煤的灰熔融性測(cè)定

煤的灰熔融性測(cè)定

術(shù)語和目的測(cè)定方法日常維護(hù)

影響灰熔融性測(cè)定因素

1煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024定義煤灰熔融性(又稱灰熔點(diǎn))：

在規(guī)定的條件下，得到的隨加熱升溫而變化的煤灰變形、軟化、呈半球和流動(dòng)特征物理狀態(tài)稱為灰熔融性，用特征物理狀態(tài)時(shí)所對(duì)應(yīng)的特征溫度來表示，即變形溫度、軟化溫度、半球溫度、流動(dòng)溫度。

術(shù)語和目的2煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024四個(gè)特征溫度變形溫度DT：灰錐尖端或棱開始變圓或彎曲時(shí)的溫度。軟化溫度ST：灰錐彎曲至錐尖觸及托板或灰錐變成球形時(shí)的溫度。半球溫度

HT：灰錐形變至近似半球形，即高約等于底長的一半時(shí)的

溫度。流動(dòng)溫度FT：灰錐熔化展開成高度在1.5mm以下的薄層。原形DTSTHT圖1 灰錐熔融特性示意圖FT流動(dòng)溫度（FT：flowtemperature）FT：灰錐熔化展開成高度在1.5mm以下的薄層時(shí)的溫度。3煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024WS-F601測(cè)定儀對(duì)四個(gè)特征溫度自動(dòng)判斷自動(dòng)識(shí)別方式：系統(tǒng)從默認(rèn)的900℃開始，自動(dòng)判斷灰錐個(gè)數(shù)和各個(gè)灰錐的特征溫度。變形溫度

DT：灰錐在900℃時(shí)的初始高度（如160）與當(dāng)前高度（如100）的比值乘以100大于或等于變形（初高/終高如設(shè)置值130）的值時(shí)，同時(shí)灰錐頭寬大于或等于變形（灰錐頭寬如設(shè)置6）值時(shí)，系統(tǒng)將確認(rèn)當(dāng)前溫度為變形溫度。軟化溫度ST：灰錐當(dāng)前寬度與高度的比值乘以100大于或等于軟化（寬/高如設(shè)置值90）的值時(shí)，系統(tǒng)將確認(rèn)當(dāng)前溫度為軟化溫度。半球溫度

HT：灰錐當(dāng)前寬度與高度的比值乘以100大于或等于半球（寬/高如設(shè)置值255）的值時(shí)，系統(tǒng)將確認(rèn)當(dāng)前溫度為半球溫度。流動(dòng)溫度FT：灰錐在900℃時(shí)的初始高度與當(dāng)前高度的比值乘以100大于或等于流動(dòng)（初高/終高如設(shè)置值1550）的值100時(shí)，系統(tǒng)將確認(rèn)當(dāng)前溫度為流動(dòng)溫度。4煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024煤灰熔融性的含義

（1）熔融性是一個(gè)熔化溫度的范圍。它用變形溫度、軟化溫度、半球溫度、流動(dòng)溫度四個(gè)特征溫度表示。煤灰是由各種礦物質(zhì)組成的混合物，它不是純單一的化合物，因此是一個(gè)熔化溫度的范圍而不是一個(gè)固定的熔點(diǎn)。

一般來說，煤灰由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3、Na2O、k2O、TiO2、P2O5、Mn3O4、V2O5等組成，其中SiO2（熔點(diǎn)1625℃）、Al2O3（熔點(diǎn)2050℃）、Fe2O3（熔點(diǎn)1565℃）三項(xiàng)通常高達(dá)90％以上。煤的灰熔點(diǎn)的高低主要取決于煤灰的化學(xué)組成及其結(jié)構(gòu)。5煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024⑵明確的測(cè)定條件：

采用角錐法；

表明測(cè)定時(shí)樣品所處的氣氛條件（有弱還原性氣氛和氧化性氣氛）。一般試驗(yàn)室采用的是弱還原性氣氛：工藝生產(chǎn)一般都由CO、H2、CH4、CO2和O2為主要成分形成的弱還原性氣氛，所以煤灰熔融性溫度測(cè)定一般也在與之相似的弱還原性氣氛中進(jìn)行。弱還原性氣氛的控制方法：

一種是封碳法，它是將一定量的木碳、石墨、無煙煤等含碳物質(zhì)封入爐中，這些物質(zhì)在高溫爐中燃燒時(shí)，產(chǎn)生還原氣體（CO、H2、CH4）；

