2022年煤灰熔融性测定的重要性及方法.docx

精品学习资源煤灰熔融性测定地重要性及方法2007-07-03 10:38摘 要 煤灰熔融性测定可供应锅炉设计有关数据、猜测燃煤情形、锅炉燃烧方式挑选、判断煤灰渣型 . 把握正确地煤灰熔融性测定技术, 煤灰熔融性对锅炉结渣情形地影响, 可为减轻或避免锅炉结渣提供有效地依据. 1前言煤灰地熔融性是动力用煤高温特性地重要测定工程之一, 是动力用煤地重要指标, 它反映煤中矿物质在锅炉中地变化动态. 测定煤灰熔融性温度在工业上特殊是火电厂中具有重要意义. 第一 , 可以供应锅炉设计挑选炉膛出口烟温顺锅炉安全运行地依据. 在设计锅炉时 , 炉膛出口烟温一般要求比煤灰地软化温度低50100 , 在运行中也要掌握在此温度范畴内, 否就 , 会引起锅炉出口过热器管束间灰渣地“搭桥”, 严峻时甚至发生堵塞 , 从而导致锅炉出口左右侧过热蒸汽温度不 正 常 . 其次 , 可以猜测燃煤地结渣 . 由于煤灰熔融性温度与炉膛结渣有亲密关系 . 依据煤粉锅炉地运行体会 , 煤灰地软化温度小于 1350就有可能造成炉膛结渣 , 阻碍锅炉地连续安全运行 . 第三 , 可为不同锅炉燃烧方式挑选燃煤 . 不同锅炉地燃烧方式和排渣方式对煤灰地熔融性温度有不同地要求 . 煤粉固态排渣锅炉要求煤灰熔融性温度高些, 以防炉膛结渣；相反, 对液态排渣锅炉 , 就要求煤灰熔融性温度低些, 以防止排渣困难. 由于煤灰熔融性温度低地煤在相同温度下有较低地粘度,易于排渣. 第四 , 可判定煤灰地渣型 . 依据软化区间温度<DT ST）地大小 , 可粗略判定煤灰是属于长渣或短渣 . 一般认为当 <ST DT） =200400为长渣； <ST DT） =100200为短渣 . 通常锅炉燃用长渣煤时运行较安全. 燃用短渣煤时 , 由于炉温增高 , 固态排渣炉可能在很短地时间内就显现大面积地严峻结渣情形；燃用长渣煤时,DT、 ST之间地温差虽超过200 , 但固态排渣炉地结 渣 相 对 进 行 得 较 为 缓 慢 ,一 旦 产 生 问 题 ,也 常 常 是 局 部 性 地 . 综上所述 , 是煤灰熔融性测定地重要性, 必需把握煤灰熔融性地精确测定方法, 以达到确保锅炉安全经济燃烧地 目 地 .2 测定煤灰熔融性设备地技术要求按国家标准 GB219 74 规定要求 , 应用硅碳管高温炉应满意有足够大地恒温区, 恒温区内温差应不大于 5；能依据规定地温升速度升温至1500；炉内气氛能便利掌握为弱仍原性或氧化性；能在试验过程中随时观看试样地变化情形；电源要有足够容量, 可连续调压 . 铂铑铂热电偶及高温计, 测温范畴为 01600 , 最小分度为 5K, 经校正后 <半年校正一次） 使 用 ,热 电 偶 要 用 气 密 性 刚 玉 管 保 护 ,防 止 热 端 材 质 变 异 . 灰 锥模 子,由对 称 地两 半块 构 成地 黄铜 或 不锈 钢 制品 . 灰 锥 托 板 模 , 由 模 座 、 垫 片 和 顶 板 三 部 分 构 成 , 用 硬 木 或 其 他 坚 硬 材 料 制 做 . 常 量 气 体 分 析 器 ,可 测 定 一 氧 化 碳 、 二 氧 化 碳 和 氧 气 含 量 .3 气氛条件地控制煤灰熔融性温度测定地气氛一般有两种, 一种是氧化性气氛 , 另一种是弱仍原性气氛. 常用地气氛是弱仍原性气氛 . 