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煤炭分析中煤灰熔融性對生產(chǎn)的影響
發(fā)布時間：2013-05-06 點擊次數(shù)：1185次煤炭分析中煤灰熔融性對生產(chǎn)的影響
煤灰的熔融性是指煤灰受熱時由固態(tài)向液態(tài)逐漸轉(zhuǎn)化的特性，煤灰的熔融性是動力用煤高溫特性的重要測定項目之一。由于煤灰不是一個純凈物，它沒有嚴格意義的熔點，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，在工業(yè)上多用軟化溫度作為熔融性指標，稱為灰熔點。
一、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)運行經(jīng)驗，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。
二、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組成和煤灰受熱時所處的環(huán)境介質(zhì)的性質(zhì)：
一、煤灰的化學組成比較復雜，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)時熔點大都較高（Na2O和K2O除外）。在高溫下，由于各種氧化物相互作用，生成了有較低熔點的共熔體。熔化的共熔體還有溶解灰中其他高熔點礦物質(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，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，ST一般都超過1500℃；大于30%時，ST也多在1300℃以上。當三氧化二鋁含量高于25%時，DT與ST 的溫差，隨其含量增加而變小。
SiO2 對灰熔點的影響較復雜，主要看它是否與Al2O3結(jié)合成2SiO2.Al2O3，如煤灰中SiO2和Al2O3的含量比為1.18（即2SiO2.Al2O3）時，灰熔點一般較高。隨著該比值增加，灰熔點逐漸降低，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)合成低熔點的共晶體，因而使灰熔點下降。游離氧化硅過剩較多時，卻可以使灰熔點升高。由于大多數(shù)煤灰的SiO2和Al2O3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。
堿性氧化物（Fe2O3+CaO+MgO+KNaO）一般此類氧化物能降低灰熔點。其中Fe2O3的影響較復雜，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。CaO和MgO有減低灰熔點的助熔作用，且有利于形成短渣，但其含量超過一定值時（大約25% 30%），卻可以提高灰熔點。K2O和Na2O能促進熔點很低的共熔體的形成，因而使DT減低。
二、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，灰渣中的鐵具有不同的價態(tài)。在弱還原氣體介質(zhì)中，鐵呈氧化亞鐵（熔點1420℃)；在氧化性介質(zhì)中呈氧化鐵（熔點1565℃）。氧化亞鐵最容易與灰渣中的氧化硅形成低熔點的共熔體（FeSiO4），所以在弱還原性介質(zhì)中，灰熔點最低，在氧化性介質(zhì)中，灰熔點要高一些。
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。
一、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)運行經(jīng)驗，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。
二、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組成和煤灰受熱時所處的環(huán)境介質(zhì)的性質(zhì)：
一、煤灰的化學組成比較復雜，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)時熔點大都較高（Na2O和K2O除外）。在高溫下，由于各種氧化物相互作用，生成了有較低熔點的共熔體。熔化的共熔體還有溶解灰中其他高熔點礦物質(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，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，ST一般都超過1500℃；大于30%時，ST也多在1300℃以上。當三氧化二鋁含量高于25%時，DT與ST 的溫差，隨其含量增加而變小。
SiO2 對灰熔點的影響較復雜，主要看它是否與Al2O3結(jié)合成2SiO2.Al2O3，如煤灰中SiO2和Al2O3的含量比為1.18（即2SiO2.Al2O3）時，灰熔點一般較高。隨著該比值增加，灰熔點逐漸降低，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)合成低熔點的共晶體，因而使灰熔點下降。游離氧化硅過剩較多時，卻可以使灰熔點升高。由于大多數(shù)煤灰的SiO2和Al2O3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。
堿性氧化物（Fe2O3+CaO+MgO+KNaO）一般此類氧化物能降低灰熔點。其中Fe2O3的影響較復雜，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。CaO和MgO有減低灰熔點的助熔作用，且有利于形成短渣，但其含量超過一定值時（大約25% 30%），卻可以提高灰熔點。K2O和Na2O能促進熔點很低的共熔體的形成，因而使DT減低。
二、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，灰渣中的鐵具有不同的價態(tài)。在弱還原氣體介質(zhì)中，鐵呈氧化亞鐵（熔點1420℃)；在氧化性介質(zhì)中呈氧化鐵（熔點1565℃）。氧化亞鐵最容易與灰渣中的氧化硅形成低熔點的共熔體（FeSiO4），所以在弱還原性介質(zhì)中，灰熔點最低，在氧化性介質(zhì)中，灰熔點要高一些。
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。
