煤灰成分对灰熔融特性影响的多角度分析

以实际煤气化生产用原料煤为例,基于生产中煤灰成分与灰熔融特性的检测数据,对煤灰中总酸、总碱、酸碱比以及SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO含量对灰熔点的影响进行分析,对熔融指数FI、灰渣形式与灰熔点的关系进行探讨,旨在从灰成分的不同角度研究煤灰灰成分对灰熔点的影响.结果表明,煤灰中单一化学成分含量多少与煤灰熔融特征温度间没有绝对的规律,且目前不同的学术研究观点也对煤灰成分与灰熔融特性的关系有不同的见解,没有普遍和万能的理论规律,因此需要对二者的关系有一个辩证客观的认识.     

酸碱比值与助熔剂对煤灰熔融流动温度影响的研究

以我国62组重要商业用煤的煤灰化学成分和灰熔融性为研究对象,讨论了酸碱比值与灰熔融流动温度的关系,结果表明酸碱比值越大,流动温度越高。考察了助熔剂CaO和Fe2O3不同添加量对6组高灰熔点煤灰熔融流动温度的影响。实验表明:同一煤样中添加相同质量的助熔剂CaO和Fe2O3,对酸碱比值的改变相同,但是其助熔效果不同,因此酸/碱比值不可当做衡量煤灰熔融特性的唯一参数。以6种煤的实测数据为基础,对助熔剂CaO添加量的经验公式的准确性和适用性作了分析。由于煤种的多样性与灰成分的复杂性,使得经验公式具有局限性,助熔剂添加量的确定仍需实验测量。     

煤灰成分对灰熔融性影响研究

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。     

煤灰成分与灰熔融性关系研究进展

从定性和定量两个角度,介绍了煤灰成分与灰熔融性关系的国内外研究进展,分析了煤灰成分对灰熔融性温度的影响。煤灰中氧化物分为酸性氧化物和碱性氧化物,煤灰中酸碱比的变化对煤灰熔融性温度会产生影响,并提出了基于灰成分预测煤灰熔融性温度的方法,以起到对实际工作的指导作用。     

神经网络法预测煤灰中铁钙比与灰熔融温度的关系

向铁钙比不同的ZX煤、SH煤、LY煤中添加Ca、Fe助剂,改变煤灰中Fe2O3/Ca O,测定煤灰在弱还原气氛下的灰熔融温度,采用BP神经网络模型预测灰熔融温度与灰成分及其组合参数之间的关系。结果表明,3种煤中加入Fe S2、Fe、Ca CO3后,灰熔融温度均降低。当添加同种含Fe助剂,在中铁高钙的煤中,铁钙比越小,煤灰流动温度越低;而在低铁低钙的煤中,铁钙比越大,煤灰流动温度越低。同一煤样,加入不同含Fe助剂,相同铁钙比时,加入单质Fe的煤灰熔融温度更低。铁钙比对煤灰熔融温度的影响还与灰成分等其它因素有关。使用质量百分数作为基准,输入层包含8个灰成分参数和3个组合参数(铁钙比、铁钙和及酸碱比)的BP神经网络模型对灰熔融温度的预测优于仅包含8个灰成分和酸碱比的9参数输入层预测模型,该模型对高铁低钙的煤样灰熔融温度的预测效果较好。     

煤灰成分对煤灰熔融特性的影响

以神木西沟煤为煤样,研究了煤灰化学成分和灰熔融性的关系,考察了灰成分对煤灰熔融温度的影响,得出了提高煤灰熔点的最佳方法.实验结果表明,添加适量的氧化物会提高煤灰的熔融温度.要使灰软化温度超过1 350℃,SiO2的添加量至少4.0%,Al2O3的添加量至少2.0%,CaO的添加量至少2.0%.从工业生产实际出发,应考虑添加CaO,Al2O3或SiO2,即添加廉价的高岭土、石灰石、蒙脱土之类的添加剂,进而扩大煤的使用范围.     

