淺談煤灰熔融性測定影響因素

蘇會粉 吳亞奎

（黔希煤化工投資有限責任公司分析化驗中心，貴州 畢節551500）

航天爐爐體一般煤灰流動溫度指標控制在1250-1450℃左右，當灰熔點流動溫度低于1250℃時，燃燒后灰渣流動性太強，爐膛壁不容易掛渣，易造成裝置不安全運行；當灰熔點流動溫度高于1450℃時，燃燒后灰渣流動性太差，造成排渣困難，同時會導致氣化裝置氧耗增加，因此把灰熔點溫度控制在指標范圍內，才能維持裝置長周期并達到滿負荷安全運行。但在實際采購過程中把煤質灰熔點控制在1250-1450℃左右，縮小了供銷公司煤炭采購范圍，容易造成原料煤緊缺，沒有合適的煤可用。為了避免此現象，除了了解煤質本身性質外，通過人為方式對不同性質煤樣進行配煤使用，或對高灰熔點煤樣進行添加助溶劑，以達到最佳使用溫度。

1 煤質本身性質影響灰熔點

煤樣經810℃馬弗爐燃燒碳化后，煤中礦物質變成了人們所說的灰分，而灰分的組成決定其灰熔融性溫度的高低。灰分組分中，分為酸性物質、堿性物質以及中性物質，酸性物質如SiO2、Al2O3成分增加使得灰分中灰熔點升高，堿性物質如Fe2O3、CaO、MgO、Na2O 及K2O 成分增加有利于降低灰分灰熔點，中性也就是兩性物質如TiO2對灰熔點的影響不大。SiO2在煤灰中的含量最多，占到30%～70%，SiO2含量在40%以上的煤的灰熔點較含量在40%以下的灰熔點普遍高100℃左右。Al2O3在煤灰中含量較SiO2的少，在煤灰熔融時起到“骨架”作用，含量越多，煤灰熔點就越高，當其含量超過40%以上時，無論其他組分如何變化，煤灰熔點必然超過1500℃。Fe2O3含量變化很大，一般為5%～15%，起到降低灰熔點作用。CaO 的變化量很大，最高達30%以上，一般起到降低灰熔點的作用，因為CaO 和SiO2可形成低熔點的復合硅酸鹽。但是，當含量增加到一定程度時，反而能使灰熔點顯著升高。MgO 含量較少，一般不超過4%，起到降低灰熔點作用。Na2O、K2O 的含量很少，但均能起到顯著降低灰熔點的作用。

對于液態排渣的氣化爐，氣化操作溫度要高于灰熔點流動溫度的100-150℃。如果灰熔點過高，是必要提高氣化爐溫度，從而影響氣化爐的運行，因此，對于高灰熔點的煤，一般通過添加助溶劑來降低煤的灰熔點。

灰渣成分分析實驗數據

2 測定過程存在的影響因素

煤灰熔融性定義是將煤灰放在某高溫的條件下，使其達到熔融的狀態的溫度，習慣上稱作灰熔點。由于煤灰是多組分混合物，沒有一個固定的熔點，而只有一個熔融的溫度范圍，因此，它不是用1 個溫度點來表示，而習慣用四個溫度來衡量，即煤的變形溫度（DT）、軟化溫度（ST）、半球溫度（HT）、流動溫度（FT）才能比較確切地表示[2]。

實驗過程是將原料氣化煤經過破碎、過篩、縮分、混勻成煤粉，經過815℃灼燒進行灰化，將灰化后的煤灰進行研磨，使粒度小于0.2mm；然后將煤灰制作成高20mm，底邊長7mm，錐體一側面垂直于底面的三角錐體，將灰錐固定在灰錐托板的三角坑內，在一定的氣體介質中，以一定的升溫速度加熱，觀察灰錐在受熱過程中的形態變化，觀察并記錄它的四個特征熔融溫度[3]。但在實驗過程應消除以下存在干擾因素：

（1）對煤樣要求：灰化煤樣必須達到粒度≤0.2mm 的空氣干燥煤樣，并采用緩慢速灰化法，以保證煤樣完全灰化完，不受其他物質干擾。

（2）對灰樣粒度要求：根據國標GB/T219-2008 標準規定，灼燒恒重后的灰樣，應研磨至≤0.1mm，否則，過粗灰樣，制作的灰錐就疏松，造成測定值偏低。

（3）對工具要求：灰錐成型后必須用脫脂棉把摸具、石英板、刀片擦拭干凈，以免影響下一個樣品。

（4）對灰錐外型要求：灰錐在制作過程必須壓實，不能存在邊棱殘缺，或灰錐沒有尖等現象。

（5）對爐膛灰錐放置位置要求：現在我公司所用的測定儀器為開元灰熔點快速測定儀，采用攝像機全程錄像，并通過顯示屏觀察灰錐變化，因此灰錐在爐膛放置位置要保證攝像頭能全部采集到。

3 結論

通過理論數據和實驗數據對比：酸性氧化物具有提高煤灰熔融溫度作用；堿性氧化物卻呈現降低灰熔融溫度作用。同時通過準確有效分析數據提前預知煤種灰熔點，通過配煤或添加助溶劑方法，改變和控制煤的灰熔融性溫度，使工藝運行達到最佳狀態。