另一種是直接通入還原氣體CO法。6煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024煤灰熔融性分類

根據(jù)灰熔融性溫度的高低，通常把煤灰分成易熔、中等熔融、難熔和不熔四種，其熔融溫度范圍大致為：易熔灰--ST值在1160℃以下；中等熔融灰--ST值在1160～1350℃之間；難熔灰--ST值在1350～1500℃之間；不熔灰--ST值則高于1500℃。7煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024煤灰熔融性分析的目的

煤灰的熔融性是動(dòng)力和化工用煤的重要高溫特性測(cè)定指標(biāo)項(xiàng)目之一，它反映煤中礦物質(zhì)在反應(yīng)爐堂中的變化動(dòng)態(tài)，直接關(guān)系到電廠鍋爐和煤化工氣化爐的排渣情況，因而對(duì)生產(chǎn)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行關(guān)系極大。固體排渣：如熱廠鍋爐，ST要高于1350℃，且越高越好，因?yàn)榛胰廴谛詼囟仍降?，鍋爐結(jié)渣的可能性越大；8煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024煤灰熔融性分析的目的

液體排渣：如氣化爐，它要求灰熔點(diǎn)在一定的區(qū)間內(nèi)，一般灰熔點(diǎn)低比較好，且變形溫度與流動(dòng)溫度差值大好。德士古氣化爐要求灰熔點(diǎn)流動(dòng)溫度小于1250℃，殼牌氣化爐與東方爐一般要求灰熔點(diǎn)流動(dòng)溫度在1250℃～1500℃范圍內(nèi)?；胰埸c(diǎn)流動(dòng)溫度過低，熔渣黏度小不易掛渣而無法保護(hù)水冷壁，灰熔點(diǎn)流動(dòng)溫度過高，熔渣無法呈液體狀態(tài)流出而堵住排渣口，同時(shí)要求爐渣是玻璃型的長渣。也就是變形溫度與流動(dòng)溫度差值大好。9煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024煤灰熔融性分析的目的

測(cè)定煤灰的熔融性，根據(jù)軟化區(qū)間溫度（DT—ST）的大小，可粗略判斷煤灰是屬于長渣或短渣。一般認(rèn)為當(dāng)（ST—DT）=200～400℃為長渣；（ST—DT）=100～200℃為短渣。通常鍋爐燃用長渣煤時(shí)運(yùn)行較安全。燃用短渣煤時(shí)，由于爐溫增高，固態(tài)排渣爐可能在很短的時(shí)間內(nèi)就出現(xiàn)大面積的嚴(yán)重結(jié)渣情況；燃用長渣煤時(shí)，DT、ST之間的溫差雖超過200℃，但固態(tài)排渣爐的結(jié)渣相對(duì)進(jìn)行得較為緩慢，一旦產(chǎn)生問題，也常常是局部性的。10煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024GB/T219測(cè)定方法方法提要

將煤灰制成一定尺寸的三角錐，在一定的氣體介質(zhì)中，以一定的升溫速度加熱，觀察灰錐在受熱過程中的形態(tài)變化，觀測(cè)并記錄它的四個(gè)特征熔融溫度：變形溫度、軟化溫度、半球溫度和流動(dòng)溫度。11煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024試劑和材料糊精溶液：糊精（化學(xué)純）10g溶于100mL蒸餾水中，配成100g/L溶液。氧化鎂：工業(yè)品，研細(xì)至粒度小于0.1mm。碳物質(zhì)：灰分低于15%，粒度小于1mm的石墨或其他碳物質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：可用來檢查試驗(yàn)氣氛性質(zhì)的煤灰熔融性標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。氫氣或一氧化碳。剛玉舟（圖2）：耐溫1500℃以上，能盛足夠量的碳物質(zhì)。12煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024可溶性淀粉（工業(yè)用）?，旇а欣彙；义F托板：在1500℃下不變形，不與灰錐發(fā)生反應(yīng)，不吸收灰樣。13煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024灰錐編號(hào)14煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024儀器設(shè)備15煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024儀器設(shè)備工作原理符合GB/T219-2008<<煤灰熔融性的測(cè)定方法>>；采用CCD攝像頭實(shí)時(shí)記錄整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中灰錐的變換情況，利用圖像識(shí)別技術(shù)判斷灰錐的變形、軟化、半球、流動(dòng)四個(gè)形態(tài)；同步記錄四個(gè)特征形態(tài)出現(xiàn)時(shí)的溫度和圖像，實(shí)現(xiàn)了煤灰熔融性的自動(dòng)判斷。16煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024儀器設(shè)備儀器組成17煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024儀器設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)18煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024測(cè)定步驟

