸馏水中，配成100g/L溶液。 氧化镁：工业品，研细至粒度小于0.1mm。 碳物质：灰分低于15%，粒度小于1mm的石墨或其他碳物质。 标准物质：可用来检查试验气氛性质的煤灰熔融性标准物质。 氢气或一氧化碳。 刚玉舟（图2）：耐温1500℃以上，能盛足够量的碳物质。
影响灰熔融性测定因素
• （1）煤灰粒度大小 煤灰粒度小，比表面积大，颗粒之间接触的机率也高，同时，还具
有较高的表面活化能，因此，同一种煤灰，粒度小的比粒度大的熔融性 温度低。例如某种煤的煤灰的软化温度在粒度小于600μm 时为1175℃； 粒度小于250μm时为1165℃；粒度小于75μm时为1140℃。 • （2）升温速度
应经常用标准物质检查弱还原性实验气氛。
测定步骤
(8) 对照试验各特征温度图像，观察确认试验测试结果正确后，记录 正确的试验结果。实验结束后，系统自动降温。温度降至800℃可以关闭计 算机和测试仪主机电源开关，但不要拔掉测试仪主机电源，让风扇继续开半 个小时左右，以利于仪器散热，延长其使用寿命。如果要进行第二次实验， 需等到炉温降到200℃以下 。
煤灰熔融性分析的目的
• 液体排渣：如气化炉，它要求灰熔点在一定的区间内，一般灰熔 点低比较好，且变形温度与流动温度差值大好。德士古气化炉要 求灰熔点流动温度小于1250℃，壳牌气化炉与东方炉一般要求灰 熔点流动温度在1250℃～1500℃范围内。灰熔点流动温度过低， 熔渣黏度小不易挂渣而无法保护水冷壁，灰熔点流动温度过高， 熔渣无法呈液体状态流出而堵住排渣口，同时要求炉渣是玻璃型 的长渣。也就是变形温度与流动温度差值大好。
煤的灰熔融性测定
术语和目的 测定方法 日常维护 影响灰熔融性测定因素
2020/5/19
术语和目的
定义 煤灰熔融性(又称灰熔点) ：
在规定的条件下，得到的随加热升温而变化的煤灰变形、 软化、呈半球和流动特征物理状态称为灰熔融性，用特征物理 状态时所对应的特征温度来表示，即变形温度、软化温度、半 球温度、流动温度。
灰锥托板：在1500℃下不变形，不与灰锥发生反应，不吸收灰样。
可溶性淀粉（工业用）。 玛瑙研钵。
• 灰锥编号
仪器设备
仪器设备
➢ 工作原理
✓ 符合GB/T 219-2008<<煤灰熔融性的测定方法>>； ✓ 采用CCD摄像头实时记录整个实验过程中灰锥的变换情况，利用
图像识别技术判断灰锥的变形、软化、半球、流动四个形态； ✓ 同步记录四个特征形态出现时的温度和图像，实现了煤灰熔融
• 软化温度 ST：灰锥当前宽度与高度的比值乘以100大于或等于软化（ 宽/高如设置值90）的值时，系统将确认当前温度为软化温度。
• 半球温度 HT：灰锥当前宽度与高度的比值乘以100大于或等于半球（ 宽/高如设置值255）的值时，系统将确认当前温度为半球温度。 • 流动温度 FT：灰锥在900℃时的初始高度与当前高度的比值乘以100大 于或等于流动（初高/终高如设置值1550）的值100时，系统将确认当前温 度为流动温度。
一种是封碳法，它是将一定量的木碳、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，产生还原气体（CO、H2、CH4）；
另一种是直接通入还原气体CO法。
煤灰熔融性分类
根据灰熔融性温度的高低，通常把煤灰分成易熔、中等 熔融、难熔和不熔四种，其熔融温度范围大致为： • 易熔灰--ST值在1160℃以下； • 中等熔融灰--ST值在1160～1350℃之间； • 难熔灰--ST值在1350～1500℃之间； • 不熔灰--ST值则高于1500℃。
炉管处的石英镜片擦干净。 ✓ 如镜片模糊严重，可采用煤灰等物加水擦洗，但不能用砂纸等画伤
镜片表面。
日常维护
