煤灰流動性研究方法進展

顏婷珪，白 進，孔令學，代 鑫，李懷柱，郭振興，白宗慶，李 文

(1. 貴州大學 化學與化工學院，貴州 貴陽 550025；2. 中國科學院 山西煤炭化學研究所煤轉化國家重點實驗室，山西 太原 030001；3. 首鋼技術研究院，北京 100043；4. 綠色可循環鋼鐵流程北京市重點實驗室，北京 100043)

0 引 言

煤是有機質和無機礦物組成的復雜混合物，煤灰的高溫熔融性用于描述煤中無機礦物質轉化為灰渣后表現的固液相轉化行為，是氣化用煤和動力用煤的重要指標。早在工業革命前期，煤中無機礦物質被稱為煤炭中的“雜質”，因煤灰在斯托克爐中熔融集聚成大塊結渣限制了煤燃燒的速率，從而影響了成本和蒸汽產率[1-2]。隨著對煤轉化率和生產效率的要求進一步提高，煤的熱轉化過程更趨向于在高溫高壓的轉化器中進行，煤中礦物質在高溫條件下的性質變得更為復雜，尤其是液態排渣的燃燒爐和氣化爐中，煤中無機礦物質在高溫高壓下完全熔融以熔渣形式沿冷卻管壁流至氣化爐底部的渣池中，實現氣化爐液態排渣要求煤灰具有合適的熔融性和熔渣黏溫特性。另外，出于環境保護和資源利用的目的，煤的熱轉化設備也增加了配套的氣體產物凈化和飛灰回收等設備，為了改善由氣體中夾雜的飛灰導致的灰沉積等問題，對煤灰熔融性的調控提出了更高的要求[3]。因此，在現代氣化和燃燒工業生產中，需要對煤灰的熔融性和熔渣的黏溫特性進行綜合評價以篩選適用的煤種。

評價煤灰熔融性應用最廣泛的方法是煤灰熔融溫度測試，設計之初主要用于評價斯托克燃燒爐塊煤的結渣性能，后來也用于評價煤和其他固體燃料(生物質、固體廢棄物)的灰沉積性[1]。近年來，灰熔融溫度也作為粉煤爐設計和操作的指導參數用于預測成渣性和沾污特性等性質[4-6]。煤灰熔融溫度測試方法的便捷和低成本使這一方法得到了廣泛應用。煤灰的黏溫特性用來描述煤灰在高溫下形成的熔渣黏度與溫度的關系，對于采用液態排渣和水冷壁的氣流床，要求煤灰的黏度為2.5～25.0 Pa·s，且在操作溫度范圍內黏度隨溫度的波動較小。隨著工藝和技術的進步，近年來出現了一些新的煤灰熔融和黏溫特性研究方法，不僅包括宏觀性質測試方法，模擬計算在煤灰流動性的研究中應用越來越廣泛，對于試驗難以獲得的高溫下礦物質組分和熔渣微觀結構，模擬計算方法可提供重要的理論依據。宏觀性質測試方法的進步和模擬計算方法的廣泛應用，使煤灰流動性研究能夠更深入地探討煤灰熔渣的固液相轉變機理，為解決不同煤的氣化爐適應性提供更精細化的選擇和指導方法。

1 煤灰熔融性測試方法

煤中礦物質的來源不同，煤經高溫灼燒后剩余殘留物的成分復雜，其含量變化范圍大，這些成分決定了煤灰的熔融特性[7]。在煤灰中這些成分以硅酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽以及各種金屬氧化物的混合物形式存在，當加熱到一定溫度時混合物開始部分熔化，隨著溫度的升高，熔化的成分逐漸增多，而不是在某一固定溫度固態全部轉變為液態，其原因在于各種成分的熔點不同，各種礦物質之間也存在不同的低溫共熔溫度。因此，煤灰的熔融并非發生在特定的溫度點，而是發生在一個溫度區間[8]。

