引 言
煤灰熔融性是煤灰在高溫下達(dá)到熔融狀態(tài)的溫度，主要包括4個(gè)溫度值：變形溫度(DT)、軟化溫度(ST)、半球溫度(HT)和流動(dòng)溫度(FT)，在鍋爐設(shè)計(jì)中，大多采用ST作為灰熔融性溫度。無(wú)論電廠鍋爐，還是煤氣化爐的設(shè)計(jì)工作，都必須認(rèn)真研究灰熔融性溫度，其值大小與爐膛結(jié)渣有密切關(guān)系，并且對(duì)用煤設(shè)備的燃燒方式及排渣方式的選取影響重大。對(duì)于干式排渣爐，通常需要燃用較高灰熔融性溫度的煤以防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣，如固態(tài)排渣的電站鍋爐需要燃用高灰熔融性溫度的煤；而液態(tài)排渣爐，要求燃用灰熔融性溫度較低的煤，以保證灰渣能以熔融狀排出，如在液排渣旋風(fēng)燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展了一種適用于工業(yè)窯爐的煤粉低塵燃燒技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊，然而受燃燒器材質(zhì)和環(huán)保排放限制，目前還只能燃用低灰熔融性溫度、低硫的煙煤。
煤灰的熔融特性不僅與灰的成分有關(guān)，還與燃燒過(guò)程中灰中各成分之間的相互作用有關(guān)�；胰廴谛詼囟戎饕Q于煤中的礦物組成、其氧化物的成分和配比及燃燒氣氛等。為了實(shí)現(xiàn)控制煤灰熔融性溫度的目的，以適應(yīng)不同排渣方式的燃燒、氣化技術(shù)或擴(kuò)大煤種的適用范圍，對(duì)其進(jìn)行深入研究顯得尤為必要。
1 測(cè)試氣氛性質(zhì)的影響
煤灰熔融性溫度測(cè)定主要有3種氣氛：弱還原性氣氛、強(qiáng)還原性氣氛和氧化性氣氛。不同氣氛下的煤灰熔融性變化規(guī)律不同。
在弱還原性氣氛下，測(cè)定DT、ST、FT均小于氧化性氣氛下的測(cè)定值，且隨煤灰化學(xué)成分不同，二種氣氛之間的特征溫度差值也不同，大約在10℃～130℃。這是由于煤灰中的鐵有3種價(jià)態(tài)，它們是Fe2O3(熔點(diǎn)為1560℃)、FeO(熔點(diǎn)為1420℃)和Fe(熔點(diǎn)為1535℃)。在氧化性氣氛中以Fe2O3形式存在，在弱還原氣氛中，以FeO的形態(tài)存在，與其他價(jià)態(tài)的鐵相比，F(xiàn)eO具有最強(qiáng)的助熔效果。FeO能與SiO2、A12O3、3Al2O3·2SiO2(莫來(lái)石，熔點(diǎn)1 850℃)、CaO·A12O3·2SiO2(鈣長(zhǎng)石，熔點(diǎn)1553℃)等結(jié)合形成鐵橄欖石(2FeO·SiO2，熔點(diǎn)1205℃)、鐵尖晶石(FeO·A12O3，熔點(diǎn)1780℃)、鐵鋁榴石(3FeO·A12O3·3SiO2，熔點(diǎn)1240℃～1300℃)和斜鐵輝石(FeO·SiO2)，這些礦物質(zhì)之間會(huì)產(chǎn)生低熔點(diǎn)的共熔物，因而使煤灰熔融性溫度降低。當(dāng)煤灰中Fe2O3含量較高時(shí)，會(huì)降低灰熔融性溫度，且在弱還原性氣氛下更為顯著。弱還原氣氛下的反應(yīng)為：
Fe2O3→FeO (1)
3A12O3·2SiO2+FeO→2FeO·SiO2+FeO·Al2O3 (2)
CaO·Al2O3·2SiO2+FeO→3 FeO·Al2O3·3SiO2+2FeO·SiO2+FeO·Al2O3 (3)
SiO2+FeO→FeO·SiO2 (4)
FeO·SiO2+FeO→2FeO·SiO2 (5)
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