2、灰锥图像的位置是否符合要求，是仪器正常工作的必要条件。影响 它的主要部件有计数光槽、分度盘、反射镜、摄像头等的相对位置。当 一次调好后，请将相关部件固定好。 3、如果采用弱还原性气氛测试，则高温炉的气密性将直接影响测试结 果。请定期检查前、后炉管处和送样机构的高温密封圈。 4、如采用封碳法实验弱还原性气氛，应注意碳物质的重量和种类。碳 物质要选质量好的， 以免产生烟雾。
2020/5/19
煤灰熔融性的含义
（1）熔融性是一个熔化温度的范围。它用变形温度、软化温度、半 球温度、流动温度四个特征温度表示。煤灰是由各种矿物质组成的 混合物，它不是纯单一的化合物，因此是一个熔化温度的范围而不 是一个固定的熔点。
一般来说，煤灰由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3、Na2O、 k2O、TiO2、P2O5、Mn3O4、V2O5等组成，其中SiO2（熔点1625℃）、 Al2O3（熔点2050℃）、Fe2O3（熔点1565℃）三项通常高达90％以上。 煤的灰熔点的高低主要取决于煤灰的化学组成及其结构。
性的自动判断。
仪器设备
（1）取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样，按GB／T 212－2001规定将其 完全灰化，然后用玛瑙研钵研细到0.1mm以下。
（2） 取l～2g煤灰放在瓷板或玻璃板上，用数滴糊精溶液湿润并调成 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 心推至瓷板或玻璃板上在空气中或60℃下干燥备用 。
若在软化温前200℃左右，急剧升温比缓慢升温所测出的软化温度 高。当升温速度缓慢时，煤灰中化学成分间相对有时间进行固相反应， 因此，软化温度点相对在较低温度出现。
影响灰熔融性测定因素
• （3）气氛性质
煤灰的熔融性温度受气氛性质的影响最为显著，特别是含铁量大的 煤灰更为明显。因此要定期检查炉内气氛的性质。 参比灰锥法：先选取具有氧化和弱还原性两种气氛下的煤灰熔融性温度 的标准煤灰，制成灰角锥，而后置于炉中，按正常操作测定其四个特征 温度，即变形温度（DT），软化温度（ST），半球温度（HT），流动温 度（FT）。当实测的软化温度（ST），半球温度（HT），流动温度（ FT）与弱还原性气氛下的标准值相差不超过50℃时，则认为炉内气氛为 弱还原性。如果超过50℃，则要根据实测值与氧化气氛或弱还原性气氛 下的相应标准值的接近程度及封碳物质的氧化情况判断炉内气氛性质。
（3）用糊精溶液将少量氧化镁或灰锥相同的灰样调成糊状，用它将灰 锥固定在灰锥托板的三 角坑内，并使灰锥垂直于底面的侧面与托板表面 垂直。
糊精溶液：称取1克糊精粉、量取10毫升去离子水进行配置。 （4）按顺序接通仪器、计算机电源（包括加热用的电源开关）。
测定步骤
（5）双击电脑桌面上的“灰熔融性测试仪”图标，选择登录账号和密码 （默认用户名“admin”，密码“123456”），点击“登录”进入软件。
⑵明确的测定条件： ➢ 采用角锥法； ➢ 表明测定时样品所处的气氛条件（有弱还原性气氛和氧化性气氛）。 • 一般试验室采用的是弱还原性气氛：工艺生产一般都由CO、H2、CH4
、CO2和O2为主要成分形成的弱还原性气氛，所以煤灰熔融性温度测定 一般也在与之相似的弱还原性气氛中进行。 • 弱还原性气氛的控制方法：
精密度
熔融特征温度
DT ST HT FT
精密度
重复性限/℃
再现性临界差/℃
60
—
40
80
40
80
40
80
日常维护
1、图像的清晰程度是该仪器准确判断各特征温度的前提条件。 ✓ 影响图像清晰度的主要因素有摄像机、石英镜片的表面模糊情况。 ✓ 当采用封碳法时很容易使镜片变脏，因此建议每次实验前将仪器后