煤的灰熔融性测定

煤的灰熔融性测定

术语和目的测定方法日常维护

影响灰熔融性测定因素

1煤的灰熔融性测定5/9/2024定义煤灰熔融性(又称灰熔点)：

在规定的条件下，得到的随加热升温而变化的煤灰变形、软化、呈半球和流动特征物理状态称为灰熔融性，用特征物理状态时所对应的特征温度来表示，即变形温度、软化温度、半球温度、流动温度。

术语和目的2煤的灰熔融性测定5/9/2024四个特征温度变形温度DT：灰锥尖端或棱开始变圆或弯曲时的温度。软化温度ST：灰锥弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球形时的温度。半球温度

HT：灰锥形变至近似半球形，即高约等于底长的一半时的

温度。流动温度FT：灰锥熔化展开成高度在1.5mm以下的薄层。原形DTSTHT图1 灰锥熔融特性示意图FT流动温度（FT：flowtemperature）FT：灰锥熔化展开成高度在1.5mm以下的薄层时的温度。3煤的灰熔融性测定5/9/2024WS-F601测定仪对四个特征温度自动判断自动识别方式：系统从默认的900℃开始，自动判断灰锥个数和各个灰锥的特征温度。变形温度

DT：灰锥在900℃时的初始高度（如160）与当前高度（如100）的比值乘以100大于或等于变形（初高/终高如设置值130）的值时，同时灰锥头宽大于或等于变形（灰锥头宽如设置6）值时，系统将确认当前温度为变形温度。软化温度ST：灰锥当前宽度与高度的比值乘以100大于或等于软化（宽/高如设置值90）的值时，系统将确认当前温度为软化温度。半球温度

HT：灰锥当前宽度与高度的比值乘以100大于或等于半球（宽/高如设置值255）的值时，系统将确认当前温度为半球温度。流动温度FT：灰锥在900℃时的初始高度与当前高度的比值乘以100大于或等于流动（初高/终高如设置值1550）的值100时，系统将确认当前温度为流动温度。4煤的灰熔融性测定5/9/2024煤灰熔融性的含义

（1）熔融性是一个熔化温度的范围。它用变形温度、软化温度、半球温度、流动温度四个特征温度表示。煤灰是由各种矿物质组成的混合物，它不是纯单一的化合物，因此是一个熔化温度的范围而不是一个固定的熔点。

一般来说，煤灰由SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3、Na2O、k2O、TiO2、P2O5、Mn3O4、V2O5等组成，其中SiO2（熔点1625℃）、Al2O3（熔点2050℃）、Fe2O3（熔点1565℃）三项通常高达90％以上。煤的灰熔点的高低主要取决于煤灰的化学组成及其结构。5煤的灰熔融性测定5/9/2024⑵明确的测定条件：

采用角锥法；

表明测定时样品所处的气氛条件（有弱还原性气氛和氧化性气氛）。一般试验室采用的是弱还原性气氛：工艺生产一般都由CO、H2、CH4、CO2和O2为主要成分形成的弱还原性气氛，所以煤灰熔融性温度测定一般也在与之相似的弱还原性气氛中进行。弱还原性气氛的控制方法：

一种是封碳法，它是将一定量的木碳、石墨、无烟煤等含碳物质封入炉中，这些物质在高温炉中燃烧时，产生还原气体（CO、H2、CH4）；

另一种是直接通入还原气体CO法。6煤的灰熔融性测定5/9/2024煤灰熔融性分类

根据灰熔融性温度的高低，通常把煤灰分成易熔、中等熔融、难熔和不熔四种，其熔融温度范围大致为：易熔灰--ST值在1160℃以下；中等熔融灰--ST值在1160～1350℃之间；难熔灰--ST值在1350～1500℃之间；不熔灰--ST值则高于1500℃。7煤的灰熔融性测定5/9/2024煤灰熔融性分析的目的

煤灰的熔融性是动力和化工用煤的重要高温特性测定指标项目之一，它反映煤中矿物质在反应炉堂中的变化动态，直接关系到电厂锅炉和煤化工气化炉的排渣情况，因而对生产的安全、经济运行关系极大。固体排渣：如热厂锅炉，ST要高于1350℃，且越高越好，因为灰熔融性温度越低，锅炉结渣的可能性越大；8煤的灰熔融性测定5/9/2024煤灰熔融性分析的目的

