第四章 煤灰特性分析

锅炉测试技术9/5/2023第四章 煤灰特性分析第一节 灰样的制备第二节 灰中可燃物含量的测定第三节 煤灰成分分析方法第四节 灰熔融性分析第五节 灰磨损性的判断第六节 灰结渣性的判断第七节 灰沾污性的判断9/5/2023第一节 灰样的制备缓慢灰化法灰分产率操作粉碎到0.2mm以下分析煤样1±0.1g（精度），放在灰皿中，使其≤0.15g/c㎡。将灰皿或测定水分后装有煤样的瓷皿（盖子取下）送入温度不超过100℃的箱形电炉中，在自然通风（炉门留有15mm左右缝隙）的条件下，用30min缓慢升温至500℃，在此温度下保持30min后，再升温至815±10℃。关上炉门并在此温度下灼烧1h。灰化结束后从炉中取出灰皿（或瓷器），放在石棉板上盖上瓷皿盖，在空气中冷却5min，然后放入干燥器，冷却至室温（约20min）,称重。再进行检查性灼烧，每次20min，直到重量变化小于0.001g为止。计算时，取最后一次测定的重量作为计算依据。灰分小于15%时不进行检查性灼烧。9/5/2023第一节 灰样的制备快速灰化法称取0.2mm以下分析煤样1±0.1g（精度），放在灰皿中。灰皿分三、四排预先放在耐热金属板或瓷板上。箱形电炉加热到850℃，打开炉门，把放有灰皿的板缓缓推进。先使第一排灰皿中的煤样慢慢灰化，待煤样不再冒烟时，以每分钟不大于2mm的速度把二，三、四排灰皿顺序推进炉中炽热部分（若煤样着火发生爆燃，试验应作废）。关闭炉门，使其在815±10℃的温度下灼烧40min。从炉中取出灰皿，空气中冷却5min，再放到干燥器中冷却到室温（约20min）称重。再进行每次为20min的检查性灼烧，直到重量变化小于0.001g为止。计算时，取最后一次测定的重量作为计算依据。如遇检查灼烧时结果不稳定，应改用缓慢灰化法重新测定。灰分小于15%时不进行检查性灼烧。快速法结果不稳定，不能作仲裁分析。9/5/2023第二节 灰中可燃物含量的测定采样——充分代表锅炉燃烧后全部灰的情况总量不小于总灰量的1%，并不少于10~20kg。缩分取样：约取50g左右破碎至0.2mm（80目），称取1±0.2g（精称0.0002g），放入长瓷蝶中放入850±10℃的马弗炉中灼烧2h取出，放在石棉板上冷却约5min后，移到干燥器中，冷却到室温（约30min），进行称样，检查性试验，在同样的条件下灼烧30min即可。直到重量变化不大于0.001g为止。灰中含碳量计算9/5/2023第三节 煤灰成分分析方法粉尘物理变化过程煤→多孔炭粒（焦炭）→多孔性玻璃体 （大颗粒）→玻璃珠 （细颗粒）9/5/2023粉尘化学变化过程煤粉在炉内0.03s~0.05s内加热到1600℃↑温度范围（℃）物质变化状况300~600矿物质失掉结晶水400~800黄铁矿分解氧化：铁氧化物+SO2氯化物挥发（500℃）600~1000碳酸盐分解：CaO、MgO、FeO+CO2900~1000碱金属某些成分挥发硫酸盐分解：放出SO3，1300~1400℃结束1200~1600灰分熔融形成结晶及低熔点共晶体1600~SiO2分解：SiO挥发9/5/2023一、主要仪器设备马弗炉（815±10℃）高温马弗炉（1000±10℃）分析天平（感量0.1mg）分光光度计（波长200~1000nm，精度±2nm）原子吸收分光光度计火焰光度计库仓定硫仪银坩埚移液管容量瓶滴定管9/5/2023二、SiO2/Fe2O3/Al2O3/CaO/TiO2的常量分析SiO2的测定：动物胶凝聚重量法Fe2O3和Al2O3的连续测定：EDTA容量法CaO的测定：EDTA容量法MgO的测定：EDTA容量法TiO2的测定：H2O2分光光度法将含有各种波长的混合光分散为各种单色光，使每种单色光依次通过某一浓度溶液，测定溶液对每种光波的吸光度，绘出吸收光谱。由于物质的吸收光区域和强度与结构密切相关，根据特有的吸收光谱可作分子结构分析。此外，利用特定波长的单色光分别透过标准溶液与待测溶液，比较其吸光度，可作定量分析。