（1）取粒度小于0.2mm的空氣干燥煤樣，按GB／T212－2001規(guī)定將其完全灰化，然后用瑪瑙研缽研細(xì)到0.1mm以下。（2）取l～2g煤灰放在瓷板或玻璃板上，用數(shù)滴糊精溶液濕潤并調(diào)成可塑狀，然后用小尖刀鏟入灰錐模中擠壓成型。用小尖刀將模內(nèi)灰錐小心推至瓷板或玻璃板上在空氣中或60℃下干燥備用。（3）用糊精溶液將少量氧化鎂或灰錐相同的灰樣調(diào)成糊狀，用它將灰錐固定在灰錐托板的三角坑內(nèi)，并使灰錐垂直于底面的側(cè)面與托板表面垂直。糊精溶液：稱取1克糊精粉、量取10毫升去離子水進(jìn)行配置。（4）按順序接通儀器、計(jì)算機(jī)電源（包括加熱用的電源開關(guān)）。19煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024測(cè)定步驟

（5）雙擊電腦桌面上的“灰熔融性測(cè)試儀”圖標(biāo)，選擇登錄賬號(hào)和密碼（默認(rèn)用戶名“admin”，密碼“123456”），點(diǎn)擊“登錄”進(jìn)入軟件。（6）打開高溫爐左側(cè)門及背景蓋板，將盛有石墨粒（15～20克）、灰錐樣品的剛玉舟緩緩?fù)迫肴紵軆?nèi)至最大位置，并擺正（灰錐的影像落在測(cè)控軟件圖像框的中央）。（7）蓋上背景蓋旋緊后再回旋半圈（防止背景蓋因受熱膨脹被鎖?。?。選擇“弱還原性實(shí)驗(yàn)”按鈕，系統(tǒng)開始測(cè)試。當(dāng)溫度超過900℃，系統(tǒng)開始處理圖像，自動(dòng)判定灰錐的特征溫度并將結(jié)果填入相應(yīng)的數(shù)據(jù)表欄。應(yīng)經(jīng)常用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢查弱還原性實(shí)驗(yàn)氣氛。20煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024測(cè)定步驟

(8)對(duì)照試驗(yàn)各特征溫度圖像，觀察確認(rèn)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果正確后，記錄正確的試驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)降溫。溫度降至800℃可以關(guān)閉計(jì)算機(jī)和測(cè)試儀主機(jī)電源開關(guān)，但不要拔掉測(cè)試儀主機(jī)電源，讓風(fēng)扇繼續(xù)開半個(gè)小時(shí)左右，以利于儀器散熱，延長其使用壽命。如果要進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)，需等到爐溫降到200℃以下。注：從爐內(nèi)排出的氣體中含有部分一氧化碳，因此，應(yīng)將這些氣體排放到外部大氣中（可使用排風(fēng)罩或高效風(fēng)扇系統(tǒng)）。

本實(shí)驗(yàn)為高溫實(shí)驗(yàn)，操作過程嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，防止?fàn)C傷。在氧化性氣氛下測(cè)定：除選擇氣氛條件為氧化性氣氛，其他測(cè)定步驟相同，但剛玉杯內(nèi)不放任何含碳物質(zhì)，蓋上背景蓋時(shí)需要留出4個(gè)通氣孔，保證空氣可自由流通。21煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024

精密度

熔融特征溫度精密度重復(fù)性限/℃再現(xiàn)性臨界差/℃DTSTHTFT60404040—80808022煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024日常維護(hù)1、圖像的清晰程度是該儀器準(zhǔn)確判斷各特征溫度的前提條件。影響圖像清晰度的主要因素有攝像機(jī)、石英鏡片的表面模糊情況。當(dāng)采用封碳法時(shí)很容易使鏡片變臟，因此建議每次實(shí)驗(yàn)前將儀器后爐管處的石英鏡片擦干凈。如鏡片模糊嚴(yán)重，可采用煤灰等物加水擦洗，但不能用砂紙等畫傷鏡片表面。23煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024日常維護(hù)2、灰錐圖像的位置是否符合要求，是儀器正常工作的必要條件。影響它的主要部件有計(jì)數(shù)光槽、分度盤、反射鏡、攝像頭等的相對(duì)位置。當(dāng)一次調(diào)好后，請(qǐng)將相關(guān)部件固定好。3、如果采用弱還原性氣氛測(cè)試，則高溫爐的氣密性將直接影響測(cè)試結(jié)果。請(qǐng)定期檢查前、后爐管處和送樣機(jī)構(gòu)的高溫密封圈。4、如采用封碳法實(shí)驗(yàn)弱還原性氣氛，應(yīng)注意碳物質(zhì)的重量和種類。碳物質(zhì)要選質(zhì)量好的，

