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淺談煤灰熔融性(煤灰熔點(diǎn))

2021-08-12 6196

淺談煤灰熔融性(煤灰熔點(diǎn))


1.煤灰熔融性(煤的灰熔點(diǎn))-- 煤灰的熔融性是指煤灰受熱時(shí)由固態(tài)向液態(tài)逐漸轉(zhuǎn)化的特性,

煤的灰熔融性是動力用煤高溫特性的重要測定項(xiàng)目之一。由于煤灰不是一個純凈物,它沒有嚴(yán)格意義的熔點(diǎn),

衡量其熔融過程的溫度變化,通常用三個特征溫度:即變形溫度(DT),軟化溫度(ST)、流動溫度(FT)。

這三個溫度代表了煤灰在熔融過程中固相減少,液相漸多的三點(diǎn),在工業(yè)上多用軟化溫度作為熔融性指標(biāo),稱為灰熔點(diǎn)。

因此煤灰熔融性和煤灰粘度是動力用煤的重重要指標(biāo),煤灰熔融性習(xí)慣上稱作煤灰熔點(diǎn),但嚴(yán)格來講,這是不確切的。因?yàn)槊夯沂嵌喾N礦物質(zhì)組成的混合物,這種混合物并沒有一個固定的溶點(diǎn),而僅有一個熔化溫度的范圍。開始熔化的溫度遠(yuǎn)比其中任一組分純凈礦物質(zhì)熔點(diǎn)為低。這些組分在一定溫度下還會形成一種共熔體,這種共熔體在熔化狀態(tài)時(shí),有熔解煤灰中其他高熔點(diǎn)物質(zhì)的性能,從而改變了熔體的成及其熔化溫度。煤灰的熔融性和煤灰的利用取決于煤灰的組成。煤灰成分十分復(fù)雜,主要有:

SiO2,A12O3,Fe2,CaO,MgO,SO3等,如下表所示:

       我國煤灰成分的分析   

灰分成分           含量(%)

 SiO2              15-60

 Al2O3             15-40

 Fe2O3             1-35

 CaO               1-20

 MgO               1-5

 K20+Na20          1-5

     煤灰成分及其含量與層聚積環(huán)境有關(guān)。我國很多煤層的礦物質(zhì)以粘土為主,煤灰成分則為SiO2,Al2O3為主,兩者總和一般可達(dá)5080%。在濱海沼澤中形成的煤層,如華北晚石紀(jì)煤層黃鐵礦含量高,煤灰中Fe2O3SO3含量亦較高;在內(nèi)陸湖盆地中形成的某些

第三紀(jì)褐煤的煤灰中CaO含量較高。

 試驗(yàn)資料表明,SiO2含量在4560%時(shí),煤質(zhì)灰熔點(diǎn)隨SiO2含量增加而降低;SiO2在其含量<45%或>60%時(shí),與灰熔點(diǎn)的關(guān)系不夠明顯。Al2O3在煤灰中始終起增高灰熔點(diǎn)的作用。煤灰中Al2O3的含量超過期30%時(shí),灰熔點(diǎn)1500灰成分中Fe2O3,CaO,MaO均為較

易熔組分,這些組分含量越高,煤炭灰熔點(diǎn)就越低?;胰埸c(diǎn)也可根據(jù)其組成用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。也可用我公司生產(chǎn)的灰熔點(diǎn)測定儀來測定?!?/span>

    2.、煤灰的熔融性對于煤粉固態(tài)排渣爐的爐膛結(jié)渣有密切關(guān)系:

    如灰熔融性溫度低,在爐膛高溫下熔融粘在爐膛受熱面上,冷卻后形成結(jié)渣。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),煤灰軟化溫度小于1350℃就有可能造成爐膛結(jié)渣。故煤粉固態(tài)排渣爐要求灰熔融性溫度高。

    煤灰熔融過程中DT-ST之間的溫度為軟化區(qū)間溫度,根據(jù)其范圍把灰分為長渣和短渣,一般認(rèn)為軟化區(qū)溫度大于200℃為長渣,小于100℃為短渣。通常短渣的煤易于結(jié)焦,燃用長渣的煤較為安全。

