浅谈煤灰灰熔融测定结果的影响因素

浅谈煤灰灰熔融测定结果的影响因素

魏淑娟

陕西北元化工集团股份有限公司热电分公司     陕西榆林      719000

摘要：文章分析和探讨了影响煤灰熔融性测定结果准确度的几个关键因素，并提出提高检测结果准确性的应注意事项。作为煤炭的重要性能指标之一，煤灰熔融性同样也是产品质量的衡量标准之一；立足于煤灰熔融性的测定现状，对煤灰熔融性的测定过程进行了探讨，并在最后对煤灰熔融性的影响因素进行了解析，希望可以有效提升煤灰熔融性的测定水平，提升测定的精度与真实性。

关键词：实验气氛，升温速度，制备，灰锥托板，煤灰，主观因素

引言

煤灰的熔融性是表征煤中矿物质在锅炉燃烧时不同物理状态，是动力用煤的重要指标。它可为设计锅炉炉膛出口烟温和锅炉安全运行提供依据；电力用煤中，煤灰熔融性的好坏直接关系到锅炉是否结渣。因为容易结渣的煤灰将给锅炉燃烧带来困难，影响正常运行。因此，可利用煤灰的熔融温度对燃煤在锅炉中的结渣情况进行预判；在锅炉的实际运行过程中发现，不同燃烧方式和排渣方式的锅炉对煤灰的熔融性要求也不同，可利用煤灰熔融温度为不同锅炉选择燃煤。如电力用煤，要选择灰熔融温度高于1350℃的煤，且越高越好。

一定化学组成的煤灰，其熔融性测定结果受多方面因素影响。在此，有必要针对几个关键影响因素进行分析，以获得准确可靠的实验数据。

煤灰熔融性测定的意义

测定煤灰熔融性对火力发电具有重要的意义。首先，选择不同煤质的煤炭进行生产时，其熔融性不同会带来不同的熔渣类型与数量，那么在处理结焦时就需要根据不同的类型进行处理，否则就会导致设备的损耗带来经济方面的损失;其次，熔融性的测定十分复杂，这是由于物质成分所决定的，不同类型的煤炭的氧化物、中间化合物的类型众多，实际测试起来难度很大，所以一般通过直接测试熔融性的方式对其进行表征；最后，煤灰熔融性的测定是对煤炭的软化、半球化以及流动特征进行测定的环节，所以这些形态的转换能力也是衡量产品质量的重要依据。

1实验气氛性质的影响

实验气氛性质对煤灰熔融性温度的影响最为明显，尤其是铁含量大的煤灰。

由于煤灰中铁在氧化性、弱还原性和还原性的三种不同性质气氛中有着三种不同的形态。其中，以在弱还原性气氛下的FeO熔点最低，且因其能够形成低共熔物而使煤灰在该气氛中的熔融温度最低。实验发现，当灰中Fe2O3含量达到15%以上时，氧化性气氛下的软化温度和流动温度比弱还原性气氛下的温度高100～300℃。工业锅炉的燃烧或气化室一般都是弱还原性气氛。因此，煤灰熔融性测定，一般也在与其相似的弱还原性气氛中进行[1]。

由此可见，只有定期检查炉内气氛的性质，才能保证测定结果的可靠性。通常，检查炉内气氛性质的方法有参比灰锥法和气体分析法。参比灰锥法因简单易行，效果较好，被广泛采用。

此法中首先要选择合适的参比灰，并用选择好的参比灰制成灰锥，进行熔融性测试。若实测值与参比值的差值在50℃以内，则可以认为炉内气氛是弱还原性的，该气氛条件下可做任何灰样（＜1500℃）的熔融性测定。实际工作中发现，选择参比灰样时，其熔融温度不能过低或者过高。