目前廣泛應用的測量煤灰熔融溫度的方法是通過觀察煤灰制成的灰錐在升溫過程中的形狀變化來確定熔融特征溫度，該方法最先在陶瓷生產領域應用，后來被廣泛應用于對煤灰、生物質灰、固體廢棄物燃燒灰的熔融性評價[9]。1885年，德國著名的陶瓷學家賽格(Hermann Seger)發明了窯爐用標準測溫錐，稱為賽格示溫錐(Seger cone)，用于測試耐火磚的耐火度。賽格示溫錐指示的是軟化溫度，即灰錐彎曲至灰錐頂部觸及底部托板時的溫度。此后，煤炭領域也采用了賽格示溫錐來比較不同煤的灰熔融性[10-11]。在比較煤灰軟化溫度時，由于測定方法和條件差別導致不同實驗室測定的熔點測試結果差異甚大，有研究報道不同實驗室之間測得的相同來源煤樣的變形溫度可相差達390 ℃[1]。為了獲得具有可比性的熔融溫度測試結果，美國礦務局于1918年設計了煤灰軟化溫度的測試標準方法[1,12]，通過比較19世紀末到1915年間利用賽格示溫錐研究煤灰熔融性的試驗，總結了導致熔融溫度測試結果差異的因素，在灰成分相同的情況下影響煤灰熔溫度的主要是氣氛、粒度、灰錐大小、殘碳含量、加熱速率、灰錐托板的材料等因素[12]。

1.1 灰錐測試法

灰熔融溫度包括4個特征溫度，即開始變形溫度(DT)、軟化溫度(ST)、半球溫度(HT)和流動溫度(FT)。煤灰熔融性測試的國標GB/T 219—2008[13]在ISO 540:1995(E)《固體礦物燃料——灰熔融性的測定——管式高溫爐法》基礎上修改建立。灰錐熔融特征溫度示意如圖1所示，DT是灰錐尖端或棱開始變圓或彎曲時的溫度(特別指出，若灰錐尖保持原形則錐體收縮和傾斜都不算變形溫度)，ST是灰錐彎曲至錐尖觸及托板或灰錐變成球形的溫度，HT是灰錐變為近似半球形，高約等于底長一半時的溫度，FT是灰錐熔融展開成高度在1.5 mm以下薄層時的溫度。此外，還有許多國家建立了熔點測定的標準，如美國標準ASTM D1857—87、澳大利亞標準AS 1038.15、英國標準BS 1016和日本標準JIS M8801。美國標準應用也十分廣泛，其測試方法基本與國標一致，但升溫程序為高于400 ℃時以(8±3)℃/min升溫，而國標的升溫程序為高于900 ℃時以5 ℃/min升溫，美標所用灰錐的尺寸也比國標中灰錐的尺寸略小，錐體高度和底部截面寬度分別為19和6.4 mm。

圖1 灰錐熔融特征溫度示意[13]

1.2 ACIRL法(平行板測試法)

澳大利亞煤工業研究實驗室除了沿用美標的熔點測試方法外，還常用ACIRL法評價煤灰熔融性。ACIRL法是將6個用煤灰制成的2 mm×2 mm圓柱體置于2片陶瓷片中(圖2)，然后將這一裝置置于已升溫至800 ℃的充滿還原性氣體的電爐中，以5 ℃/min的速率將灰柱升溫至1 600 ℃，每隔10 ℃記錄陶瓷平行板之間的距離，通過平行板間距離隨溫度的變化判斷煤灰的熔融性。此方法用同一樣品制成的6個灰柱進行測試，有效減少了制樣過程和樣品不均勻所導致的誤差。重復試驗表明同一樣品2次試驗的主要熔融溫度MMT(major melting temperature)差值小于10 ℃，連續測定的柱體高度變化即使在較短的溫度區間也能夠有效地反映熔融性，并能分別將主要熔融溫度MMT與DT、85%移動距離溫度T85與ST和FT建立線性關系[14]。

圖2 ACIRL法測試裝置示意[14]

1.3 德國標準測試法

德國標準測試方法(German norm DIN 51730—1994 & DIN 51730—1998)用熱顯微鏡法確定煤灰的熔融溫度。將粉末狀樣品制成半徑和高度為3 mm的圓柱體或邊長為3 mm的立方體樣品，置于水平式熱臺顯微鏡下進行升溫和觀察，根據樣品輪廓的變化確定熔融溫度，由于熱臺配置的爐體較小，能夠迅速升溫，此方法在600 ℃前的升溫速率為60 ℃/min，加熱過程中熱臺顯微鏡可連續記錄樣品輪廓的變化[15]。除了獲得與灰錐測試類似的特征溫度，此方法對于圓柱體高度的連續記錄能提供熔融開始階段的更多信息，因此能夠更準確地預測煤灰的燒結溫度[16]。