煤矸石灰添加对准东煤灰熔融特性影响

选取两种准东煤（ZDA和ZDB）为研究对象，利用灰熔融温度测定仪、X射线荧光光谱和X射线衍射仪考察了单一准东煤灰及其与煤矸石（CG）灰掺混后酸碱比、化学组成和矿物质演变对灰熔融特征温度的影响规律。结果表明高温下ZDA中主要矿物组分为霓辉石和赤铁矿等助熔矿物，而ZDB中以难熔矿物硫铝酸钙与镁硅钙石为主，导致ZDA灰熔融温度明显低于ZDB。随着CG灰质量分数增加，ZDA/CG与ZDB/CG熔融特征温度呈现先下降后上升趋势，分别在CG灰添加比40%和60%时出现最小值；当ZDA/CG与ZDB/CG酸碱比接近时，CaO与Fe₂O₃含量是影响变形温度与流动温度的主要原因。对于上述两种高碱性煤灰，含钙矿物对于灰熔融特性影响较大，而含钠矿物的影响相对较小。本文旨在为改善准东煤灰沉积倾向提供基础数据。     

酸性氧化物和酸碱比对煤灰熔融行为的影响

为了研究酸性氧化物（SiO₂和Al₂O₃）的相对含量和酸碱比对煤灰熔融行为的影响,本文以准东煤灰化学组成为基础,利用分析纯试剂制备了28组合成灰样品,在马弗炉815℃灰化后利用灰熔融特性分析仪、扫描电子显微镜-能谱仪（SEM-EDS）和X射线衍射仪（XRD）对样品熔融特性、表观形貌和矿物组成进行表征。进而采用多元线性回归法建立了灰熔融温度预测模型,并对该模型的适用性进行了检验。结果表明：在相同酸碱比下,当SiO₂含量由9%上升至33.73%,而Al₂O₃含量由35.98%降至11.25%时,合成灰的变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）和流动温度（FT）均呈单调下降趋势,这意味着SiO₂含量的增加可能促进了煤灰的熔融过程;在不同碱酸比下,合成灰的熔融温度随着酸碱比的增加呈先下降后升高的变化趋势,在酸碱比为1.25时合成灰的特征温度出现最小值,表明酸碱比对合成灰熔融温度的影响呈非线性关系。通过SEM-EDS和XRD表征发现,合成灰中CaO、Fe₂O₃、Ca₂MgSiO₇、Ca₂Fe₂O₅、SiO₂和Al₂O₃等耐熔矿物和CaSiO₃等助熔矿物的相对含量以及与钠相关的低温共熔反应是改变合成灰熔融温度的主要因素。本文所建立模型对文献中6组灰样4个特征温度的预测结果与其对应测量值之间最大残差绝对值均小于80℃,说明该模型在本文的合成灰化学组分范围内可用性较好,具有一定的应用价值。     

神经网络法预测煤灰中铁钙比与灰熔融温度的关系

向铁钙比不同的ZX煤、SH煤、LY煤中添加Ca、Fe助剂,改变煤灰中Fe2O3/Ca O,测定煤灰在弱还原气氛下的灰熔融温度,采用BP神经网络模型预测灰熔融温度与灰成分及其组合参数之间的关系。结果表明,3种煤中加入Fe S2、Fe、Ca CO3后,灰熔融温度均降低。当添加同种含Fe助剂,在中铁高钙的煤中,铁钙比越小,煤灰流动温度越低;而在低铁低钙的煤中,铁钙比越大,煤灰流动温度越低。同一煤样,加入不同含Fe助剂,相同铁钙比时,加入单质Fe的煤灰熔融温度更低。铁钙比对煤灰熔融温度的影响还与灰成分等其它因素有关。使用质量百分数作为基准,输入层包含8个灰成分参数和3个组合参数(铁钙比、铁钙和及酸碱比)的BP神经网络模型对灰熔融温度的预测优于仅包含8个灰成分和酸碱比的9参数输入层预测模型,该模型对高铁低钙的煤样灰熔融温度的预测效果较好。     