9/5/2023三、SiO2/Fe2O3/Al2O3/CaO/TiO2的半微量分析SiO2的测定：硅钼蓝比色法Fe2O3和Al2O3的连续测定：钛铁试剂分光光度法Al2O3的测定：氟盐取代EDTA容量法CaO的测定：EDTA容量法MgO的测定：EDTA容量法常用的目视比色法是标准系列法，该法采用一组由质料完全相同的玻璃制成的直径相等、体积相同的比色管，按顺序加入不同量的待测组分标准溶液，再分别加入等量的显色剂及其他辅助试剂，然后稀释至一定体积，使之成为颜色逐渐递变的标准色阶。再取一定量的待测组分溶液于一支比色管中，用同样方法显色，再稀释至相同体积，将此样品显色溶液与标准色阶的各比色管进行比较，找出颜色深度最接近于样品显色溶液的那支标准比色管，如果样品溶液的颜色介于两支相邻标准比色管颜色之间，则样品溶液浓度应为两标准比色管溶液浓度的平均值。标准系列法的主要优点是设备简单和操作简便，但眼睛观察存在主观误差，准确度较低。

9/5/2023五、SO3的测定BaSO4质量法库仑滴定法测硫仪（定硫仪）是根据库仑滴定法原理，煤样在1150℃高温条件及催化剂的作用下，在净化过的空气流中燃烧。煤中各种形态的硫均被燃烧分解为SO2和少量SO3气体，而被净化过的空气流带到电解池内，生成H2SO3或少量H2SO4，H2SO3立即被电解液中的I2（Br2）氧化成H2SO4，结果溶液中的I2（Br2）减少而I-（Br-）增加，破坏了电解液的平衡状态，指示电极间的电位升高，仪器自动判断启动电解，并根据指示电极上的电位高低，控制与之对应的电解电流的大小与时间，使电解电极上生成的I2（Br2）与H2SO3反应所消耗的数量相等，从而使电解液重新回到平衡状态。重复此过程，直到试验结束。最后，测硫仪根据对电解产生I2（Br2）所耗用电量的积分，再根据法拉弟电解定律计算煤中全硫的含量。9/5/2023第四节 灰熔融性分析煤灰的组成 ——Al/Fe/Ca/Mg/K/Na等的碳酸盐，硫酸盐，硅酸盐，磷酸盐和硫化物等

煤灰熔融特性无固定熔点，仅有一熔化温度的范围开始熔化的温度远比任一组分的纯净矿物质的熔点为低一定温度下形成的共熔体有熔解煤灰中其他高熔点物质的性能，改变熔体的成分及其熔化温度矿物成分经高温灼烧被氧化与分解，产物的性质与含量是决定煤灰熔融温度的主要因素灰熔融对锅炉的危害q4腐蚀、共熔炉衬耐火材料煤灰分类（灰熔点高低） 易熔（1160℃以下） 中等熔融（1160~1350℃） 难熔（1350~1500℃） 不熔（1500℃）9/5/2023第四节 灰熔融性分析煤灰的熔融性 ——取决于化学组成气氛形态熔点其他氧化性介质Fe2O31560℃弱还原性介质FeO1420℃生成熔点更低的SiO32-强还原性介质Fe1535℃9/5/2023第四节 灰熔融性分析煤灰熔融性测定方法角锥法（DT/ST/FT）试样规格及试验气氛特征温度的定义仪器设备、材料和试剂试验步骤精密度柱体法（热显微镜）9/5/2023第五节 灰磨损性的判断灰磨损性颗粒硬度及形态变化

中等石英