1.4 熱機械分析法

澳大利亞紐卡斯大學提出熱機械分析也可以用于測試煤灰的熔融性[17]。熱機械分析儀的結構如圖3所示，熱機械分析儀常用于分析材料的熱膨脹或收縮性能，而煤灰在高溫下也表現出收縮和膨脹等性質。將約50 mg疏松的煤灰放入圓柱形平底石墨坩堝中，用260 kPa壓力壓緊后插入石墨撞頭，將整個裝置從室溫以50 ℃/min升溫至700 ℃，然后以5 ℃/min升溫至1 600 ℃，期間撞頭上保持100 g的負載，即140 kPa壓強于樣品和撞頭界面處。在升溫過程中，灰樣逐漸軟化，撞頭隨之沒入熔渣中并在樣品完全熔融時觸及坩堝底部[18]。該方法得到的撞頭隨煤灰熔融下降的曲線能夠反映煤灰在不同溫度下的熔融程度[19]。

圖3 熱機械分析儀示意[18]

自1998年紐卡斯大學發表了10余篇關于熱機械分析用于煤灰熔融性測試的文章，發現熱機械分析可反映DT以前煤灰的變化，且熱機械分析測得的燒結溫度相較于壓差法和熱傳導分析法具有較好的精確度和重復性[20-22]；因熱機械分析精確度高，提出了用收縮率為25%、50%、70%、90%的溫度作為熔融溫度的補充，能為熔融溫度測試結果誤差較大的煤灰提供較精準的特征溫度[19]；利用熱機械分析能夠反映煤灰的整個熔融過程的優點，可為添加助劑和混煤等調控煤灰熔融性的工作提供更精確的指導，尤其是針對實際生產中存在的混煤后熔點提高但最開始燒結的溫度卻并未變化而導致結渣問題的原料[18,23]。

這些方法的原理類似，都是通過被壓實的樣品在升溫過程中的形變來判斷其熔融程度。區別在于樣品的形狀、尺寸和測試程序自動化及連續性程度，因此針對與灰熔融相關的不同情形(結渣、灰沉積、液態排渣等)應采用恰當的評價方法。針對燃燒和氣化過程中的結渣和灰沉積等現象，采用連續性和自動化程度較高的測試方法(熱臺顯微鏡和熱機械分析)，能夠獲得更多有關煤灰開始熔融階段和燒結階段的信息；煤灰熔融過程的全階段測試也有助于將熔融過程宏觀現象與對應溫度下的微觀性質變化聯系起來；如果需要判斷煤樣在操作溫度下是否全部熔融，采用傳統的灰錐法能夠快速獲得具有廣泛可比性的流動溫度。

2 熔融過程

煤灰沒有具體的熔點，在緩慢升溫過程中，煤灰由收縮到燒結然后逐漸軟化成為具有黏性的熔渣。早期研究硅酸鹽系統的科學家Day提到，一個由硅酸鹽混合物組成的灰錐，當共熔物形成時灰錐變得不再牢固，接下來的熔融過程便由共熔物的量和熔融液相的黏度決定[24]。若起初因低溫共熔生成的液相量較大且黏度較低，變形溫度便會接近共熔物的熔點；如果還有大量難熔物存在或共熔物的黏度很高，剩余的組分會形成骨架作用使得灰錐難以倒塌，則灰錐的變形溫度將更接近難熔組分的熔點。此研究成果說明DT以前生成的液相的含量和黏度對DT有決定性作用。

1995年，Vassilev總結了煤灰的熔融過程機理主要有2種：熔融-溶解(melting-dissolution)和軟化-熔融(softening-melting)。以第1種機理熔融的煤灰，熔融最開始階段形成的是活性較高的低黏度熔融物，具有較高的流動性且能夠迅速“溶解”剩余的難熔物，煤灰的HT普遍較低。以第2種機理熔融的煤灰以HT很高的煤灰為主，其軟化過程持續較長，隨后發生固相的熔融，形成的熔融物黏度較高，導致流動和難熔物的減少十分緩慢[25-26]。此研究結論與Day的結論相呼應，基于對灰錐的觀察闡明了2類不同的熔融行為：一類為熔融區間較短的，一類為熔融區間較長的。

Gupta用熱機械分析研究了煤灰顆粒轉變為熔渣的熔融過程，對煤灰熔融機理進行了細致的描述：在較低溫度下，煤灰中的擴散速率較慢，因此熔融相形成緩慢，繼續升溫，一些開放孔隙變為微孔，減小了孔隙率導致樣品收縮，同時熔融和礦物質反應導致了初始液相的形成，初始液相填滿開放孔隙也導致樣品收縮，熔融相繼續與固相發生反應，固相不斷減少和液相不斷增加，最終導致灰錐的坍塌[17]。此研究對煤灰熔融過程的開始燒結和最終熔融成液相過程進行了描述，且說明了開始熔融時速率較小，是因為固相含量為主的樣品中擴散速率較小。