煤和生物质灰中氧化钾含量对灰熔融特性的影响

通过模拟煤和生物质的灰成分并测试其熔融温度,探究了不同成分的灰中K₂O对灰熔融特性的影响作用。利用FactSage 7.0对各组灰分的熔融过程进行了热力学模拟和平衡计算,从矿物质反应和变化的角度为不同组分的灰中K₂O对熔融特性的影响提供理论依据。利用XRD验证了计算中所预测的矿物质的存在。结果表明：灰中K₂O的含量对灰熔融特性的影响会受到灰分中硅、铝、钙等元素含量的影响。对于CaO含量较低的煤灰,适量增加K₂O的含量有助于降低灰分的初始变形温度、软化温度和半球温度,但对流动温度几乎没有影响;对于CaO含量较高的煤灰,适量增加K₂O的含量能够全面降低灰的熔融温度;对于生物质灰,当K₂O的含量低于30%时,增加K₂O的含量有助于降低灰熔点,继续增加K₂O的含量则对灰熔点几乎没有作用。     

煤灰的流动温度拟合方程研究

为准确预测某地区煤种的灰熔融性温度,对该地区142组煤样的灰成分及灰熔融性温度等进行了研究。利用煤灰组分,同时引入SiO2与Al2O3含量的比值、碱性氧化物总量与酸性氧化物总量的比值,对煤灰流动温度进行数学建模,并通过3种方法推导出拟合方程。通过利用同一地区的煤灰样品对拟合公式进行校核,得出最优的预测当地煤种的煤灰熔融性温度数学建模过程及拟合方程。     

准东粉煤不均匀熔融规律研究

针对准东煤燃烧过程中存在的结渣问题,采用浮沉法将准东原煤分成不同密度子样,测定了各密度级别灰样的化学组成、矿物组成、煤灰熔融温度和烧结温度,探索准东煤灰微观不均匀熔融规律,揭示准东燃烧结渣机理。结果表明,准东煤粉主要分布在1.40~1.50 g/cm3。煤粉密度从1.50g/cm3升至1.60 g/cm3时,煤灰中SiO_2含量从28.82%提高至60.27%,CaO含量从29.91%降至3.96%,Fe_2O_3含量则从5.85%提高至12.68%,MgO含量从9.09%降至1.92%;软化温度从1 297℃降至1 127℃,烧结温度则从551℃升高至1 000℃。不同密度煤粉颗粒中化学组成和矿物组成的分化导致灰熔融性的不均匀分布,而其灰成分的特殊性导致了熔融温度和烧结温度变化趋势的差异。     

准东煤灰熔融性与灰成分相关性分析

灰熔融性是判别结渣的主要依据之一,但部分准东煤灰熔融温度高,仍具有严重结渣倾向。为了分析准东煤灰熔融性与结渣倾向不吻合的原因,采用煤质数据对比分析法,研究了准东煤灰熔融性与煤灰成分的相关性,说明部分准东煤灰熔融性高主要是煤灰中碱性氧化物含量高引起,得出了准东煤的软化温度与煤灰中的碱性氧化物成分相关性较好,可用碱性氧化物含量/(碱性氧化物含量+酸性氧化物含量)或者当量碱性氧化物含量进行灰熔融性的初步判别,可为准东高钠煤的灰熔融性检测、锅炉设计及电厂的安全燃用提供参考和依据。     

铁钙比对煤灰中耐熔矿物生成的抑制机理研究

铁基助熔剂和钙基助熔剂能有效降低煤灰熔融温度,为了研究铁钙比(Fe2O3/CaO)对煤灰中耐熔矿物生成的抑制机理,根据煤灰化学成分组成,在三种不同系列的煤中加入含铁助剂,调整煤中的铁钙比,对煤灰进行灰熔融温度、煤灰成分分析,对还原性气氛下制备的煤灰渣进行X射线衍射分析(XRD).结果表明:加入含铁助剂可降低煤灰熔融温度,在相同铁钙比下,加入Fe助剂的煤灰熔融温度低于加入FeS2助剂的煤灰熔融温度,硫在煤灰中起增加煤灰熔融温度的作用;煤灰中铁钙比不同对高熔点矿物的生成影响不同,当铁钙比在1~2间时,灰渣中仅有钙长石,当铁钙比在3.5~5.5间时,灰渣中既有钙长石的也有耐熔矿物莫来石的存在,煤灰中铁质矿物和钙质矿物的含量对耐熔矿物的生成有很大影响.     