液体排渣：如气化炉，它要求灰熔点在一定的区间内，一般灰熔点低比较好，且变形温度与流动温度差值大好。德士古气化炉要求灰熔点流动温度小于1250℃，壳牌气化炉与东方炉一般要求灰熔点流动温度在1250℃～1500℃范围内。灰熔点流动温度过低，熔渣黏度小不易挂渣而无法保护水冷壁，灰熔点流动温度过高，熔渣无法呈液体状态流出而堵住排渣口，同时要求炉渣是玻璃型的长渣。也就是变形温度与流动温度差值大好。9煤的灰熔融性测定5/9/2024煤灰熔融性分析的目的

测定煤灰的熔融性，根据软化区间温度（DT—ST）的大小，可粗略判断煤灰是属于长渣或短渣。一般认为当（ST—DT）=200～400℃为长渣；（ST—DT）=100～200℃为短渣。通常锅炉燃用长渣煤时运行较安全。燃用短渣煤时，由于炉温增高，固态排渣炉可能在很短的时间内就出现大面积的严重结渣情况；燃用长渣煤时，DT、ST之间的温差虽超过200℃，但固态排渣炉的结渣相对进行得较为缓慢，一旦产生问题，也常常是局部性的。10煤的灰熔融性测定5/9/2024GB/T219测定方法方法提要

将煤灰制成一定尺寸的三角锥，在一定的气体介质中，以一定的升温速度加热，观察灰锥在受热过程中的形态变化，观测并记录它的四个特征熔融温度：变形温度、软化温度、半球温度和流动温度。11煤的灰熔融性测定5/9/2024试剂和材料糊精溶液：糊精（化学纯）10g溶于100mL蒸馏水中，配成100g/L溶液。氧化镁：工业品，研细至粒度小于0.1mm。碳物质：灰分低于15%，粒度小于1mm的石墨或其他碳物质。标准物质：可用来检查试验气氛性质的煤灰熔融性标准物质。氢气或一氧化碳。刚玉舟（图2）：耐温1500℃以上，能盛足够量的碳物质。12煤的灰熔融性测定5/9/2024可溶性淀粉（工业用）。玛瑙研钵。灰锥托板：在1500℃下不变形，不与灰锥发生反应，不吸收灰样。13煤的灰熔融性测定5/9/2024灰锥编号14煤的灰熔融性测定5/9/2024仪器设备15煤的灰熔融性测定5/9/2024仪器设备工作原理符合GB/T219-2008<<煤灰熔融性的测定方法>>；采用CCD摄像头实时记录整个实验过程中灰锥的变换情况，利用图像识别技术判断灰锥的变形、软化、半球、流动四个形态；同步记录四个特征形态出现时的温度和图像，实现了煤灰熔融性的自动判断。16煤的灰熔融性测定5/9/2024仪器设备仪器组成17煤的灰熔融性测定5/9/2024仪器设备内部结构18煤的灰熔融性测定5/9/2024测定步骤

（1）取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样，按GB／T212－2001规定将其完全灰化，然后用玛瑙研钵研细到0.1mm以下。（2）取l～2g煤灰放在瓷板或玻璃板上，用数滴糊精溶液湿润并调成可塑状，然后用小尖刀铲入灰锥模中挤压成型。用小尖刀将模内灰锥小心推至瓷板或玻璃板上在空气中或60℃下干燥备用。（3）用糊精溶液将少量氧化镁或灰锥相同的灰样调成糊状，用它将灰锥固定在灰锥托板的三角坑内，并使灰锥垂直于底面的侧面与托板表面垂直。糊精溶液：称取1克糊精粉、量取10毫升去离子水进行配置。（4）按顺序接通仪器、计算机电源（包括加热用的电源开关）。19煤的灰熔融性测定5/9/2024测定步骤

（5）双击电脑桌面上的“灰熔融性测试仪”图标，选择登录账号和密码（默认用户名“admin”，密码“123456”），点击“登录”进入软件。（6）打开高温炉左侧门及背景盖板，将盛有石墨粒（15～20克）、灰锥样品的刚玉舟缓缓推入燃烧管内至最大位置，并摆正（灰锥的影像落在测控软件图像框的中央）。（7）盖上背景盖旋紧后再回旋半圈（防止背景盖因受热膨胀被锁住）。选择“弱还原性实验”按钮，系统开始测试。当温度超过900℃，系统开始处理图像，自动判定灰锥的特征温度并将结果填入相应的数据表栏。应经常用标准物质检查弱还原性实验气氛。20煤的灰熔融性测定5/9/2024测定步骤