以上研究都從不同角度對熔融過程進行了定性描述，將熱機械分析與熱臺顯微鏡觀測和差示掃描量熱分析結合，可對熔融過程的快慢、形貌變化、熱效應進行更系統的研究[27-28]。熔融過程示意如圖4所示，根據3個階段的特征將熔融過程分為3個階段，即液相燒結階段、主要熔融階段和自由液相階段。液相燒結階段是由最初的低溫共熔生成的液相引發的，此階段的熔融速率取決于初始液相的生成量。由于此階段燒結引發的體積收縮達到一定限度且下一階段的共熔溫度還未到達，因此收縮曲線上存在平臺期[29]。主要熔融階段的變化是液相量的增加，煤灰從以固相為主的狀態轉化為以液相為主的狀態。自由液相階段的主要特征是以生成液相黏度的降低和難熔固相量的減少。且DT、FT分別與液相燒結階段的終止溫度Ts1和主要熔融階段的終止溫度Ts2接近，因此基于FT-DT的差值能夠推測主要熔融階段的熔融快慢，根據DT與燒結開始溫度的差值可推知熔渣是否會發生快速燒結。

圖4 熔融過程示意

以上熔融機理都強調DT并非煤灰開始熔融的溫度，因此針對煤灰沉積、燒結等的研究，獲得熔融過程的開始溫度比DT更為重要。利用熱機械分析能夠獲得煤灰樣品開始收縮時的溫度，利用熱力學計算能夠預測液相最初形成的溫度，但與實際生產中可能發生沉積或燒結的溫度還存在差異，煤灰在爐中為離散的顆粒或粉末，因此與熱機械分析中壓緊的樣品或熱力學計算中的已達到化學平衡樣品有所不同，對煤灰熔融過程的進一步研究有助于更準確地預測煤灰可能產生沉積或燒結的特征溫度。

3 煤灰黏溫特性測試方法

熔渣的流動性是一種非平衡態的性質，通常用黏度表示流動性大小，是施加應力時流體對運動抵抗力的量度。迄今已開發出多種用于黏度測量的技術，如平行板法通過對平行板施加一定的力，計算板的運動速度來測算黏度，檢測范圍較寬，可覆蓋100～1011Pa·s，但只適用于常溫下的測試。落體法測黏度通過測量目標物在液體中下落的時間來確定黏度，測量范圍為3～100 000 Pa·s，因此若在高溫下測試，被測液體應在一個較長的恒溫區內熔融完全。旋轉圓筒黏度計測試時被測液體置于圓筒形容器，易于加熱和進行封閉測試，黏度測量為0.01～100 Pa·s，是大多數煤渣的理想范圍，已被廣泛用于測量煤渣的黏度[30]。

3.1 高溫旋轉黏度測試法

旋轉黏度計測量高溫熔渣黏度隨溫度的變化可分為間歇法和連續降溫法，間歇法測定多個設定溫度下熔渣的平衡黏度，黏溫特性曲線則是將多個測試點連接而成。連續降溫測試是程序降溫過程中連續測量轉子的扭矩以測算黏度的連續變化，儀器的自動化程度更高。旋轉黏度計示意如圖5所示，連續降溫法的測試程序為[29,31]：① 用高溫灰化法制備煤灰；② 預熔煤灰后冷卻渣塊，預熔溫度根據流動溫度或完全液相溫度確定；③ 渣塊置于黏度計圓筒坩堝，并于指定氣氛中再次升溫至完全熔融；④ 程序降溫并測試黏度，降溫速率為1～5 ℃/min；⑤ 當黏度數值超過300 Pa·s時提升轉子，完成測試。研究表明降溫速率對結晶渣的連續測試法結果影響很大，降溫速率越快，臨界黏度溫度越低，因為晶體在較短的停留時間內析出量更少[31]。旋轉黏度計中內轉子旋轉，外部圓筒型坩堝固定，但測試過程中可能轉子的位置可能并不位于圓筒的中心，從而導致黏度測試結果產生較大的波動。該方法能夠在較寬的溫度范圍內對黏度進行較精確測試，但所需樣品量較大，每次約需100 g煤灰，因此測試前的準備工作耗時較長。

