浅谈煤灰熔融性

电力18讯：    煤灰的熔融性是指煤灰受热时由固态向液态逐渐转化的特性，煤灰的熔融性是动力用煤高温特性的重要测定项目之一。由于煤灰不是一个纯净物，它没有严格意义的熔点，衡量其熔融过程的温度变化，通常用三个特征温度：即变形温度（DT），软化温度（ST）、流动温度（FT）。这三个温度代表了煤灰在熔融过程中固相减少，液相渐多的三点，在工业上多用软化温度作为熔融性指标，称为灰熔点。

一、煤灰的熔融性对于煤粉固态排渣炉的炉膛结渣有密切关系：

如灰熔融性温度低，在炉膛高温下熔融粘在炉膛受热面上，冷却后形成结渣。根据运行经验，煤灰软化温度小于1350℃就有可能造成炉膛结渣。故煤粉固态排渣炉要求灰熔融性温度高。

煤灰熔融过程中DT-ST之间的温度为软化区间温度，根据其范围把灰分为长渣和短渣，一般认为软化区温度大于200℃为长渣，小于100℃为短渣。通常短渣的煤易于结焦，燃用长渣的煤较为安全。

二、影响煤灰熔融性的因素：

    影响煤灰熔融性的因素主要是煤灰的化学组成和煤灰受热时所处的环境介质的性质：

  一、煤灰的化学组成比较复杂，通常以各种氧化物的百分含量来表示。其组成百分含量可按下列顺序排列：SiO2，Al2O3，（Fe2O3+FeO），CaO，MgO，（Na2O+K2O）。这些氧化物在纯净状态时熔点大都较高（Na2O和K2O除外）。在高温下，由于各种氧化物相互作用，生成了有较低熔点的共熔体。熔化的共熔体还有溶解灰中其他高熔点矿物质的性能，从而改变共熔体的成分，使其熔化温度更低。上列氧化物分为三类，此三类氧化物对煤灰的熔融性的影响如下：

Al2O3 能提高灰熔点，煤灰中三氧化二铝含量自15%开始，煤灰熔融性温度随其含量增加而有规律的增加，煤灰中Al2O3含量大于40%时，ST一般都超过1500℃；大于30%时，ST也多在1300℃以上。当三氧化二铝含量高于25%时，DT与ST 的温差，随其含量增加而变小。

SiO2 对灰熔点的影响较复杂，主要看它是否与Al2O3结合成2SiO2.Al2O3，如煤灰中SiO2和Al2O3的含量比为1.18（即2SiO2.Al2O3）时，灰熔点一般较高。随着该比值增加，灰熔点逐渐降低，这是由于灰中存在游离氧化硅。游离氧化硅在高温下可能与碱性氧化物结合成低熔点的共晶体，因而使灰熔点下降。游离氧化硅过剩较多时，却可以使灰熔点升高。由于大多数煤灰的SiO2和Al2O3的含量比值在1 4之间，所以煤灰中碱性氧化物的存在会降低灰熔点。

碱性氧化物（Fe2O3+CaO+MgO+KNaO）一般此类氧化物能降低灰熔点。其中Fe2O3的影响较复杂，灰渣所处的介质性质不同而有不同影响，但总的趋势是降低灰熔融性温度。CaO和MgO有减低灰熔点的助熔作用，且有利于形成短渣，但其含量超过一定值时（大约25% 30%），却可以提高灰熔点。K2O和Na2O能促进熔点很低的共熔体的形成，因而使DT减低。

    二、在锅炉炉膛中介质的性质可分为两种：弱还原性介质和氧化性介质。介质性质不同时，灰渣中的铁具有不同的价态。在弱还原气体介质中，铁呈氧化亚铁（熔点1420℃)；在氧化性介质中呈氧化铁（熔点1565℃）。氧化亚铁最容易与灰渣中的氧化硅形成低熔点的共熔体（FeSiO4），所以在弱还原性介质中，灰熔点最低，在氧化性介质中，灰熔点要高一些。

    综上所述，对于大多数煤灰SiO2含量较高，多呈酸性。在酸性灰渣中，碱性氧化物的存在起了降低灰熔融温度的作用。