(8)对照试验各特征温度图像，观察确认试验测试结果正确后，记录正确的试验结果。实验结束后，系统自动降温。温度降至800℃可以关闭计算机和测试仪主机电源开关，但不要拔掉测试仪主机电源，让风扇继续开半个小时左右，以利于仪器散热，延长其使用寿命。如果要进行第二次实验，需等到炉温降到200℃以下。注：从炉内排出的气体中含有部分一氧化碳，因此，应将这些气体排放到外部大气中（可使用排风罩或高效风扇系统）。

本实验为高温实验，操作过程严格按照操作规程进行，防止烫伤。在氧化性气氛下测定：除选择气氛条件为氧化性气氛，其他测定步骤相同，但刚玉杯内不放任何含碳物质，盖上背景盖时需要留出4个通气孔，保证空气可自由流通。21煤的灰熔融性测定5/9/2024

精密度

熔融特征温度精密度重复性限/℃再现性临界差/℃DTSTHTFT60404040—80808022煤的灰熔融性测定5/9/2024日常维护1、图像的清晰程度是该仪器准确判断各特征温度的前提条件。影响图像清晰度的主要因素有摄像机、石英镜片的表面模糊情况。当采用封碳法时很容易使镜片变脏，因此建议每次实验前将仪器后炉管处的石英镜片擦干净。如镜片模糊严重，可采用煤灰等物加水擦洗，但不能用砂纸等画伤镜片表面。23煤的灰熔融性测定5/9/2024日常维护2、灰锥图像的位置是否符合要求，是仪器正常工作的必要条件。影响它的主要部件有计数光槽、分度盘、反射镜、摄像头等的相对位置。当一次调好后，请将相关部件固定好。3、如果采用弱还原性气氛测试，则高温炉的气密性将直接影响测试结果。请定期检查前、后炉管处和送样机构的高温密封圈。4、如采用封碳法实验弱还原性气氛，应注意碳物质的重量和种类。碳物质要选质量好的，

以免产生烟雾。24煤的灰熔融性测定5/9/2024日常维护5、灰锥的制作：糊精溶液按100g/L的比例配制，调灰时不要调得太湿，否则很难脱模，挤压成型时一定要压紧，不能有孔洞存在。实验时挑选锥尖最好、锥体形状端正的灰锥并且要干透。6、仪器应防止灰尘及腐蚀性气体侵入，并置于干燥环境中使用，若长时间不用应罩好，并定期通电升温并做实验。7、仪器搬运时要小心轻放，放好后应检查灰锥图像的位置是否符合实验要求，否则要重新调准。如搬运距离较远，则需将摄像头拆卸，然后重新安装。8、最好能将加热电源与测试仪主机、计算机、显示器电源分相使用，以减少高温炉升温过程中对计算机和摄像系统的干扰。25煤的灰熔融性测定5/9/2024影响灰熔融性测定因素

（1）煤灰粒度大小

煤灰粒度小，比表面积大，颗粒之间接触的机率也高，同时，还具有较高的表面活化能，因此，同一种煤灰，粒度小的比粒度大的熔融性温度低。例如某种煤的煤灰的软化温度在粒度小于600μm时为1175℃；粒度小于250μm时为1165℃；粒度小于75μm时为1140℃。（2）升温速度

若在软化温前200℃左右，急剧升温比缓慢升温所测出的软化温度高。当升温速度缓慢时，煤灰中化学成分间相对有时间进行固相反应，因此，软化温度点相对在较低温度出现。

26煤的灰熔融性测定5/9/2024影响灰熔融性测定因素

（3）气氛性质

煤灰的熔融性温度受气氛性质的影响最为显著，特别是含铁量大的煤灰更为明显。因此要定期检查炉内气氛的性质。参比灰锥法：先选取具有氧化和弱还原性两种气氛下的煤灰熔融性温度的标准煤灰，制成灰角锥，而后置于炉中，按正常操作测定其四个特征温度，即变形温度（DT），软化温度（ST），半球温度（HT），流动温度（FT）。当实测的软化温度（ST），半球温度（HT），流动温度（FT）与弱还原性气氛下的标准值相差不超过50℃时，则认为炉内气氛为弱还原性。如果超过50℃，则要根据实测值与氧化气氛或弱还原性气氛下的相应标准值的接近程度及封碳物质的氧化情况判断炉内气氛性质。

