實際操作中,影響灰熔融性準確度的幾個因素

1、實際操作中，影響灰熔融性準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、準確的結(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、流動時的溫度特 性，是動力用煤和氣化用煤的重要性能指標。通常煤灰熔融性采用角 錐法進行測定，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)學中，煤灰熔融性是煤質(zhì)分析指標之一。灰熔融性低的煤 種，在燃燒時易結(jié)焦。無論電廠鍋爐，還是煤氣化爐的設(shè)計工作，都 必須認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)或擴大煤種的適用范

3、 圍，對其進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)渣越嚴重。煤灰一般呈灰白色時，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。在日常工作中有時會觀察到一些高熔融灰在 溫度不太高時就發(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溫度判定為DT，但有時 直到實驗結(jié)束（即爐溫達到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。那么我們在觀察時就要注意，只有側(cè)棱與錐尖彎曲并變光滑時才 可判定為DT。所以應(yīng)該在灰錐剛剛發(fā)生變化時，多觀察，仔細記錄， 然后再依據(jù)標準規(guī)定進行判斷是否可以判定為DT，這樣才能對灰熔 融性做出科學、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，與其他價態(tài)的鐵（Fe Fe）相比，F(xiàn)eO的熔點最低，為1420C, 而且具有最強的助熔效果。FeO與某些礦物

5、質(zhì)之間會產(chǎn)生低熔點的共 熔物，因而使煤灰熔融性溫度降低。當煤灰中Fe2O3含量較高時，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 點容易被測試者忽略：因為Fe2O3在煤灰樣中分布不均勻，即使煤樣 已被磨細至粒度W0.2mm，依照國標規(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)標準規(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)把灰樣仔細研磨，然后充分混勻，再進 行灰錐的制作，測定時才能準確的判定灰熔融性的各個特征溫度。爐膛內(nèi)氣氛的控制因為在實際工業(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行。所以我們在實驗室中常 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，一氧化碳與二氧 化碳含量處于一定的比例：當VCO：VCO21時，為強還原性氣氛；VCO：VCO2 el, VO20.5%時，為弱還原性氣氛，化學反應(yīng)式如下：C+O =CO2CO+O =CO22因為用封碳法控制爐內(nèi)氣氛時，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

8、過 程中，我們需要用標準錐法來判定爐內(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)境實際所需碳物質(zhì)的 量。但在實際操作中，用石墨粉調(diào)節(jié)氣密的高剛玉管爐膛中的氣氛 時，會放置較多量的石墨粉，因此在高溫時爐膛內(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，應(yīng)加適量石 墨粉和無煙煤來進行氣氛調(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)實驗的形態(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) 該在實驗過程中通過調(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，又可以防止爐膛內(nèi)生成過多煙霧。在日常工作中，某些灰錐可能達不到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、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行相應(yīng)的判斷， 也要多根據(jù)實際情況：多觀察，仔細記錄，才能做出科學、客觀的判 定。【作者簡介】劉曉芳生于1973.2.18，1994年7月畢業(yè)于山東大學物理系應(yīng)用電子專業(yè)，2008 年畢業(yè)于遼寧省工程技術(shù)大學地質(zhì)工程專