气化条件下煤灰熔融性研究

以CaO和Fe2O3为助熔剂,分别与7种煤样进行不同比例的混合,在气化条件下进行煤灰熔融性实验,降低煤灰熔融性温度,为生产合成气用煤的选择提供科学依据。实验结果表明,7种煤样的流动温度均能降至1400℃以下,煤灰添加CaO助熔剂时的灰熔融性温度变化比较稳定,而对Fe2O3助溶剂都较为敏感,仅在很小的含量范围内能达到最低点,而且规律性较差。     

SiO2含量对煤灰熔融特性的影响

以山鑫煤为研究对象,通过在煤中加入不同量的沙子制灰,即改变煤灰中SiO2的含量和硅铝比(S/A),研究SiO2含量改变对煤灰熔融特征温度DT、ST、HT及FT的影响。结果表明,随SiO2含量的增大,煤灰的熔融特征温度先降低;当含量达到13.57%时,降到最低值;之后随SiO2含量继续增大,煤灰流动温度(FT)不断升高。利用FactSage对煤灰样品的熔融特性进行了预测。     

石灰石添加量对黄陵煤灰熔融特性的影响

针对渭河煤化工集团公司气化炉水煤浆加压气化中使用的高灰熔融性黄陵煤,研究了助熔剂石灰石对改善黄陵煤灰熔融特性的作用,讨论了水煤浆中石灰石添加量、灰成分酸性度、煤中灰分对灰熔融性温度的影响。结果表明,石灰石可有效改善黄陵煤的高灰熔融特性,石灰石添加量与煤灰中CaO含量及酸性度相关,确定工况下适宜的石灰石添加量为1.8%～2.5%。     

配煤、助熔剂对毕节煤灰熔融特性温度的影响研究

为提高毕节地区煤炭气化和燃烧的性能,研究了配煤和助熔剂对毕节煤灰熔融性温度的影响。在毕节地区织金煤、修文煤和金沙煤中,分别按一定比例添加CaO、Fe_2O_3两种助熔剂,并在织金煤中选用高灰熔融性温度的煤与低灰熔融性温度的煤相配,来测定添加助熔剂和配煤对煤灰熔融特性温度的影响。研究结果表明:CaO添加比例从3%到12%,煤样的灰熔融性温度先降低后增大;Fe_2O_3添加比例从5%到20%,煤样的灰熔融性温度始终呈下降趋势,Fe_2O_3助熔效果较好;低灰熔融性温度的煤与高灰熔融性温度的煤相配,能有效降低高灰熔融性温度煤的灰熔融性温度。     

助熔剂对型煤灰熔融特征温度的影响

研究了高灰熔点型煤灰成分与灰熔融特性的关系,考察了Fe2O3, MgO, CaO和固体水玻璃助熔剂对型煤灰熔融温度的影响. 结果表明,碱性氧化物与灰中所含矿物质在高温下易形成低共熔混合物,能有效降低型煤灰熔融温度. 加入等量(11%, w)的MgO, CaO及固体水玻璃、Fe2O3,流动温度分别下降了22.0, 58.8, 81.2和91.9℃. 通过三元相图及XRD分析揭示了物相组成变化和矿物晶体的存在形式. CaO, 固体水玻璃和Fe2O3适宜的添加量分别为11%, 9%和9%. CaO和固体水玻璃对型煤还具有粘结和促进气化作用,更适合作为助熔剂.     

弱还原气氛下不同化学成分对煤灰熔融性的影响

以宁煤煤灰为研究对象,研究了高岭土、Ca2SiO3、Fe2O3、CaO、Al2O3、SiO2等添加剂在弱还原气氛中对煤灰熔融性的影响.实验结果表明:SiO2,Al2O3,Fe2O3,CaO对煤灰熔融温度的影响基本都是随氧化物含量增加先降低后升高;酸性矿物高岭土可以显著提高煤灰的熔融温度;碱性矿物Ca2SiO3可以降低煤灰的熔融温度.在一定的含量范围内,高岭土、Al2O3、SiO2均可提高煤灰熔融温度,但高岭土效果较好;Ca2 SiO3、Fe2O3、CaO均可降低煤灰熔融温度,Ca2SiO3下降效果较为明显.