这是由于在工业锅炉地燃烧中, 一般都形成由 CO、H2、CH4、CO2和 O2 为主要成分地弱仍原性气氛, 所以煤灰熔融性温度测定一般也在与之相像地弱仍原性气氛中进行 . 所谓弱仍原性气氛 , 是指在10001300范畴内 , 仍原性气体 <CO、H2、CH4）总含量在10% 70%之间 , 同时在 1100以下时 , 它们和 CO2地体积比不大于 1： 1, 含氧量不大于 0.5%. 对于弱仍原性气氛地掌握方法, 一般有两种 , 一种是封碳法 , 它是将肯定量地木碳、石墨、无烟煤等含碳物质封入炉中, 这些物质在高温炉中燃烧时, 产生仍原气体 <CO、H2、CH4） , 形成弱仍原性气氛 . 封碳法简洁易行, 在国内普遍采纳 . 另一种是通气法 , 在测定煤灰熔融性温度地炉内通入40%±5%地一氧化碳和60%±5%地二氧化碳混合气或50%±10%地二氧化碳和 50%±10%地氢气混合气 . 通气法简洁调剂并能获得规定地气体组成. 对于氧化性气氛地掌握,是煤灰熔融性温度测定炉内不放置任何含碳物质, 并使空气在炉内自由地流通, 这一方法更为简单,也被许多电厂采用.4测定41灰步骤地制备取粒度小于 0.2mm地分析煤样 , 依据测定灰分地方法 , 将煤样置于瓷方皿内 , 放入箱形电炉中 , 使温度在 30min 内逐步升到 500 , 在此温度下保持 30min, 然后升至 815±10 , 关闭炉门灼欢迎下载精品学习资源烧 1h, 使煤样全部灰化 , 之后取出方皿冷却至室温, 再将煤灰样用玛瑙钵研细, 使之粒度全部达到0.1mm以下.4 2灰锥地制做取 12g 煤灰样放在瓷板或玻璃板上, 用数克糊精水溶液潮湿并调成可塑状, 然后用小尖刀铲入不锈钢灰锥模中挤压成高为20mm底, 边长 7mm 地正三角形锥体 , 锥体地一个棱面垂直于底面. 用小尖刀将模内灰锥当心地推至瓷板或玻璃板上, 放在空气中干燥或放入60恒温箱内干燥后备43在弱仍原性气氛用.中测定用 10%糊精水溶液将少量氧化镁调成糊状, 用它将灰锥固定在灰锥托板地三角坑内, 并使灰锥地垂直棱面垂直于托板表面. 将带灰锥地托板置于刚玉舟地凹槽内, 如用封碳法来产生弱仍原性气氛 , 预先在舟内放置足够量地碳物质. 打开高温炉炉盖 , 将刚玉舟渐渐推入炉内, 使灰锥位置恰好处于高温恒温区地中心, 将热电偶插入炉内, 使其顶端处于灰锥正上方5mm处, 关上炉盖 , 开 始 加 热 并 控 制 升 温 速 度 为 ： 900 以 下 时 ,<15 20/min） , 900 以 上 时<5±1/min ） . 如用通气法产生弱仍原性气氛 , 应通入 1： 1 地氢气和二氧化碳混合气体 , 当炉内温度为 600时开头通入二氧化碳 , 以排除炉内地空气 , 700时开头通入混合气体 . 气密性较好地炉膛 , 每分钟通入 100ml, 以不漏入空气为准 . 每 20min 记录一次电压、电流和温度 . 随时观看灰锥地势状变化 <高温下观看时 , 需戴上墨镜） , 记录灰锥地四个熔融特点温度：变形温度 DT, 软化温度 ST, 半球温度 HT, 流淌温度 FT. 待全部灰锥都达到流淌温度或炉温升至1500时断电 , 终止试验 , 待炉子冷却后 , 取出刚玉舟 , 拿下托板 , 认真检查其表面 , 如发觉试样与托板作用,就需另换一种托板重新实验.5 测定结果地判定在测定过程中 , 灰锥尖端开头变圆或弯曲时温度为变形温度DT, 如有地灰锥在弯曲后又复原原形 , 而温度连续上升, 灰锥又一次弯曲变形 , 这时应以其次次变形地温度为真正地变形温度DT.