以免產(chǎn)生煙霧。24煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024日常維護(hù)5、灰錐的制作：糊精溶液按100g/L的比例配制，調(diào)灰時(shí)不要調(diào)得太濕，否則很難脫模，擠壓成型時(shí)一定要壓緊，不能有孔洞存在。實(shí)驗(yàn)時(shí)挑選錐尖最好、錐體形狀端正的灰錐并且要干透。6、儀器應(yīng)防止灰塵及腐蝕性氣體侵入，并置于干燥環(huán)境中使用，若長時(shí)間不用應(yīng)罩好，并定期通電升溫并做實(shí)驗(yàn)。7、儀器搬運(yùn)時(shí)要小心輕放，放好后應(yīng)檢查灰錐圖像的位置是否符合實(shí)驗(yàn)要求，否則要重新調(diào)準(zhǔn)。如搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)，則需將攝像頭拆卸，然后重新安裝。8、最好能將加熱電源與測(cè)試儀主機(jī)、計(jì)算機(jī)、顯示器電源分相使用，以減少高溫爐升溫過程中對(duì)計(jì)算機(jī)和攝像系統(tǒng)的干擾。25煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024影響灰熔融性測(cè)定因素

（1）煤灰粒度大小

煤灰粒度小，比表面積大，顆粒之間接觸的機(jī)率也高，同時(shí)，還具有較高的表面活化能，因此，同一種煤灰，粒度小的比粒度大的熔融性溫度低。例如某種煤的煤灰的軟化溫度在粒度小于600μm時(shí)為1175℃；粒度小于250μm時(shí)為1165℃；粒度小于75μm時(shí)為1140℃。（2）升溫速度

若在軟化溫前200℃左右，急劇升溫比緩慢升溫所測(cè)出的軟化溫度高。當(dāng)升溫速度緩慢時(shí)，煤灰中化學(xué)成分間相對(duì)有時(shí)間進(jìn)行固相反應(yīng)，因此，軟化溫度點(diǎn)相對(duì)在較低溫度出現(xiàn)。

26煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024影響灰熔融性測(cè)定因素

（3）氣氛性質(zhì)

煤灰的熔融性溫度受氣氛性質(zhì)的影響最為顯著，特別是含鐵量大的煤灰更為明顯。因此要定期檢查爐內(nèi)氣氛的性質(zhì)。參比灰錐法：先選取具有氧化和弱還原性兩種氣氛下的煤灰熔融性溫度的標(biāo)準(zhǔn)煤灰，制成灰角錐，而后置于爐中，按正常操作測(cè)定其四個(gè)特征溫度，即變形溫度（DT），軟化溫度（ST），半球溫度（HT），流動(dòng)溫度（FT）。當(dāng)實(shí)測(cè)的軟化溫度（ST），半球溫度（HT），流動(dòng)溫度（FT）與弱還原性氣氛下的標(biāo)準(zhǔn)值相差不超過50℃時(shí)，則認(rèn)為爐內(nèi)氣氛為弱還原性。如果超過50℃，則要根據(jù)實(shí)測(cè)值與氧化氣氛或弱還原性氣氛下的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值的接近程度及封碳物質(zhì)的氧化情況判斷爐內(nèi)氣氛性質(zhì)。

27煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024影響灰熔融性測(cè)定因素

氣體分析法：用一根內(nèi)徑為3～5mm氣密的剛玉管直接插入爐內(nèi)高溫帶，分別在1000～1300℃和1100℃下抽取爐內(nèi)氣體，抽樣速度以不大于6～7ml/min抽出氣體。若用氣體全分析儀分析氣體成分時(shí)，可直接用該儀器的平衡瓶（內(nèi)裝水）抽取氣體較為方便；若采用氣相色譜分析儀時(shí)，則可用100ml注射器抽取氣體樣品，取樣結(jié)束后立即送實(shí)驗(yàn)室分析。在1000～1300℃范圍內(nèi)還原氣體（CO、H2、CH4）體積百分量為10%～70%，同時(shí)在1100℃以下它們的總體積和二氧化碳的體積比不大于1：1，O2的體積百分比<0.5%，則爐內(nèi)氣氛是弱還原性。28煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024影響灰熔融性測(cè)定因素

