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转化利用

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煤灰成分对灰熔融性影响研究

戴爱军

(西北化工研究院,陕西西安710600)

摘要:通过对154个煤样的灰成分进行分析,探讨了煤灰主要成分及煤灰中酸碱比对灰熔
融性的影响,并回归出了酸碱比与灰熔融性的关系式,预测结果与实测值具有较好的一致性。
关键词:煤灰;灰成分;灰熔融性;酸碱比

中图分类号:TQ533文献标识码:A文章编号:1006-6772(2007)05-0023-04

煤灰熔融性(灰熔点)是气化用煤的一项重要笔者选取部分数据见表2。
质量指标,而煤灰熔融温度的高低取决于煤灰的组
2煤灰主要成分与灰熔融性的关系
成及含量,深入研究煤灰化学成分对灰熔融温度的

影响,对于特定的煤种能否满足不同排渣方式的气分析表明,煤灰中的化学成分包括SiO2、Al2O3、

化及扩大适用煤种范围具有十分重要的意义。Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、TiO2、SO3等氧化物。

煤灰是一种极为复杂的无机混合物,其熔融温由于MgO、Na2O、K2O、TiO2、SO3等氧化物各组分含

度与煤灰成分关系密切。长期以来,很多学者做了量较少,笔者仅研究SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等主要
大量的研究工作,提出了一些根据煤灰成分表征灰成分及灰成分中酸性氧化物与碱性氧化物之比对灰
熔融性温度的关系式[1,2]。然而,由于煤灰组成的熔融性的影响。

复杂性及受测试手段的限制,一些经验关联式都受2.1煤灰中SiO2与FT的关系

到煤种及其他条件的制约,因而有针对性地结合实从从图1可以看出,SiO2影响流动温度FT的

际情况深入开展这方面的研究是十分必要的。按照总体趋势是:随着SiO2含量的提高,流动温度FT
煤灰熔融性分析方法,对154个煤样的主要灰成分先减小后逐渐升高;当其含量从较低逐渐增加时,

进行了系统的分析。SiO2易与其它氧化物形成共熔体,使得熔点降低,

由于SiO2熔点较高,当达到一定值后,煤灰熔点又
1数据采集[3]
会上升。张堃等人通过在人工灰样中逐渐添加

笔者所用数据来自西北化工研究院对各煤样的SiO2的研究也得出了类似的结论。大多数煤样的

分析数据,煤样分布地区广,主要包括西北、东北、华SiO2含量都在20%~70%之间。当SiO2不大于
东及华中地区的煤样,煤样类别涉及褐煤、烟煤、无20%时,流动温度FT较高,均在1300以上,有些

烟煤等,所用煤样灰分相关数据见表1。甚至大于1500,当SiO2含量在30%~60%时,FT
有低于1100以下的,也有高于1500的,这说明
在这个区间内,煤灰流动温度FT的高低不仅与

SiO2的含量有关,还与其中Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO

等其他成分有关。当SiO2含量在20%~30%时,煤
灰的流动温度FT一般在1300以下,也有极少数
FT较高。
受测定仪器的限制,流动温度FT大于等于

收稿日期:2007-04-16
作者简介:戴爱军(1980-),男,湖北监利人,助理工程师,2003年毕业于兰州理工大学化学工程与工艺专业,现在西北化工研究院从事水
煤浆制备及煤气化技术研究工作。

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Al2O3固体单体属于离子晶体,具有很高的熔
点(2050),在煤灰熔化过程中,起骨架作用,导

致其含量越高,熔点越高。图2表明,当Al2O3含量
大于10%时,煤灰的流动温度FT总趋势是随着

Al2O3含量的增加而逐渐增加。对于煤灰中Al2O3
含量小于10%的煤样,其煤灰的流动温度FT有低

于1100的,也有大于1500的,当Al2O3含量大

图1SOi2-FT关系
于25%时,最低的FT也大于1300,随着Al2O3含
的数据无法测出图中用线上的点
1500,11500量的增加而逐渐增加。但由于煤灰成分的复杂性,
表示在对应的灰成分含量下的煤灰流动温度FT,下
即使Al2O3低于20%(有的在10%以下)的煤灰,也
同。
有不少样品的FT在1300,甚至1500以上。说
2.2煤灰中Al2O3与FT的关系
明对于煤灰中Al2O3含量较低的煤,仅以Al2O3含
量多少还不能完全确定流动温度的高低,而是需要
对各个成分的综合判断才能确定煤灰流动温度的高
低。

2.3煤灰中Fe2O3与FT的关系

在弱还原气氛中,Fe2O3以FeO的形态存在,与
其他价态的铁相比,FeO具有最强的助熔效果[4]。

图3表明,Fe2O3含量对流动温度的影响总体趋势

是,随着Fe2O3含量的增加,煤灰的流动温度逐渐下

图2A2lO3-FT关系降。这是由于Fe2O