当灰锥弯曲至锥尖触及托板或锥体变成球形或高度不大于底长地半球形时地温度为软化温度ST.当 灰 锥 变 形 至 近 似 半 球 形 即 高 等 于 底 长 地 一 半 时 地 温 度 为 半 球 温 度HT. 当灰锥熔化成液体或绽开成高度在1.5mm 以下地薄层或锥体逐步缩小, 最终接近消逝时地温度为流淌温度FT. 某些灰锥可能达不到上述特点温度, 如有地灰锥明显缩小或缩小而实际不熔, 仍维护肯定轮廓；有地灰锥由于表面挥发而锥体缩小, 但却保持原先外形；某些煤灰中SiO2 含量较高 , 灰锥易产生膨胀或鼓泡, 而鼓泡一破即消逝等 , 这些情形均应在测定结果中加以特殊说明.6测定结果地表达将记录灰锥地四个熔融特点温度<DT、ST、HT、FT）地重复测定值地平均值化整到10报出. 当炉内地温度达到1500时 , 灰锥尚未达到变形温度, 就该灰样地测定结果以DT、 ST、HT、FT 均高于 1500报出 . 由于煤灰熔融性是在肯定气氛条件下测定地, 测定结果应标明其测定时地气氛性质及掌握方法. 标明托板材料及试验后地表面状况, 及试验过程中产生地烧结 、 收 缩 、 膨 胀 和 鼓 泡 等现 象 及 其 产 生 时 地 相 应 温 度 . 依据灰熔融性温度地高低, 通常把煤灰分成易熔、中等熔融、难熔和不熔四种, 其熔融温度范畴大致为： 易熔灰ST值在1160以下； 中等熔融灰ST值在1160 1350 之 间 ； 难 熔 灰 ST 值 在 1350 1500 之 间 ； 不 熔 灰 ST 值 就 高 于 1500 . 一般把 ST 值为 1350作为锅炉是否易于结渣地分界线 , 灰熔融性温度越高 , 锅炉越不易结渣；反之,结渣严重.7煤灰熔融性测定地精密度煤灰熔融性测定地精密度值见表1.欢迎下载精品学习资源8影响煤灰熔融性温度地因素81粒度大小煤灰粒度小 , 比表面积大 , 颗粒之间接触地机率也高, 同时 , 仍具有较高地表面活化能, 因此 , 同一种煤灰 , 粒度小地比粒度大地熔融性温度低. 例如某种煤地煤灰地软化温度在粒度小于600 m 时为 1175；粒度小于 250 m时为 1165；粒度小于 75 m时为 1140 . 8 2 升温速度如在软化温前200左右 , 急剧升温比缓慢升温所测出地软化温度高. 当升温速度缓慢时 , 煤灰 中化 学成 分间 相对有时 间进 行固 相反 应 , 因此 , 软化温 度点 相对 在较 低温 度出 现 .83气氛性质煤灰地熔融性温度受气氛性质地影响最为显著, 特殊是含铁量大地煤灰更为明显. 这主要是由于煤灰中铁在不同性质气氛中有不同外形, 并进一步产生低熔融性地共熔体所致. 因此要定期检查炉内气氛地性质, 才能保证测定结果地牢靠性, 通常检查炉内气氛性质地方法有以下两种. 参比灰锥法：此法简洁易行, 成效较好 , 被广泛采纳 . 先选取具有氧化和弱仍原性两种气氛 下地煤灰熔融性温度地标准煤灰, 制成灰角锥 , 而后置于炉中 , 按正常操作测定其四个特点温度 , 即 变 形 温 度 <DT ） , 软 化 温 度 <ST ） , 半 球 温 度 <HT） , 流 动 温 度 <FT ） . 当实测地软化温度 <ST）, 半球温度 <HT） , 流淌温度 <FT）与弱仍原性气氛下地标准值相差不超过 50时 , 就认为炉内气氛为弱仍原性. 假如超过 50 , 就要依据实测值与氧化气氛或弱仍原性气氛下地相应标准值地接近程度及封碳物质地氧化情形判定炉内气氛性质. 