27煤的灰熔融性测定5/9/2024影响灰熔融性测定因素

气体分析法：用一根内径为3～5mm气密的刚玉管直接插入炉内高温带，分别在1000～1300℃和1100℃下抽取炉内气体，抽样速度以不大于6～7ml/min抽出气体。若用气体全分析仪分析气体成分时，可直接用该仪器的平衡瓶（内装水）抽取气体较为方便；若采用气相色谱分析仪时，则可用100ml注射器抽取气体样品，取样结束后立即送实验室分析。在1000～1300℃范围内还原气体（CO、H2、CH4）体积百分量为10%～70%，同时在1100℃以下它们的总体积和二氧化碳的体积比不大于1：1，O2的体积百分比<0.5%，则炉内气氛是弱还原性。28煤的灰熔融性测定5/9/2024影响灰熔融性测定因素

（4）角锥托板的材质

耐火材料有酸性和碱性之分，它们在高温下，同一般酸碱溶液一样也会发生化学反应，因此，在测定煤灰熔融性温度时，要注意托板的选择，否则，会使测定结果偏低。多数煤灰中酸性物（Al2O3+SiO2+TiO2）大于碱性物（Fe2O3+MgO+CaO+K2O+Na2O），可采用刚玉（Al2O3）或氧化铝与高岭土混合制成的托板。相反，碱性煤灰则要选用灼烧过的菱苦土（MgO）制成的托板。29煤的灰熔融性测定5/9/2024影响灰熔融性测定因素

（5）主观因素

由于煤灰成分是由多种氧化物（含常量元素氧化物及稀少元素氧化物）混合而成的一种复杂物质，从固态转化为液态无一固定熔点，而只有一个熔融温度范围，在这一熔融过程中煤灰锥的形态变化是多种多样的，很难给予准确的描述，再加上作为判断四个特征温度形态的规定都是非量化的，这就容易造成由于个人的理解和实验经验的不同而使判断有所差异，特别是变形温度（DT）的差别更为突出。然而，这种情况在热显微照相法中有极大的改善。30煤的灰熔融性测定5/9/2024影响灰熔融性测定因素

（6）煤灰中SiO2对煤灰熔融性温度的影响

煤灰中SiO2的含量较多，一般约占30%～70%，它在煤灰中起熔剂的作用，能和其他氧化物进行共熔。SiO2量在45%～60%范围内的煤灰，随着SiO2含量的增加，煤灰熔融性温度将降低。SiO2含量超过60%时，SiO2含量的增加对煤灰熔融性温度的影响无一定规律，但煤灰灰渣熔化时容易起泡，形成多孔性残渣。而当SiO2含量超过70%时，其煤灰熔融性温度均比较高。

31煤的灰熔融性测定5/9/2024影响灰熔融性测定因素

（7）煤灰中Al2O3对煤灰熔融性温度的影响煤灰中Al2O3的含量一般均较SiO2含量少。Al2O3能显著增加煤灰的熔融性温度，煤灰中Al2O3含量自15%开始，煤灰熔融性温度随着Al2O3含量的增加而有规律地增加；当煤灰中Al2O3含量高于25%时，煤灰熔融性的软化温度和流动温度间的温差，随煤灰中Al2O3含量的增加而愈来愈小。当煤灰中Al2O3含量超过40%时，不管其他煤灰成分含量变化如何，其煤灰的熔融性流动温度一般都超过1500℃。

32煤的灰熔融性测定5/9/2024影响灰熔融性测定因素

（8）煤灰中CaO的含量对煤灰的熔融性温度的影响煤灰中CaO的含量变化很大，煤灰中的CaO一般均起降低煤灰熔融性温度的作用。纯CaO的熔点很高，达2590℃，故当煤灰中CaO含量增加到一定量时（如达到40%～50%以上时），煤灰中的CaO反而能使煤灰熔融性温度显著增加。33煤的灰熔融性测定5/9/2024影响灰熔融性测定因素

(9)煤灰中Fe2O3对煤灰熔融性温度的影响煤灰中Fe2O3的含量变化范围广，一般煤灰中Fe2O3含量在5%～15%居多，个别煤灰高达50%以上。测定煤灰熔融性温度无论在氧化气氛或者弱还原气氛中，煤灰中的Fe2O3含量均起降低煤灰熔融性温度的作用。在弱还原性气氛中，若煤