氧化钙对煤灰熔融性的影响

张勃

摘 要：文章采用GB/T219-2008方法，用智能灰融测试仪对煤的灰熔融性在加入氧化钙的不同比重的情况下，以标准煤样、中天合创葫芦素气化用煤、中天合创热电动力用煤为研究对象，得出在不同煤样中的结论，标准煤样在加入5%、10%和15%的氧化钙都可以降低软化温度、半球温度和流动温度。加入20%和30%的氧化钙提高特征温度。热电动力用煤和气化用煤的变化规律基本一致，对于热电锅炉和气化炉的炉膛温度调控有参考意义。

关键词：煤灰熔融性；氧化钙；气化炉；热电锅炉

中图分类号：TQ533 文献标志码：A 文章编号：2095

-2945（2019）21-0064-02

Abstract： In this paper， the ash melting property of coal under the condition of adding calcium oxide different different proportions is studied using GB/T219-2008 method， with the standard coal sample， the coal used for cucurbitacin gasification and the coal for thermoelectric power in Zhongtian Hechuang Energy Co.， Ltd. as the research objects. It is concluded that in different coal samples， after the addition of 5%， 10% and 15% calcium oxide， can reduce the softening temperature， hemispheric temperature and flow temperature. The characteristic temperature was increased by adding 20% and 30% calcium oxide. The variation law of thermoelectric power coal and gasification coal is basically the same， which is of reference significance for the furnace temperature control of thermoelectric boiler and gasifier.

Keywords： coal ash fusibility； calcium oxide； gasifier； thermoelectric boiler

1 概述

根据我国能源结构的组成，富煤少油贫气的特点[1]，煤炭作为我国火力发电和煤化工的主体燃料和化工原料，通过对用煤特性指标进行严格控制，可以保证热电锅炉和气化炉的安全稳定、经济运行。煤灰熔融性是发电和气化用煤技术条件的特性指标之一[2]，是表征规定条件下得到的随加热温度而变的煤灰（试样）变形、软化、半球、流动特征的物理状态，通常以四个状态相应的温度来表征煤灰的熔融性[3]。工业上对煤灰熔融性的要求各有不同，如固态排渣锅炉和气化炉中一般使用高灰熔融性煤，液态排渣的锅炉和气化炉使用低灰熔融性煤，以免排渣困难[4]。所以对于煤灰熔融性的研究对热电锅炉和气化炉的高效安全运行具有重要意义，影响煤灰熔融性的因素主要有灰分浓度、燃烧气氛、灰分成分[5]。本实验主要探究封碳法（弱还原气氛）灰分中氧化钙的所占比重对煤灰熔融性的影响。

2 实验仪器及试剂

（1）长沙开元煤灰熔融性测试仪

（2）煤灰锥制作模子7*7*20mm

（3）糊精溶液：100g/L

（4）玛瑙研钵

（5）圆形灰锥推板

（6）石墨粉

（7）活性炭

（8）灰锥托盘若干

（9）氧化钙分析纯试剂

（10）煤灰熔融性标准样品（GBW11125d）

（11）刚玉杯若干

3 实验部分

3.1 煤样的灰化

将葫芦素皮带煤，热电皮带煤和红庆河低硫煤取适当质量煤样，在马弗炉里缓慢灰化，设置温度为500℃缓慢升温一个小时，在500℃的温度下恒温半个小时，再持续升温半个小时至850℃，恒温两个小时，留取煤灰样品进行待测。煤标准试剂可直接使用。

3.2 煤样的配比

将灰化好的煤灰和标准煤样以5%、10%、15%、20%、30%和40%的比例加入氧化钙，用研钵研磨至颗粒径小于0.02mm，然后适量加入糊精，在灰锥模具制作灰锥模型，竖立起灰锥，空气干燥40min左右，然后按照顺序放入灰锥托盘上。

3.3 样品检测

用刚玉杯称取5g石墨粉，在表面均匀平铺上活性炭5g，将干燥好的灰锥按相应的顺序放入托盘的样品槽，然后将样品放入卡槽上，擦拭石英镜片后，选择封碳法，启动运行程序。

3.4 记录数据

等待检测系统完成后，核查相应特征温度，如有较大差异，可手动调整，记录相应的原始数据。

4 数据处理

4.1 标准煤样在加入5%、10%、15%、20%和30%的前后對比

如图1所示，标准煤样在未加入氧化钙时相对应的变形温度、软化温度、半球温度和流动温度分别为1217℃、1317℃、1356℃和1445℃，再加入5%、10%和15%的氧化钙时各项特征温度有明显下降，尤其是变形温度，相差115℃，在20%和30%时突变比较明显，峰值高于标准值132℃。软化温度、半球温度和流动温度在15%、20%和30%处相对比较集中，温差较小，和标准值相比较下降较大，而且在10%，15%，20%和30%都成上升趋势。这说明在加入氧化钙的百分含量不同对相对应的特征值的影响也不同，在变形温度和软化温度方面既可以增加亦可以减小。半球温度和流动温度均低于标准值，随着氧化钙的增加成上升趋势。

4.2 热电动力用煤在加入5%、10%、15%、20%、30%和40%的前后对比

如图2所示，热电动力用煤灰分较大，四个特征温度在加入5%的氧化钙时都有明显下降，在加入10%、15%和20%的氧化钙时基本趋于稳定，变化最大的是流动温度，相差120℃。而在加入30%和40%的氧化钙时变形温度变化不明显，软化温度有明显上升趋势，并且软化温度、半球温度和流动温度相对比较集中，流动温度峰值相差200℃，这说明在加入氧化钙5%时有可以降低特征温度，加入氧化钙10%、15%和20%对于特征温度影响不大，整体趋于稳定。加入氧化钙30%和40%有突变过程，而且特征温度比较相近。

4.3 气化用煤在加入5%、10%、15%、20%、30%和40%的前后对比

如图3所示，气化用煤四个特征温度在加入5%的氧化钙时有所下降，在加入10%、15%和20%的氧化钙时除变形温度变化不大之外，其他三个特征温度都呈上升趋势，加入氧化钙30%和40%时，都有明显增加，变形温度峰值相差120℃，流动温度峰值相差近200℃。气化用煤灰分较小，在加入20%、30%和40%的氧化钙时，软化温度、半球温度和流动温度都较集中。

5 结论

本文以标准煤样、中天合创动力用煤和气化用煤为研究对象，在已知煤样氧化钙含量的前提下，探索了加入氧化钙含量对灰熔融性的影响。氧化钙对于三种煤样的影响趋势基本一致，可对锅炉和气化炉调控作为参考，具体措施应以相应的条件为准。

参考文献：

[1]方圆，张万益，曹佳文，等.我国能源资源现状与发展趋势[J].矿产保护与利用，2018（04）：34-42+47.

[2]隋高山.发电厂锅炉的运行和维护[J].科技创新与应用，2018（06）：126-127.

[3]李晓颖，易辉林，江成，等.煤灰熔融性的测定[J].山东工业技术，2018（09）：67.

[4]汤虎，邵明勇，董德宇.大型燃煤机组锅炉底渣输送方式选型研究[J].中国电力教育，2011（03）：144-145.

[5]陈仕陆，刘登云，范香娟.影响煤灰熔融测定结果的因素[J].山东煤炭科技，2016（01）：176+179.