气体分析法：用一根内径为3 5mm 气密地刚玉管直接插入炉内高温带, 分别在 1000 1300和1100下抽取炉内气体 , 抽样速度以不大于67ml/min 抽出气体 . 如用气体全分析仪分析气体 成分时 , 可直接用该仪器地平稳瓶<内装水）抽取气体较为便利；如采纳气相色谱分析仪时, 就可用 100ml 注射器抽取气体样品 , 取样终止后立刻送试验室分析. 在 10001300范畴内仍原气体 <CO、 H2、CH4）体积百重量为 10%70%,同时在 1100以下它们地总体积和二氧化 碳 地 体 积 比 不 大 于1 ： 1,O2地 体 积 百 分 比 <0.5%, 就 炉 内 气 氛 是 弱 仍 原 性 .8 4角 锥 托 板 地 材 质耐火材料有酸性和碱性之分 , 它们在高温下 , 同一般酸碱溶液一样也会发生化学反应 , 因此 , 在测定煤灰熔融性温度时 , 要留意托板地挑选 , 否就 , 会使测定结果偏低 . 多数煤灰中酸性物<Al2O3+SiO2+TiO2）大于碱性物 <Fe2O3+MgO+CaO+K2O+Na）2O, 可采纳刚玉 <Al2O3）或氧化铝与高岭土混合制成地托板. 相反 , 碱性煤灰就要选用灼烧过地菱苦土<MgO）制成地托板 .85主观因素由于煤灰成分是由多种氧化物<含常量元素氧化物及稀散元素氧化物）混合而成地一种复杂物质 , 从固态转化为液态无一固定熔点, 而只有一个熔融温度范畴, 在这一熔融过程中煤灰锥地势状变化是多种多样地, 很难赐予精确地描述 , 再加上作为判定四个特点温度外形地规定都是非量化地 , 这就简洁造成由于个人地懂得和试验体会地不同而使判定有所差异, 特殊是变形温 度 <DT） 地 差 别 更 为 突 出 . 然 而 , 这 种 情 况 在 热 显 微 照 相 法 中 有 极 大 地 改 善 .86煤灰中SiO2对煤灰熔融性温度地影响煤灰中 SiO2 地含量较多 , 一般约占 30%70%,它在煤灰中起熔剂地作用, 能和其他氧化物进行共熔 .SiO2含量在 40%以下地普遍高出100左右 .SiO2 含量在 45% 60%范畴内地煤灰 , 随着 SiO2 含量地增加 , 煤灰熔融性温度将降低.SiO2含量超过 60%时,SiO2含量地增加对煤灰熔融性温度地影响无肯定规律, 但煤灰灰渣熔化时简洁起泡, 形成多孔性残渣 . 而当 SiO2 含量欢迎下载精品学习资源温度均比较融性温度地超过70%时,其煤灰熔融性高.87煤灰中Al2O3对煤灰熔影响煤灰中 Al2O3 地含量一般均较SiO2 含量少 .Al2O3 能显著增加煤灰地熔融性温度, 煤灰中 Al2O3 含量自 15%开头 , 煤灰熔融性温度随着Al2O3 含量地增加而有规律地增加；当煤灰中 Al2O3 含量高于 25%时 , 煤灰熔融性地软化温度和流淌温度间地温差, 随煤灰中 Al2O3 含量地增加而愈来愈小. 当煤灰中 Al2O3 含量超过 40%时, 不管其他煤灰成分含量变化如何, 其煤灰地熔融性流动温度一般都超过1500 .8 8煤灰 中CaO地 含量 对煤 灰地 熔融 性温 度地 影响煤灰中 CaO 地含量变化很大 , 煤灰中地 CaO 一般均起降低煤灰熔融性温度地作用. 但另一方面, 纯 CaO地熔点很高 , 达 2590 , 故当煤灰中CaO含量增加到肯定量时 <如达到 40% 50%以上 时 ） ,煤 灰 中 地CaO反 而 能 使 煤 灰 熔 融 性 温 度 显 著 增 加 . 