关于影响煤灰熔融性温度的控制因素.doc

《关于影响煤灰熔融性温度的控制因素.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、影响煤灰熔融性温度的控制因素引  言     煤灰熔融性是煤灰在高温下达到熔融状态的温度，主要包括4个温度值：变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)和流动温度(FT)，在锅炉设计中，大多采用ST作为灰熔融性温度。无论电厂锅炉，还是煤气化炉的设计工作，都必须认真研究灰熔融性温度，其值大小与炉膛结渣有密切关系，并且对用煤设备的燃烧方式及排渣方式的选取影响重大。对于干式排渣炉，通常需要燃用较高灰熔融性温度的煤以防止炉内结渣，如固态排渣的电站锅炉需要燃用高灰熔融性温度的煤；而液态排渣炉，要求燃

2、用灰熔融性温度较低的煤，以保证灰渣能以熔融状排出，如在液排渣旋风燃烧技术的基础上，发展了一种适用于工业窑炉的煤粉低尘燃烧技术，应用前景广阔，然而受燃烧器材质和环保排放限制，目前还只能燃用低灰熔融性温度、低硫的烟煤。  煤灰的熔融特性不仅与灰的成分有关，还与燃烧过程中灰中各成分之间的相互作用有关。灰熔融性温度主要取决于煤中的矿物组成、其氧化物的成分和配比及燃烧气氛等。为了实现控制煤灰熔融性温度的目的，以适应不同排渣方式的燃烧、气化技术或扩大煤种的适用范围，对其进行深入研究显得尤为必要。1  测试气氛性

3、质的影响  煤灰熔融性温度测定主要有3种气氛：弱还原性气氛、强还原性气氛和氧化性气氛。不同气氛下的煤灰熔融性变化规律不同。  在弱还原性气氛下，测定DT、ST、FT均小于氧化性气氛下的测定值，且随煤灰化学成分不同，二种气氛之间的特征温度差值也不同，大约在10℃～130℃。这是由于煤灰中的铁有3种价态，它们是Fe2O3(熔点为1560℃)、FeO(熔点为1420℃)和Fe(熔点为1535℃)。在氧化性气氛中以Fe2O3形式存在，在弱还原气氛中，以FeO的形态存在，与其他价态的铁相比，FeO具有最强的助

4、熔效果。FeO能与SiO2、A12O3、3Al2O3•2SiO2(莫来石，熔点1850℃)、CaO•A12O3•2SiO2(钙长石，熔点1553℃)等结合形成铁橄榄石(2FeO•SiO2，熔点1205℃)、铁尖晶石(FeO•A12O3，熔点1780℃)、铁铝榴石(3FeO•A12O3•3SiO2，熔点1240℃～1300℃)和斜铁辉石(FeO•SiO2)，这些矿物质之间会产生低熔点的共熔物，因而使煤灰熔融性温度降低。当煤灰中Fe2O3含量较高时，会降低灰熔融性温度，且在弱还原性气氛下更为显著。弱还原

5、气氛下的反应为：  Fe2O3→FeO  (1)  3A12O3•2SiO2+FeO→2FeO•SiO2+FeO•Al2O3  (2) CaO•Al2O3•2SiO2+FeO→3FeO•Al2O3•3SiO2+2FeO•SiO2+FeO•Al2O3  (3)  SiO2+FeO→FeO•SiO2  (4)  FeO•SiO2+FeO→2FeO•SiO2  (5)  在强还原气氛下，煤灰在熔融过程中的氧元素被大量还原，所剩绝大部分是金属或非金属单质，其单质的熔融温度要高出其氧化物许多，这些在强还原气氛

6、下被还原出来的金属单质导致了煤灰熔融性温度的升高。因此，强还原气氛下的煤灰熔融性温度均比氧化气氛下高，差值在50℃～200℃。  在煤灰熔融性温度测定时，通常采用弱还原性气氛，这是由于在工业窑炉的燃烧或气化室中，一般都形成如CO、H2、CH4、CO2、O2为主要成分的弱还原性气氛。所以，为了能模拟实际工业窑炉内的条件，煤灰熔融性温度测定应该在与之相似的弱还原性气氛中进行。在测定中通常采用封碳法来对实验炉内的气氛进行控制，此方法是将一定量的木炭、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

7、，产生还原性气体，通过调节封碳量来控制炉内气氛，使之形成弱还原性气氛。值得注意的是，封碳量过多会形成强还原性气氛。封碳法简单易行，国内普遍采用。2  煤灰成分的影响  煤灰主要成分为硅、铝、铁、钙、镁、钾、钠、钛、锰、硫和磷等元素的氧化物及其盐类。依据“离子势”的概念，在煤灰成分中，Fe2O，、CaO、MgO、Na2O及K2O属碱性组分，SiO2、Al2O3及TiO2属酸性组分。一般而言，煤灰中酸性氧化物含量越多，煤的灰熔融性温度就越高；碱性氧化物含量越多，煤的灰熔融性温度就越低。同时，因煤灰成分复

8、杂，在一定温度下，煤灰中各组分还会形成一种共熔体，各组分含量变化较大，因而煤灰熔融性温度与灰成分间是一种不确定的数量关系。2.1  SiO2对煤灰熔融性温度的影响  煤灰中SiO2的含量较多，其质量分数占30%～70%。几乎所有矿物组成中都含有SiO2，主要来自煤中的石英、高岭石(Al2O3•2SiO2•2H2O)和伊利石(K2O•5Al2O3•14SiO2•6H2O)等矿物。煤灰中SiO2主要以非晶体的状态存在，有时起提高熔融温度作用，有时则起助熔作用。SiO2质量