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文檔簡介
1、實(shí)際操作中,影響灰熔融性準(zhǔn)確度的幾個因素劉曉芳東北煤田地質(zhì)局沈陽測試研究中心遼寧沈陽110016【摘要】 煤灰熔融性溫度測定結(jié)果受多方面因素影響,在保證試驗(yàn)溫度測量、升溫速度 和托板材料都符合要求的情況下,減少由于灰錐樣品制作不均勻,爐膛內(nèi)煙霧引起的觀察問 題等,則會得到更科學(xué)、準(zhǔn)確的結(jié)果。【關(guān)鍵詞】煤灰熔融性煤質(zhì)分析影響因素煤灰成分研磨特異性變化爐膛氣氛1.前提:煤灰熔融性是指煤灰在高溫條件下軟化、熔融、流動時(shí)的溫度特 性,是動力用煤和氣化用煤的重要性能指標(biāo)。通常煤灰熔融性采用角 錐法進(jìn)行測定,即將煤灰中加入糊精,制成三棱錐形狀的灰錐,放入 灰熔融性測定儀,在一定氣氛下加熱,觀察在加熱過程中
2、灰錐的變形 情況,依此確定煤灰熔融性。在煤質(zhì)學(xué)中,煤灰熔融性是煤質(zhì)分析指標(biāo)之一?;胰廴谛缘偷拿?種,在燃燒時(shí)易結(jié)焦。無論電廠鍋爐,還是煤氣化爐的設(shè)計(jì)工作,都 必須認(rèn)真研究灰熔融性溫度,其值大小與爐膛結(jié)渣有密切關(guān)系,并且 對用煤設(shè)備的燃燒方式及排渣方式的選取影響重大。煤灰熔融性高低主要取決于煤灰成分的組成比例,而對于四個特 征溫度的判斷直接決定結(jié)果的準(zhǔn)確性。煤灰的熔融特性不僅與灰的成分有關(guān),還與燃燒過程中灰中各成 分之間的相互作用有關(guān)?;胰廴谛詼囟戎饕Q于煤中的礦物組成、 其氧化物的成分和配比及燃燒氣氛等。為了實(shí)現(xiàn)控制煤灰熔融性溫度 的目的,以適應(yīng)不同排渣方式的燃燒、氣化技術(shù)或擴(kuò)大煤種的適用范
3、 圍,對其進(jìn)行深入研究顯得尤為必要。對高熔融灰特征溫度的判定根據(jù)灰熔融性溫度的高低,通常把煤灰分為易熔、中等熔融、難 熔和不熔四種,其熔融溫度范圍大致為: 易熔灰ST值在1160C以下;中等熔融灰ST值在11601350C之間;難熔灰ST值在13501500C之間;不熔灰ST值則高于1500C。一般把ST值為1350C作為鍋爐是否易于結(jié)渣的分界線,灰熔融 性溫度越高,鍋爐越不易結(jié)渣,反之,結(jié)渣越嚴(yán)重。煤灰一般呈灰白色時(shí),灰的熔融性就會比較高,這就是我們常說 的高熔融灰,即難熔灰。在日常工作中有時(shí)會觀察到一些高熔融灰在 溫度不太高時(shí)就發(fā)生了錐尖彎曲,但是側(cè)棱與錐尖都未變圓或光滑, 側(cè)棱依舊棱角分
4、明,有的測試者就會把此時(shí)溫度判定為DT,但有時(shí) 直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束(即爐溫達(dá)到150OC),也未出現(xiàn)其他三個溫度的特 征,或者其他三個溫度特征都非常高,違背了四個特征溫度的相互關(guān) 系。那么我們在觀察時(shí)就要注意,只有側(cè)棱與錐尖彎曲并變光滑時(shí)才 可判定為DT。所以應(yīng)該在灰錐剛剛發(fā)生變化時(shí),多觀察,仔細(xì)記錄, 然后再依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行判斷是否可以判定為DT,這樣才能對灰熔 融性做出科學(xué)、客觀的判定。對FeO含量較高的灰熔融性測定 2 3含鐵較高的灰一般呈紅色。在弱還原性氣氛下,鐵以FeO的形態(tài) 存在,與其他價(jià)態(tài)的鐵(Fe Fe)相比,F(xiàn)eO的熔點(diǎn)最低,為1420C, 而且具有最強(qiáng)的助熔效果。FeO與某些礦物
5、質(zhì)之間會產(chǎn)生低熔點(diǎn)的共 熔物,因而使煤灰熔融性溫度降低。當(dāng)煤灰中Fe2O3含量較高時(shí),會 降低灰熔融性溫度,且在弱還原性氣氛下(FeO )更為顯著。但還有一 點(diǎn)容易被測試者忽略:因?yàn)镕e2O3在煤灰樣中分布不均勻,即使煤樣 已被磨細(xì)至粒度W0.2mm,依照國標(biāo)規(guī)定制成的灰樣中,F(xiàn)e2O3分布也 不均勻,致使在測定的過程中,觀察到的試樣出現(xiàn)鼓泡及其他特異的 變化特征,而無法根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定來判定其特征溫度,這樣就會使我們 在判定灰熔融性特征溫度上出現(xiàn)很大的偏差。例:樣品1灰成分SiO 2A12O3FeO 2 3CaOMgOTiO 2SO3含量44.6621.9219.153.951.180.922.