8 9煤 灰 中 Fe2O3和 MgO 及 Na2O 和 K2O对 煤 灰 熔 融 性 温 度 地 影 响 煤灰中 Fe2O3 地含量变化范畴广, 一般煤灰中Fe2O3 含量在 5% 15%居多 , 个别煤灰高达 50% 以上 . 测定煤灰熔融性温度无论在氧化气氛或者弱仍原气氛中, 煤灰中地 Fe2O3含量均起降低煤灰熔融性温度地作用. 在弱仍原性气氛中, 如煤灰中 Fe2O3含量在 20% 35%地范畴内 , 就煤灰中 Fe2O3 含量每增加 1%,平均降低煤灰熔融性软化温度18 , 流淌温度约 13 , 煤灰熔融性地流淌温度和软化温度地温差, 随煤灰中Fe2O3 含量地增加而增大. 在煤灰中 MgO含量较少, 一般很少超过4%,在煤灰中 MgO 一般起降低煤灰熔融性温度地作用 . 试验证明：煤灰中MgO 含量在13% 17%时, 煤灰熔融性温度最低, 小于或大于这个含量 , 煤灰熔融性温度均能有所增高.煤灰中地 Na2O和 K2O一般来说 , 它们均能显著降低煤灰熔融性温度, 在高温时易使煤灰挥发 . 煤灰中 Na2O 含量每增加1%,煤灰熔融性软化温度降低约18 , 流淌温度降低约16 . 煤灰熔融性温度地高低, 主要取决于煤灰中各无机氧化物地含量. 一般来说 , 酸性氧化物如SiO2 和 Al2O3 含量高 , 其灰熔融性温度就高 , 相反 , 碱性氧化物如CaO2、 MgO、Fe2O3和 K2O、 Na2O3含量多,就其灰熔融性温度就低.9 煤灰熔融性与锅炉结渣地关系引起锅炉结焦地因素是多方面地, 而且各种因素又相互关联, 煤在锅炉内燃烧时 , 生成大量灰渣 , 灰渣在高温下可能熔化而粘附在锅炉受热面上, 造成结渣 . 熔渣在水冷壁受热面以及没有水冷壁爱护地燃烧室衬砖上沉积, 并影响液态排渣 . 结渣不仅影响锅炉地受热, 消耗热量 , 破坏水循环 , 而且能将烟道部分堵塞, 阻碍通风 , 增加引风机地负荷 , 从而降低了锅炉地出力 . 在结渣严峻地情形下, 可能迫使锅炉停止运行. 此外熔化地灰渣对锅炉燃烧室地耐火衬砖具有很大地腐蚀作用<锅炉更换衬砖绝大部分是由此缘由造成地）, 从而增加了检修费用. 为了防止锅炉严峻结渣, 对煤质与灰渣地特性要求如下：煤中灰分含量及含硫量不宜过大, 煤粉不宜过粗 , 否就都简洁促使结渣情形发生或加剧结渣地严峻程度；煤灰应有较高地熔点, 一般灰地软化温度 ST>值应大于 1350 . 特殊要防止燃用灰熔点低地短渣煤, 由于燃用这种煤 , 最易导致严峻地结渣 . 一般宜选用气氛条件对煤灰熔融性影响较小地煤种, 由于其灰渣特性受运 行 工 况 地 波 动 影 响 较 小 ,因 此 有 助 于 锅 炉 地 稳 定 燃 烧 . 因此 , 把握煤灰在高温下地熔融特性地测定技术, 明白煤灰熔融性对锅炉结渣地影响, 为如何防止或减轻锅炉地结渣, 供应了依据 .浅谈煤灰熔融性作 者 ：来 源 ：发 表 时 间 ： 2006-12-23浏 览 次 数 ： 字号： 大中小煤灰地熔融性是指煤灰受热时由固态向液态逐步转化地特性, 煤灰地熔融性是动力用煤高温特性地重要测定工程之一. 由于煤灰不是一个纯洁物, 它没有严格意义地熔点, 衡量其熔融过程地温度变化, 通常用三个特点温度：即变形温度<DT） , 软化温度 <ST）、流淌温度<FT） . 