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1、殼牌氣化爐灰渣熔融特性研究及助熔劑選擇張慧艷(河南煤化集團(tuán)中原大化公司，河南濮陽457004)摘要：本文通過考察主要煤灰成分對(duì)灰熔融流動(dòng)溫度的影響，研究助溶劑種類與添加量對(duì)四種燥灰熔流動(dòng)溫度的影響．并得出相關(guān)結(jié)論，以供參考。關(guān)鍵詞：殼牌干煤粉加壓氣化工藝；灰渣；特性1殼牌干煤粉加壓氣化工藝特點(diǎn)殼牌干煤粉加壓氣化工藝是殼牌公司開發(fā)的煤粉氣化工藝，具有鮮明的技術(shù)特色也是當(dāng)前先進(jìn)的第二代煤氣化工藝。工藝相對(duì)成熟，其工藝具有以下特點(diǎn)：操作安全，合成器質(zhì)量好，氧耗低，氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無耐火磚襯里，燒嘴使用壽命長(zhǎng)，熱效
2、率高，對(duì)環(huán)境影響小。2灰渣的熔融特性及其影響因素2．1灰渣的熔融性灰渣的熔融性俗稱煤灰熔點(diǎn)，他是氣化用煤的重要指標(biāo)。煤經(jīng)高溫灼燒后的殘留物的成分十分復(fù)雜，這些成分決定了煤灰的熔融特性。煤灰中的成分以硅酸鹽、硫酸鹽以及各種金屬氧化物的混合物存在，當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)，這些混合物開始部分熔化，隨著溫度升高，溶化的成分逐漸增多，而不是在某一特定溫度時(shí)能夠使固態(tài)全部轉(zhuǎn)化為液態(tài)，其原因在于各種成分有著不同的熔點(diǎn)，因此，煤灰融化時(shí)就只能有一個(gè)融化的溫度范圍。22灰渣成分對(duì)灰熔融特性的影響煤灰渣是一種極為復(fù)雜的無機(jī)混合物，通常以
3、氧化物的形式來表示沒回的組成?；瘜W(xué)分析結(jié)果表明，煤灰主要由SiOz、A1zO。、FezO，、CaO、MgO、Na：O、K：O、TiOz和s0：等氧化物構(gòu)成，其中SiO：、A1：O，和TiO：為酸性氧化物，而Fe：O，、CaO、MgO、NazO和K：O為堿性氧化物。研究表明，酸性氧化物具有提高煤灰熔融溫度的作用，其含量越多，熔融溫度就越高；相反，堿性氧化物具有降低煤灰熔融溫度的作用，其含量越多，熔融溫度就越低。2．3氣氛對(duì)灰熔融特性的影響氣氛對(duì)煤灰熔融特性的影響一般有兩種原因：一是氣氛影響煤灰中各組分之間的化學(xué)反應(yīng)
4、，產(chǎn)生低溫共熔物；二是不同氣氛下煤灰中固有主要成分的熔點(diǎn)不同。對(duì)于不同氣氛條件下的灰熔融特性，大多數(shù)研究者普遍達(dá)成的共識(shí)是：煤灰在弱還原性氣氛下測(cè)定的DT、ST、HT、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，二中氣氛之間的特征溫度差值也不同，大約在10-130℃。3助熔劑對(duì)灰渣熔融特性影響研究對(duì)于灰熔融流動(dòng)溫度FT>1400℃的煤種，通常需要添加助熔劑來降低其FT值，避免氣化爐溫度過高?？紤]工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況，直接選用四種不同產(chǎn)地煤種燒盡后所產(chǎn)生灰樣進(jìn)行研究。測(cè)定以GB219-74為基準(zhǔn)，在弱還原性氣
5、氛中進(jìn)行測(cè)定。選用CaO、Fe：O，、MgO和K：CO，助熔劑，將助溶劑直接添加到煤灰中，碾磨將助溶劑與煤灰混合均勻后測(cè)量其灰熔特證溫度，助熔劑添加量以煤基質(zhì)量百分比表示W(wǎng)t％=。3．1助熔劑CaO對(duì)煤灰流動(dòng)溫度的影響助熔劑CaO能有效降低煤灰熔融溫度，四種煤灰中添加CaO后，其流動(dòng)溫度FT值隨助熔劑添加量的增加而變化。助熔劑添加量對(duì)灰流動(dòng)溫度影響：助熔劑CaO能有效降低煤灰流動(dòng)溫度。助熔劑CaO的添加量應(yīng)適度能有效降低煤灰流動(dòng)溫度。3．2助熔劑Fe。Os對(duì)煤灰流動(dòng)溫度的影響助熔劑CaO能有效降低煤灰熔融溫度，四
6、種煤灰中添加Fe：O，后，其流動(dòng)溫度FT值隨助熔劑添加量的增加而變化。助熔劑添加量對(duì)灰流動(dòng)溫度影響：FezO，助熔劑對(duì)各煤樣灰流動(dòng)溫度的影響不規(guī)律但有一致性，都能使煤灰流動(dòng)溫度較大幅度降低：隨著Fe：O，含量增加，神木煤、兗礦煤?jiǎn)握{(diào)下降，而義馬煤和晉城煤先降低后緩慢升高。3．3助熔劑MgO對(duì)煤灰流動(dòng)溫度的影響煤灰中少量的MgO對(duì)煤灰熔融能起一定的熔融作用，四種煤灰中添加MgO后，其流動(dòng)溫度FT值隨助熔劑添加量的增加而變化。助熔劑添加量對(duì)灰流動(dòng)溫度影響：雖然各煤灰樣流動(dòng)曲線各異，但其變化趨勢(shì)是一致的：隨著MgO的添
7、加量的增加，其煤灰流動(dòng)溫度先增后降。3．4助熔劑KzO對(duì)煤灰流動(dòng)溫度的影響煤灰中少量的K：O對(duì)煤灰熔融能起一定的熔融作用，四種煤灰中添加MgO后，其流動(dòng)溫度FT值隨助熔劑添加量的增加而變化。助熔劑添加量對(duì)煤灰熔融流動(dòng)溫度影響如圖5，由于K：O不穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)中添加K：CO。折算成K。O含量計(jì)算。雖然各煤灰樣流動(dòng)曲線各異，但其對(duì)煤灰流動(dòng)溫度的影響規(guī)律比較穩(wěn)定：隨著K：O的添加量的增加，其煤灰流動(dòng)溫度先增后降。4小結(jié)綜上所述，煤灰中堿性氧化物含量越多的灰熔融溫度越低。添加助溶劑通過改變煤灰成分可以降低灰熔融溫度。實(shí)驗(yàn)表明
8、Fe：O，、MgO、K。CO，、CaO都能有效降低灰熔融溫度。比較助熔效果，多數(shù)情況下同一煤樣中添加相同量的CaO和Fe：O，，后者使灰熔融流動(dòng)溫度降低的幅度比前者大。由于K：O在空氣環(huán)境中不穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)所用藥品以KzCO，代替，MgO、K：O能有效降低煤灰熔融溫度。綜合考慮實(shí)際生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)性以及助熔劑的易獲得性，日常生產(chǎn)中可以使用CaCO，來替代CaO作為助熔劑加到生產(chǎn)所