6、25灰熔融性特征溫度DTSTHTFT研磨前變化特征研磨后變化特征.4J 1樣品2灰成分SiO 2A12O3FeO 2 3CaOMgOTiO 2SO3含量33.8926.3121.396.421.790.565.17灰熔融性特征溫度DTSTHTFT研磨前變化特征Ao研磨后變化特征/?J L所以我們在制作灰錐前應(yīng)把灰樣仔細(xì)研磨,然后充分混勻,再進(jìn) 行灰錐的制作,測定時(shí)才能準(zhǔn)確的判定灰熔融性的各個特征溫度。爐膛內(nèi)氣氛的控制因?yàn)樵趯?shí)際工業(yè)用鍋爐的燃燒過程中,一般都是在由CO、H2、 ch4和CO2為主要成分的弱還原性氣氛中進(jìn)行。所以我們在實(shí)驗(yàn)室中常 用的測定灰熔融性特征溫度的氣氛是弱還原性氣氛。弱還原
7、性氣氛的 控制方法主要是封碳法:a.對氣疏的高剛玉管爐膛:在爐內(nèi)剛玉舟中 央放置15-20g石墨粉,兩端放置30-40g無煙煤;b.對氣密的高剛玉 管爐膛:在剛玉舟中央放置5-6g石墨粉。在試驗(yàn)過程中,不同數(shù)量的碳物質(zhì)在不同溫度下會生成不同量 的一氧化碳和二氧化碳。在爐膛內(nèi),1100C以下時(shí),一氧化碳與二氧 化碳含量處于一定的比例:當(dāng)VCO:VCO21時(shí),為強(qiáng)還原性氣氛;VCO:VCO2 el, VO20.5%時(shí),為弱還原性氣氛,化學(xué)反應(yīng)式如下:C+O =CO2CO+O =CO22因?yàn)橛梅馓挤刂茽t內(nèi)氣氛時(shí),隨著溫度的升高,爐內(nèi)一氧化 碳含量也會不斷增加,爐內(nèi)環(huán)境氣氛也相應(yīng)有所變化。所以在試驗(yàn)
8、過 程中,我們需要用標(biāo)準(zhǔn)錐法來判定爐內(nèi)氣氛,這就需要我們不斷調(diào)整 剛玉舟內(nèi)所放碳物質(zhì)的數(shù)量,來確定弱還原性環(huán)境實(shí)際所需碳物質(zhì)的 量。但在實(shí)際操作中,用石墨粉調(diào)節(jié)氣密的高剛玉管爐膛中的氣氛 時(shí),會放置較多量的石墨粉,因此在高溫時(shí)爐膛內(nèi)會生成過多煙霧, 從而影響特征溫度判斷。所以,在用氣密剛玉管調(diào)試時(shí),應(yīng)加適量石 墨粉和無煙煤來進(jìn)行氣氛調(diào)節(jié),防止煙霧過多影響結(jié)果的判斷。結(jié)論目前測定煤灰熔融性特征溫度,主要還是目視判斷,而煤灰的四 個特征溫度主要是根據(jù)實(shí)驗(yàn)的形態(tài)變化來判斷,所以針對特殊的樣 品,如:高熔融灰特征溫度的判定、Fe2O3含量較高的灰熔融性判定, 都要根據(jù)實(shí)際情況來判定各個特征溫度,具體情
9、況具體分析。而對于高溫下爐膛內(nèi)會生成過多煙霧而影響判斷的問題,我們應(yīng) 該在實(shí)驗(yàn)過程中通過調(diào)節(jié)石墨粉與無煙煤的比例來解決,既保證測定 氣氛是弱還原性氣氛,又可以防止?fàn)t膛內(nèi)生成過多煙霧。在日常工作中,某些灰錐可能達(dá)不到GB/T219-2008中所規(guī)定的 特征溫度:如有的灰錐明顯縮小或縮小而實(shí)際不熔,仍維持一定輪廓; 有的灰錐易產(chǎn)生膨脹或鼓泡,而鼓泡一破就消失了;有的灰樣因未充 分磨細(xì)、混勻,造成各成分在灰錐中分布不均勻,也在觀察特征溫度 時(shí)出現(xiàn)不易判斷等問題,所以我們不僅要依據(jù)煤灰熔融性的測定方 法(GB/T219-2008)中提供的灰熔融特征示意圖來進(jìn)行相應(yīng)的判斷, 也要多根據(jù)實(shí)際情況:多觀察,仔細(xì)記錄,才能做出科學(xué)、客觀的判 定?!咀髡吆喗椤縿苑忌?973.2.18,1994年7月畢業(yè)于山東大學(xué)物理系應(yīng)用電子專業(yè),2008 年畢業(yè)于遼寧省工程技術(shù)大學(xué)地質(zhì)工程專
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