这三个温度代表了煤灰在熔融过程中固相削减, 液相渐多地三点 , 在工业上多用软化温欢迎下载精品学习资源度作为熔融性指标, 称为灰熔点 .一、煤灰地熔融性对于煤粉固态排渣炉地炉膛结渣有亲密关系：如灰熔融性温度低, 在炉膛高温下熔融粘在炉膛受热面上, 冷却后形成结渣 . 依据运行体会 , 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-ST 之间地温度为软化区间温度, 依据其范畴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 . 通常短渣地煤易于结焦, 燃用长渣地煤较为安全 .二、影响煤灰熔融性地因素：影响煤灰熔融性地因素主要是煤灰地化学组成和煤灰受热时所处地环境介质地性质：一、煤灰地化学组成比较复杂, 通常以各种氧化物地百分含量来表示. 其组成百分含量可按以下次序排列： SiO2,Al2O3,<Fe2O3 FeO ） ,CaO,MgO,<Na2O K2O） . 这些氧化物在纯洁状态时熔 点大都较高 <Na2O 和 K2O 除外） . 在高温下 , 由于各种氧化物相互作用, 生成了有较低熔点地共熔体 . 熔化地共熔体仍有溶解灰中其他高熔点矿物质地性能, 从而转变共熔体地成分, 使其熔化温度更低 . 上列氧化物分为三类 , 此三类氧化物对煤灰地熔融性地影响如下：Al2O3能提高灰熔点 , 煤灰中三氧化二铝含量自15%开头 , 煤灰熔融性温度随其含量增加而有规律地增加 , 煤灰中 Al2O3 含量大于 40%时 ,ST 一般都超过 1500；大于 30%时,ST 也多在 1300以上.当三氧化二铝含量高于25%时,DT与ST地温差 , 随其含量增加而变小 .SiO2对灰熔点地影响较复杂 , 主要看它是否与 Al2O3 结合成 2SiO2.Al2O3, 如煤灰中 SiO2 和 Al2O3 地含量比为 1.18< 即 2SiO2.Al2O3 ）时 , 灰熔点一般较高 . 随着该比值增加 , 灰熔点逐步降低 , 这是由于灰中存在游离氧化硅 . 游离氧化硅在高温下可能与碱性氧化物结合成低熔点地共晶体, 因而使灰熔点下降 . 游离氧化硅过剩较多时 , 却可以使灰熔点上升 . 由于大多数煤灰地SiO2和Al2O3地含量比值在14 之间, 所以煤灰中碱性氧化物地存在会降低灰熔点.碱性氧化物 <Fe2O3 CaO MgO KNaO）一般此类氧化物能降低灰熔点. 其中 Fe2O3 地影响较复杂, 灰渣所处地介质性质不同而有不同影响, 但总地趋势是降低灰熔融性温度.CaO 和 MgO 有减 低 灰 熔 点 地 助 熔 作 用 , 且 有 利 于 形 成 短 渣 , 但 其 含 量 超 过 一 定 值 时 < 大 约 25% 30%） , 却可以提高灰熔点 .K2O 和 Na2O能促进熔点很低地共熔体地势成, 因而使 DT减低 .二、在锅炉炉膛中介质地性质可分为两种：弱仍原性介质和氧化性介质. 介质性质不同时 , 灰渣中地铁具有不同地价态. 在弱仍原气体介质中, 铁呈氧化亚铁 <熔点 1420>；在氧化性介质中呈氧化铁 <熔点1565） . 氧化亚铁最简洁与灰渣中地氧化硅形成低熔点地共熔体<FeSiO4） , 所以在弱仍原性介质中 , 灰熔点最低 , 在氧化性介质中 , 灰熔点要高一些 .综上所述 , 对于大多数煤灰SiO2 含量较高 , 多呈酸性 . 在酸性灰渣中 , 碱性氧化物地存在起了降低灰熔融温度地作用.责任编辑： 红螃蟹欢迎下载