煤灰熔融性分析实验优化

煤灰熔融性直接关系到电厂锅炉是否结渣（俗称结焦）及其严重程度，因而它对锅炉的安全、经济运行关系极大。

煤中的矿物质是指存在于煤中的所有无机的非煤物质，同时也包括那些存在于煤有机化合物中的无机元素成分，通常分为原生矿物质、次生矿物质和外来矿物质。煤中矿物质的主要成分是SiO₂（20%～60%，指质量分数，下同）、Al₂O₃（10%～35%）、Fe₂O₃（5%～20%）、CaO（1%～20%），还有少量的MgO、Ti₂O、K₂O、P₂O₅、SO₃等氧化物。煤中矿物质由多种形式组成，但大体上分成六类，即页岩、高岭土、碳酸盐、硫酸盐、氯化物和其他成分，尤其以页岩和高岭土含量最多。煤燃烧时，煤中的无机矿物质以及金属有机物便形成了残渣，这残渣就是平常说的灰渣或煤灰。灰渣的组成极为复杂，除以氧化物存在外，还有的以硅酸盐、硅铝酸盐和硫酸盐等多种形态的化合物存在。灰渣成分中各种氧化物按其含量多少，大致次序如下：SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O等。灰中各成分的含量和性质决定了煤灰的熔融性，在一定温度下，煤灰中各组分还会形成一种共熔体。根据电镜观察，灰渣的结构可基本上分为三类，即疏松状、蜂窝状和致密状，颜色有黑色、黄色、咖啡色和泥土色等，物相组织主要是莫来石晶体和非晶体形成的共熔体。这种共熔体在融化状态时有熔解煤灰中高熔点组分的性质，从而改变熔体成分和融化温度。由于煤灰中所含矿物质在高温下易形成低共熔混合物，因而煤灰的熔融温度均低于其难熔组分的熔点。多数煤灰的熔融温度在1200～1400℃，但也有不少高于1500℃的。

煤灰熔融性指煤灰受热时由固态向液态逐渐转化时的特性，一般指煤灰在高温下达到熔融状态时的温度，习惯上称作灰熔点。但严格讲，这是不确切的。因为煤灰是一种多组分的混合物，是一种共熔体结构，没有一个固定的熔点，而只有一个熔融的温度范围，因此，它不是用一个温度点所能表示的，而一般用三个（变形温度、软化温度和流动温度）或四个温度（变形温度、软化温度、半球温度和流动温度）才能比较确切地表示。三个温度代表了煤灰在熔融过程中固相减少，液相渐多的三点，在工业上多用软化温度作为熔融性指标，称为灰熔点。此外，煤灰熔融性与煤粉固态排渣炉的炉膛结渣有密切关系：如灰熔融性温度低，在炉膛高温下熔融的煤灰粘在炉膛受热面上，冷却后形成结渣。根据运行经验，煤灰软化温度小于1350℃就有可能造成炉膛结渣，故煤粉固态排渣炉要求灰熔融性温度高。煤灰熔融过程中DT与ST之间的温度为软化区间温度，根据其范围把灰分为长渣和短渣，一般认为软化区温度大于200℃为长渣，小于100℃为短渣。通常短渣的煤易于结焦，燃用长渣的煤较为安全。(www.xing528.com)

煤灰熔融性是动力用煤和气化用煤的重要指标，也是锅炉设计和锅炉运行的重要参数之一。低灰熔点的煤在固态排渣的锅炉中容易结渣，影响锅炉的燃烧、正常运行和经济性。因此，煤灰熔融性分析是每个从事热能与动力工程专业人员的必修课。