圖5 旋轉式高溫黏度儀示意

3.2 斜面測試法

澳大利亞研究者提出了一種基于斜面的黏度測試方法[32]，該方法的測試流程為：取200 mg煤灰置于傾斜放置的剛玉板上，在設定測試溫度下推入充滿氬氣的管式爐爐膛中，同時將氣氛切換為含有1% CO和99% N2的弱還原氣體，40 min后將樣品移出恒溫區，并用純氬氣淬火降溫。熔融的樣品將在傾斜板上流動形成一定厚度和接觸角的熔渣層，如圖6所示，根據一定傾角β下單位時間內熔渣層的運動長度L′可以對黏度μ進行測算(θa為前進角，(°)；θr為后退角，(°)；δ為熔渣層厚度，mm；L為平面長度,mm)。

lnμ=Acosβ+BlnL′+C

lnμ=Acosβ+BlnL′+C

(1)

式中，參數A=3.282 281，B=1.882 827，C=7.397 108。

圖6 傾斜板式黏度測量法示意[32]

該方法測試的黏度范圍較窄，溫度為1 400 ℃時黏度測試的上限約為17.9 Pa·s，氣化爐排渣的黏度上限為25 Pa·s，因此從工程設計角度，已經能夠實現可用燃料的快速篩選。

4 模擬計算在煤灰流動性研究的應用

4.1 熱力學計算

熔融性和黏溫特性都是煤灰在高溫下表現出的宏觀性質，本質上取決于固液相性質及其相互轉化規律，但高溫下煤灰中液相或非晶態固體的信息很難通過試驗獲得，熱力學計算能夠彌補試驗手段的不足。商業軟件FactSage發布后，熱力學計算方法在灰化學研究中應用越來越廣泛[33]。FactSage利用已有的熱力學數據庫對A12O3-SiO2-CaO-FeO-Fe2O3系統在高溫下的相平衡進行了優化和簡化，除了熱力學計算能夠得到的液相溫度固相溫度和相組分以外，還能直接對達到某一液相溫度所需要的助熔劑量進行計算[34-35]。

熱力學計算有利于煤灰熔融性的研究。首先，熱力學計算可用于預測煤灰熔融性。1981年Huggins通過在煤灰中分別添加CaO、Fe2O3、K2O研究了熔融溫度隨組分的變化，發現熔融溫度的變化與三元相圖SiO2-Al2O3-XO(X=Fe、Ca、K)中獲得的液相溫度趨勢變化一致[36]，奠定了此后研究中用熱力學計算結果預測熔融溫度隨組分變化的基礎。其次，通過熱力學計算可知試驗難以獲得的平衡時固液相相對含量及固液相組成。Wibberley用熱力學計算預測到堿性化合物有可能參與形成低熔點硅酸鹽，該低熔點硅酸鹽在顆粒表面形成較薄的低黏度液相膜引發了最初的灰沉積，根據預測的初始液相生成溫度用試驗驗證了熱力學的預測結果[37-38]。熱力學計算所預測的相是基于吉布斯自由能最低條件給出的最有可能存在的礦物質，因此當XRD只能測定晶體成分時，熱力學計算能夠獲得固相中的其他非晶體組分的信息[39]。熱力學計算獲得的液相組分還用于液相部分黏度的預測[40-42]。

4.2 分子模擬方法

近年來分子模擬等微觀研究方法在煤的灰化學領域的應用也屢見不鮮。分子模擬可以探索煤灰在高溫下演化的微觀機理，并通過計算體系結構、電子數和熱力學等參數以分析物質間的相互作用關系及宏觀性質變化趨勢。其中量子力學計算方法側重于礦物質的演變和相互反應機理；經典分子動力學方法模擬的體系大小是量子化學模擬體系的100倍或更高，可以模擬溫度和壓力變化時整個體系的平均結構參數的變化，通過微觀模擬揭示宏觀特性，因此熔融性和黏溫特性的分子模擬以分子動力學方法為主。試驗通常在宏觀上取樣和觀測，包含具有不同構象的原子或分子，因此從微觀信息到宏觀的可觀察量，可以利用統計力學知識獲得具有足夠代表性的構象使模擬計算結果與試驗更符合。

