氧化鈣對煤灰熔融性的影響

張勃

摘 要：文章采用GB/T219-2008方法，用智能灰融測試儀對煤的灰熔融性在加入氧化鈣的不同比重的情況下，以標準煤樣、中天合創(chuàng)葫蘆素氣化用煤、中天合創(chuàng)熱電動力用煤為研究對象，得出在不同煤樣中的結論，標準煤樣在加入5%、10%和15%的氧化鈣都可以降低軟化溫度、半球溫度和流動溫度。加入20%和30%的氧化鈣提高特征溫度。熱電動力用煤和氣化用煤的變化規(guī)律基本一致，對于熱電鍋爐和氣化爐的爐膛溫度調控有參考意義。

關鍵詞：煤灰熔融性；氧化鈣；氣化爐；熱電鍋爐

中圖分類號：TQ533 文獻標志碼：A 文章編號：2095

-2945（2019）21-0064-02

Abstract： In this paper， the ash melting property of coal under the condition of adding calcium oxide different different proportions is studied using GB/T219-2008 method， with the standard coal sample， the coal used for cucurbitacin gasification and the coal for thermoelectric power in Zhongtian Hechuang Energy Co.， Ltd. as the research objects. It is concluded that in different coal samples， after the addition of 5%， 10% and 15% calcium oxide， can reduce the softening temperature， hemispheric temperature and flow temperature. The characteristic temperature was increased by adding 20% and 30% calcium oxide. The variation law of thermoelectric power coal and gasification coal is basically the same， which is of reference significance for the furnace temperature control of thermoelectric boiler and gasifier.

Keywords： coal ash fusibility； calcium oxide； gasifier； thermoelectric boiler

1 概述

根據我國能源結構的組成，富煤少油貧氣的特點[1]，煤炭作為我國火力發(fā)電和煤化工的主體燃料和化工原料，通過對用煤特性指標進行嚴格控制，可以保證熱電鍋爐和氣化爐的安全穩(wěn)定、經濟運行。煤灰熔融性是發(fā)電和氣化用煤技術條件的特性指標之一[2]，是表征規(guī)定條件下得到的隨加熱溫度而變的煤灰（試樣）變形、軟化、半球、流動特征的物理狀態(tài)，通常以四個狀態(tài)相應的溫度來表征煤灰的熔融性[3]。工業(yè)上對煤灰熔融性的要求各有不同，如固態(tài)排渣鍋爐和氣化爐中一般使用高灰熔融性煤，液態(tài)排渣的鍋爐和氣化爐使用低灰熔融性煤，以免排渣困難[4]。所以對于煤灰熔融性的研究對熱電鍋爐和氣化爐的高效安全運行具有重要意義，影響煤灰熔融性的因素主要有灰分濃度、燃燒氣氛、灰分成分[5]。本實驗主要探究封碳法（弱還原氣氛）灰分中氧化鈣的所占比重對煤灰熔融性的影響。

2 實驗儀器及試劑

（1）長沙開元煤灰熔融性測試儀

（2）煤灰錐制作模子7*7*20mm

（3）糊精溶液：100g/L

（4）瑪瑙研缽

（5）圓形灰錐推板

（6）石墨粉

（7）活性炭

（8）灰錐托盤若干

（9）氧化鈣分析純試劑

（10）煤灰熔融性標準樣品（GBW11125d）

（11）剛玉杯若干

3 實驗部分

3.1 煤樣的灰化

將葫蘆素皮帶煤，熱電皮帶煤和紅慶河低硫煤取適當質量煤樣，在馬弗爐里緩慢灰化，設置溫度為500℃緩慢升溫一個小時，在500℃的溫度下恒溫半個小時，再持續(xù)升溫半個小時至850℃，恒溫兩個小時，留取煤灰樣品進行待測。煤標準試劑可直接使用。