    3.、影響煤灰熔融性的因素:

    影響煤灰熔融性的因素主要是煤灰的化學(xué)組成和煤灰受熱時(shí)所處的環(huán)境介質(zhì)的性質(zhì):

 

    A、煤灰的化學(xué)組成比較復(fù)雜,通常以各種氧化物的百分含量來表示。其組成百分含量可按下列順序排列:SiO2,Al2O3,(Fe2O3+FeO),CaO,MgO,(Na2O+K2O)。這些氧化物在純凈狀態(tài)時(shí)熔點(diǎn)大都較高(Na2OK2O除外)。在高溫下,由于各種氧化物相互作用,生成了有較低熔點(diǎn)的共熔體。熔化的共熔體還有溶解灰中其他高熔點(diǎn)礦物質(zhì)的性能,從而改變共熔體的成分,使其熔化溫度更低。上列氧化物分為三類,此三類氧化物對煤灰的熔融性的影響如下:

    Al2O3 能提高灰熔點(diǎn),煤灰中三氧化二鋁含量自15%開始,煤灰熔融性溫度隨其含量增加而有規(guī)律的增加,煤灰中Al2O3含量大于40%時(shí),ST一般都超過1500℃;大于30%時(shí),ST也多在1300℃以上。當(dāng)三氧化二鋁含量高于25%時(shí),DTST 的溫差,隨其含量增加而變小。

    SiO2 對灰熔點(diǎn)的影響較復(fù)雜,主要看它是否與Al2O3結(jié)合成2SiO2.Al2O3,如煤灰中SiO2Al2O3的含量比為1.18(即2SiO2.Al2O3)時(shí),灰熔點(diǎn)一般較高。隨著該比值增加,灰熔點(diǎn)逐漸降低,這是由于灰中存在游離氧化硅。游離氧化硅在高溫下可能與堿性氧化物結(jié)合成低熔點(diǎn)的共晶體,因而使灰熔點(diǎn)下降。游離氧化硅過剩較多時(shí),卻可以使灰熔點(diǎn)升高。由于大多數(shù)煤灰的SiO2Al2O3的含量比值在1 4之間,所以煤灰中堿性氧化物的存在會降低灰熔點(diǎn)。

    堿性氧化物(Fe2O3+CaO+MgO+KNaO)一般此類氧化物能降低灰熔點(diǎn)。其中Fe2O3的影響較復(fù)雜,灰渣所處的介質(zhì)性質(zhì)不同而有不同影響,但總的趨勢是降低灰熔融性溫度。CaOMgO有減低灰熔點(diǎn)的助熔作用,且有利于形成短渣,但其含量超過一定值時(shí)(大約25% 30%),卻可以提高灰熔點(diǎn)。K2ONa2O能促進(jìn)熔點(diǎn)很低的共熔體的形成,因而使DT減低。

    B、在鍋爐爐膛中介質(zhì)的性質(zhì)可分為兩種:弱還原性介質(zhì)和氧化性介質(zhì)。介質(zhì)性質(zhì)不同時(shí),灰渣中的鐵具有不同的價(jià)態(tài)。在弱還原氣體介質(zhì)中,鐵呈氧化亞鐵(熔點(diǎn)1420);在氧化性介質(zhì)中呈氧化鐵(熔點(diǎn)1565℃)。氧化亞鐵容易與灰渣中的氧化硅形成低熔點(diǎn)的共熔體(FeSiO4),所以在弱還原性介質(zhì)中,灰熔點(diǎn),在氧化性介質(zhì)中,灰熔點(diǎn)要高一些。

    綜上所述,對于大多數(shù)煤灰SiO2含量較高,多呈酸性。在酸性灰渣中,堿性氧化物的存在起了降低灰熔融溫度的作用。

煤的灰熔點(diǎn)測定使用我公司生產(chǎn)的煤炭灰熔點(diǎn)測定儀

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