（4）角錐托板的材質(zhì)

耐火材料有酸性和堿性之分，它們?cè)诟邷叵?，同一般酸堿溶液一樣也會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此，在測(cè)定煤灰熔融性溫度時(shí)，要注意托板的選擇，否則，會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏低。多數(shù)煤灰中酸性物（Al2O3+SiO2+TiO2）大于堿性物（Fe2O3+MgO+CaO+K2O+Na2O），可采用剛玉（Al2O3）或氧化鋁與高嶺土混合制成的托板。相反，堿性煤灰則要選用灼燒過的菱苦土（MgO）制成的托板。29煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024影響灰熔融性測(cè)定因素

（5）主觀因素

由于煤灰成分是由多種氧化物（含常量元素氧化物及稀少元素氧化物）混合而成的一種復(fù)雜物質(zhì)，從固態(tài)轉(zhuǎn)化為液態(tài)無一固定熔點(diǎn)，而只有一個(gè)熔融溫度范圍，在這一熔融過程中煤灰錐的形態(tài)變化是多種多樣的，很難給予準(zhǔn)確的描述，再加上作為判斷四個(gè)特征溫度形態(tài)的規(guī)定都是非量化的，這就容易造成由于個(gè)人的理解和實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的不同而使判斷有所差異，特別是變形溫度（DT）的差別更為突出。然而，這種情況在熱顯微照相法中有極大的改善。30煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024影響灰熔融性測(cè)定因素

（6）煤灰中SiO2對(duì)煤灰熔融性溫度的影響

煤灰中SiO2的含量較多，一般約占30%～70%，它在煤灰中起熔劑的作用，能和其他氧化物進(jìn)行共熔。SiO2量在45%～60%范圍內(nèi)的煤灰，隨著SiO2含量的增加，煤灰熔融性溫度將降低。SiO2含量超過60%時(shí)，SiO2含量的增加對(duì)煤灰熔融性溫度的影響無一定規(guī)律，但煤灰灰渣熔化時(shí)容易起泡，形成多孔性殘?jiān)?。而?dāng)SiO2含量超過70%時(shí)，其煤灰熔融性溫度均比較高。

31煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024影響灰熔融性測(cè)定因素

（7）煤灰中Al2O3對(duì)煤灰熔融性溫度的影響煤灰中Al2O3的含量一般均較SiO2含量少。Al2O3能顯著增加煤灰的熔融性溫度，煤灰中Al2O3含量自15%開始，煤灰熔融性溫度隨著Al2O3含量的增加而有規(guī)律地增加；當(dāng)煤灰中Al2O3含量高于25%時(shí)，煤灰熔融性的軟化溫度和流動(dòng)溫度間的溫差，隨煤灰中Al2O3含量的增加而愈來愈小。當(dāng)煤灰中Al2O3含量超過40%時(shí)，不管其他煤灰成分含量變化如何，其煤灰的熔融性流動(dòng)溫度一般都超過1500℃。

32煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024影響灰熔融性測(cè)定因素

（8）煤灰中CaO的含量對(duì)煤灰的熔融性溫度的影響煤灰中CaO的含量變化很大，煤灰中的CaO一般均起降低煤灰熔融性溫度的作用。純CaO的熔點(diǎn)很高，達(dá)2590℃，故當(dāng)煤灰中CaO含量增加到一定量時(shí)（如達(dá)到40%～50%以上時(shí)），煤灰中的CaO反而能使煤灰熔融性溫度顯著增加。33煤的灰熔融性測(cè)定5/9/2024影響灰熔融性測(cè)定因素

(9)煤灰中Fe2O3對(duì)煤灰熔融性溫度的影響煤灰中Fe2O3的含量變化范圍廣，一般煤灰中Fe2O3含量在5%～15%居多，個(gè)別煤灰高達(dá)50%以上。測(cè)定煤灰熔融性溫度無論在氧化氣氛或者弱還原氣氛中，煤灰中的Fe2O3含量均起降低煤灰熔融性溫度的作用。在弱還原性氣氛中，若煤