3.2 煤樣的配比

將灰化好的煤灰和標準煤樣以5%、10%、15%、20%、30%和40%的比例加入氧化鈣，用研缽研磨至顆粒徑小于0.02mm，然后適量加入糊精，在灰錐模具制作灰錐模型，豎立起灰錐，空氣干燥40min左右，然后按照順序放入灰錐托盤上。

3.3 樣品檢測

用剛玉杯稱取5g石墨粉，在表面均勻平鋪上活性炭5g，將干燥好的灰錐按相應的順序放入托盤的樣品槽，然后將樣品放入卡槽上，擦拭石英鏡片后，選擇封碳法，啟動運行程序。

3.4 記錄數據

等待檢測系統(tǒng)完成后，核查相應特征溫度，如有較大差異，可手動調整，記錄相應的原始數據。

4 數據處理

4.1 標準煤樣在加入5%、10%、15%、20%和30%的前后對比

如圖1所示，標準煤樣在未加入氧化鈣時相對應的變形溫度、軟化溫度、半球溫度和流動溫度分別為1217℃、1317℃、1356℃和1445℃，再加入5%、10%和15%的氧化鈣時各項特征溫度有明顯下降，尤其是變形溫度，相差115℃，在20%和30%時突變比較明顯，峰值高于標準值132℃。軟化溫度、半球溫度和流動溫度在15%、20%和30%處相對比較集中，溫差較小，和標準值相比較下降較大，而且在10%，15%，20%和30%都成上升趨勢。這說明在加入氧化鈣的百分含量不同對相對應的特征值的影響也不同，在變形溫度和軟化溫度方面既可以增加亦可以減小。半球溫度和流動溫度均低于標準值，隨著氧化鈣的增加成上升趨勢。

4.2 熱電動力用煤在加入5%、10%、15%、20%、30%和40%的前后對比

如圖2所示，熱電動力用煤灰分較大，四個特征溫度在加入5%的氧化鈣時都有明顯下降，在加入10%、15%和20%的氧化鈣時基本趨于穩(wěn)定，變化最大的是流動溫度，相差120℃。而在加入30%和40%的氧化鈣時變形溫度變化不明顯，軟化溫度有明顯上升趨勢，并且軟化溫度、半球溫度和流動溫度相對比較集中，流動溫度峰值相差200℃，這說明在加入氧化鈣5%時有可以降低特征溫度，加入氧化鈣10%、15%和20%對于特征溫度影響不大，整體趨于穩(wěn)定。加入氧化鈣30%和40%有突變過程，而且特征溫度比較相近。

4.3 氣化用煤在加入5%、10%、15%、20%、30%和40%的前后對比

如圖3所示，氣化用煤四個特征溫度在加入5%的氧化鈣時有所下降，在加入10%、15%和20%的氧化鈣時除變形溫度變化不大之外，其他三個特征溫度都呈上升趨勢，加入氧化鈣30%和40%時，都有明顯增加，變形溫度峰值相差120℃，流動溫度峰值相差近200℃。氣化用煤灰分較小，在加入20%、30%和40%的氧化鈣時，軟化溫度、半球溫度和流動溫度都較集中。

5 結論

本文以標準煤樣、中天合創(chuàng)動力用煤和氣化用煤為研究對象，在已知煤樣氧化鈣含量的前提下，探索了加入氧化鈣含量對灰熔融性的影響。氧化鈣對于三種煤樣的影響趨勢基本一致，可對鍋爐和氣化爐調控作為參考，具體措施應以相應的條件為準。

參考文獻：

[1]方圓，張萬益，曹佳文，等.我國能源資源現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].礦產保護與利用，2018（04）：34-42+47.

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[4]湯虎，邵明勇，董德宇.大型燃煤機組鍋爐底渣輸送方式選型研究[J].中國電力教育，2011（03）：144-145.

[5]陳仕陸，劉登云，范香娟.影響煤灰熔融測定結果的因素[J].山東煤炭科技，2016（01）：176+179.