因为，这样调试出来的气氛性质在测定与其熔融温度相差较大的灰样时偏离较大。

因此，在调试实验气氛时，最好选择几个熔融温度不同的参比灰样同时测试，这样调出的实验气氛才对任何灰样。

2 升温速度的影响

煤灰熔融过程是炉热传到灰样，灰样吸收热量从局部熔化到全部熔化并达到整个灰样温度均匀的一个热传导过程，整个过程需要一定时间。所以，升温速度不能太快。因为温升太快会导致测试结果与真实值有较大偏离，但也不能过慢，否则实验周期过长，且测试结果有较大偏差。因此，煤灰熔融性测定时，升温速度应严格遵守GB/T 219中的规定：900℃以下，15～20℃/min；900℃以上，5±1℃/min。

3 煤灰的制备要求

首先，制备煤灰的煤样必须是小于0.2mm的空气干燥煤样。按照GB 212中的规定将其完全灰化，然后用玛瑙研钵研细至0.1mm以下。若灰化条件不同，会因黄铁矿氧化不完全和碳酸盐分解不完全等原因造成其灰成分有差异，从而影响测定的准确度。

4 灰锥试样的制作

煤灰熔融性测定过程中发现，灰锥试样的尺寸大小、疏松程度以及干湿程度的不同都会直接影响灰熔融性测试结果。因此，GB/T 219中规定：“灰锥试样为三角锥体，高20mm，底为边长7 mm的正三角形，灰锥的垂直于底面的侧面与托板表面相垂直”。灰锥在制作时用力要要均匀，制好的灰锥表面要光滑平整，内部要结实紧密，且锥尖一定要完好。测试前，应先自然风干或60℃下进行干燥。

5 灰锥托板的要求

灰锥托板要以在1500℃下不变形、不与灰锥作用、不吸收灰样为基本要求。

其次，灰锥托板还有酸碱性之分。测定煤灰熔融性时，不同的煤灰成分应选择不同的灰锥托板。如碱性灰，应选择氧化镁制托板，酸性灰就应选择三氧化二铝制托板。测试结束后要仔细检查托板表面，若如发现试样与托板作用，则应另换一种托板重新实验。

6 热电偶精度

为了确保炉膛温度与电脑一致，需要确保热电偶的测量精度，这也是提升测定结果精度的基本条件。在进行测试之前，需要提前对热电偶进行校准，确保温度测量的精准度能够达到预期的测量要求，具体的方法是采用金丝进行热电偶准确度的检测。

7.煤灰成分

煤灰熔融性与化学组成的关系（煤灰成分）具有密切关系，这是由于在熔融过程中，氧化铝本身具有支撑作用，其对于熔融的温度会产生影响。在氧化铝不断增加的过程中，熔融温度也会提升，在达到40%以后，软化温度则会达到1500℃，此时的氧化硅就会作为助熔的成分影响到熔融的效果。在弱还原的气氛当中，氧化铁同样也会影响到煤灰的熔融温度。

8 主观因素影响

煤的灰分是由各种氧化物所组成的，矿物质是构成煤灰的主要成分。由于煤灰中有几十种元素，没有固定的熔点，而只有一个熔融温度范围。在该熔融温度范围内，灰锥不但会出现多种多样的形态变化，有时还会出现膨胀、收缩、烧结、鼓泡、突然消失等特殊变化，给结果的判断增加困难。又因GB/T 219中对4个特征温度的形态规定都是非量化的，即变形温度DT、软化温度ST、半球温度HT、流动温度FT,这就更容易因个人经验和理解的不同而对结果判断有所差异。

结束语

由此可见，煤灰熔融性测定是一项规范性很强的实验。测定过程中，必须严格控制上述几个关键因素，认真操作好每一个步骤，并在实际工作中要善于分析和总结，不断积累经验，只有这样才能保证实际测定值最大程度的接近其真实值，保证测定结果的准确性。

参考文献：

[1]张静，《浅析影响煤灰熔融性测定准确度的几个关键因素》

[2]李晓颖，易辉林，江成，李帅.煤灰熔融性的测定[J].山东工业技术，2018（09）：67

[3]关瑞，王宝旗.浅谈煤灰熔融性测定中影响准确度的因素[J].陕西煤炭，2016，35（04）：59-61.

[4]刘新兵，陈茺.煤灰熔融性的研究[J].煤化工，2009，16（2）