4.2.1分子動力學研究熔融性的方法

煤灰熔融時分子系統的體積、密度、能量及均方根位移等結構參數會發生顯著變化，通過分析這些參數可確定體系熔點，對應的研究方法主要包括直接加熱法、固液界面法、空位法和自由能法。直接加熱法是對晶體持續升溫觀察期晶體結構的變化，以確定其結構分解時的溫度。Dai等[43]綜合考慮了計算的復雜度與計算結果的準確性，采用直接加熱法計算煤灰的熔融性并研究硅鋁比的變化對于煤灰熔融性的影響，該研究從體積和均方位移的變化確定模擬體系的熔點；并從氧鍵類型變化闡述煤灰的熔融性隨硅鋁比變化的原因[46]。直接法的缺點是由于加熱過程中晶體成核困難而導致計算結果偏高。固液界面法和空位法分利用界面效應和加入空位點的方法以避免過熱的現象。Feng等[44]對比了直接加熱法、空位法和固液界面法，發現固液界面法計算所需體系更大，且耗時更長，才可獲得合理的結果[47]。自由能法對于復雜分子熔化溫度的預測效果較好，但在煤灰熔融性研究中應用還不廣泛。建立復雜的模型或采用較大模擬體系可以提高計算結果的準確度，但也會增加計算的復雜程度及所耗費的機時。煤灰體系模型的選擇和計算應綜合考慮計算的復雜度與計算結果的準確性。

4.2.2分子動力學研究黏溫特性的方法

分子動力學模擬是研究流體黏度的重要方法，黏度的計算方法包括平衡分子動力學以及非平衡分子動力學方法。平衡分子動力學方法采用Green-Kubo公式或Stokes-Einstein公式計算體系處于平衡狀態下牛頓流體的黏度，需給體系足夠長的平衡時間以保證體系處于平衡狀態，2個計算公式[45-46]分別為

(2)

式中，η為體系黏度；V為體系體積；T為體系溫度；kB為波爾茲曼常數；Pαβ為應力張量；t0為開始時間；t為平衡時間。

(3)

式中，D為擴散系數；λ為體系溫度。

非平衡分子動力學的方法是平衡分子動力學方法的一種補充，主要特點在于模擬過程中給體系一個能量微擾(圖7，A為區域面積；Lx、Ly分別為流體x、y方向的長度；Vx為流體速度在x方向上的分量)，通過分析體系產生的動量通量和剪切速率變化計算體系的黏度[47]，黏度的計算公式為

(4)

圖7 非平衡態幾何示意[48]

這種方法可以更準確模擬復雜流體的剪切稀化過程，但體系受到外界微擾后，動量通量的確定比較困難。因此考慮為體系設定固定的動量通量，計算體系能量的變化，進而確定體系黏度，這種方法稱為反非平衡分子動力學的方法[48]。

平衡分子動力學方法應用于液態氬氣及金屬鐵等體系的黏度計算都能得到較合理的結果[49]。在銅鋁合金的黏度計算中，非平衡分子動力學的方法對黏度的計算結果更接近試驗值[50]；但是煤灰體系相較金屬體系更復雜，利用分子動力學方法研究煤灰的黏溫特性還處于探索階段。Dai等[43]采用平衡分子動力學的方法計算不同硅鋁比的煤灰體系的黏溫曲線以探究硅鋁比對煤灰黏度的影響，發現體系黏度隨硅鋁比的增加而增加[46]；Li 等[51]采用平衡分子動力學和反非平衡分子動力學2種方法模擬得到焦炭灰的黏度隨體系中SiO2含量的變化趨勢，結果與FactSage計算結果和文獻報道的相似體系黏度值接近，證明了其結果的準確性，也說明分子動力學在煤灰黏溫特性的應用前景[54]。分子模擬的方法研究煤灰黏溫特性可以認識其微觀機理，但不同方法的適用性及計算結果的普適性還需要進一步的論證。

5 結語與展望

煤灰流動性涵蓋其熔融性和黏溫特性。傳統的熔融測試方法已無法滿足現代氣化精細化生產操控的要求，熔融過程全階段的測試有助于指導實際生產；高溫旋轉黏度計測試黏溫特性存在耗時長且流程繁雜等問題，用更簡便和省時的方法實現對適用樣品的黏溫特性的快速篩選的測試是黏溫特性測試發展的方向。

熱力學計算和分子動力學等模擬計算方法對于了解熔渣微觀結構和性質具有重要的意義，而且隨著對煤灰熔融過程研究的進一步深入，熔融性和黏溫特性等宏觀性質將更易于用固液相轉變、熔渣結構變化、礦物質組成等微觀性質來揭示，這對于更準確地預測和調控煤灰的熔融性和黏溫特性十分關鍵。