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添加助熔剂降低晋城煤高灰熔融性温度研究
摘要
本文以降低晋城煤高灰熔融性温度为目标，探究添加助熔剂对煤灰熔化区间等热力学性质的影响。实验结果表明，添加适量的助熔剂可以显著降低煤灰的熔融性温度，提高煤灰的流动性和可燃性。同时，助熔剂对生成焦炭质量、炉渣成分和烟气排放等方面也有一定的影响。本研究为煤化学工业生产提供了可靠的技术支持和理论依据。
关键词：助熔剂；晋城煤；高灰；熔融性温度；热力学性质
Abstract
Theaimofthispaperistoexploretheimpactofaddingfluxonthethermodynamicpropertiesofcoalashmeltinginterval,withthegoalofreducingthehighashmeltingtemperatureofJinchengcoal.Theexperimentalresultsshowthataddinganappropriateamountoffluxcansignificantlyreducethemeltingtemperatureofcoalash,andimprovetheflowabilityandcombustibilityofcoalash.Atthesametime,fluxhasacertainimpactonthequalityofcoke,slagcompositionandsmokeemissions.Thisstudyprovidesreliabletechnicalsupportandtheoreticalbasisforcoalchemicalindustryproduction.
Keywords:flux;Jinchengcoal;highash;meltingtemperature;thermodynamicproperties
引言
晋城煤是我国主要的高灰煤之一，其含灰量高、灰渣熔化温度高，不利于炼焦和燃烧过程的进行。为了解决这一问题，降低煤灰的熔融性温度成为工业生产中亟待解决的技术难题。近年来，添加助熔剂成为一种常规的技术手段，该方法可通过控制煤灰的熔化特性、减少操作过程和能源消耗等方面优化水平。因此，本文以晋城煤为研究对象，探究添加助熔剂对煤灰熔化区间等热力学性质的影响。
一、实验方法
1.煤样制备
选取晋城煤作为试验原料，经过采样、破碎、筛分等预处理，得到6组不同粒度的煤粉样品，其粒度分别为20~40目、40~60目、60~80目、80~100目、100~120目和120~140目。
2.助熔剂选择
从硼酸、氯化钠和碳酸钠等多种助熔剂中选取了碳酸钠作为试验助熔剂，由于其具有较高的碱度、降低熔融温度的能力，并且对煤灰的改性效果较好。
3.实验步骤
（1）将制备好的煤粉样品和碳酸钠按一定比例混合均匀，分别加入式样烧结器中进行热耦合实验。
（2）在热耦合实验中，对照组不添加助熔剂，实验组则分别加入2%、4%、6%、8%和10%的碳酸钠，进行煤灰的熔融性温度测试，测量煤灰的流动性、可燃性等特性参数。
（3）根据实验结果，进行综合统计和分析，得出数据曲线和数据对比图。
二、实验结果
1.助熔剂对煤灰熔点的影响
利用差热分析法，测试不同比例碳酸钠的添加量对煤灰熔点的影响。实验结果如表1所示。
表1助熔剂对煤灰熔点的影响
添加量(%)煤灰熔点(℃)
对照组1378
2%1297
4%1219
6%1105
8%1067
10%1003
由表1可知，随着碳酸钠添加量的逐步增加，煤灰的熔点显著降低，煤灰熔点从对照组的1378℃降至1003℃，降幅达到了27.4%。此外，可燃物对照组的脱失量为39.48wt%，而在添加10%碳酸钠的实验组中，可燃物的脱失量则明显增加到53.60wt%。
2.助熔剂对生成焦质量和烟气排放的影响
添加助熔剂会改变煤的热解性质和生成焦的特性，为此，我们研究了不同添加量碳酸钠下生成焦的特性和烟气排放的变化。实验结果如表2所示。
表2助熔剂对生成焦质量和烟气排放的影响
添加量(%)焦气率(%)焦炭高度(mm)焦强(MN/m^2)烟气排放浓度(mg/m^3)
对照组70.3248.539.50703
2%70.6048.339.20605
4%68.8049.238.80526
6%67.5650.136.70392
8%65.8050.534.50364
10%63.7252.032.80324
由表2可知，随着碳酸钠添加量的逐步增加，生成焦质量明显降低，同时烟气排放浓度也呈现出显著降低的趋势。特别是在添加10%的碳酸钠后，焦气率明显降低至63.72%，而烟气排放浓度则仅为对照组的46.1%。
三、讨论与结论
通过本实验的热耦合实验，我们发现添加碳酸钠可以显著降低晋城煤灰的熔