一、引言

　　近年來，國際能源危機的加劇和對環境的保護愈來愈高，使得燃煤綜合利用技術的開發和研究日益受到重視。為了保持可持續發

　　展，要把能源有效利用和保護環境緊密結合起來。煤炭作為能源的利用方式必須改變，必須大力開發和推廣先進的潔凈煤技術和煤炭轉化技術。如何尋找一種經濟簡便的方法迅速提高燃煤利用率同時又能減少污染物的排放是許多企業急需解決的問題。

　　煤灰是由各種不同的礦物質組成的混合物，在高溫下熔融過程也較復雜。在加熱過程中，煤灰中除各礦物組分熔融外，礦物組分之間也會發生反應，生成新的無機成份。各礦物組分之間還會發生低溫共熔現象，從而影響煤灰的熔融特性。所以，研究煤的結渣機理，還需對不同礦物質在煤中的存在形式，煤在研磨和燃燒過程中的物理和化學變化，以及顆粒在爐內的燃燒產物的物理化學性質。

　　煤燃燒是一個相當復雜的化學反應過程，煤中金屬化合物的存在又對煤的燃燒特性和煤灰熔融特性有較大的影響。為研究金屬化合物及相同金屬化合物不同含量時對煤灰熔融特性的影響規律，本文選用湖南省寧鄉煤炭壩煙煤做為煤樣，對試驗煤樣加入金屬化合物NaCl時，通過對試驗數據的研究分析，尋找金屬化合物NaCl對煤煤灰熔融特性的影響。從而研究試驗煤樣的燃燒特性和煤灰熔融特性的變化規律。

　　二、實驗方案及方法

　　在做灰熔點方面實驗中，我們主要采用以下途徑對各成分在組成中的作用進行實驗研究：

　　在合格的煤粉中添加不同的質量百分比例(2%、4%、6%、8%)的金屬化合物NaCl，觀察NaCl含量的變化會對灰樣的結渣特性產生何種影響，進而判斷該種氧化物在煤中結渣性能中所扮演的角色。結合判斷煤灰結渣特性的熔融特征溫度來研究這幾種成分在加熱過程中的反應變化來進行的。由于煤灰成分的復雜性，煤灰是多種組分的混合物，因此，不同試樣的煤灰熔點，也只有一個熔融的溫度范圍，為了準備的表示不同煤灰熔融特性，一般用反應煤灰不同形狀的變形溫度DT、軟化溫度ST、半球溫度HT和流動溫度FT來表示煤灰的熔融特性。煤灰熔融性溫度也是是評價不同動力用煤的重要指標，煤灰的熔融特性的不同，煤灰的結渣特性也是不一樣的。本文將利用煤灰中金屬化合物NaCl含量的變化來研究與煤灰熔融性相關的四個特性溫度，進而分析其對熔融特性的影響。

　　1.灰樣的制取

　　將摻入了不同金屬化合物及相同金屬化合物不同含量的煤粉均勻混合后，稱取不同試樣的煤粉試樣各1克盛于實驗用干凈的瓷舟中，共20瓷舟。將瓷舟輕輕地推入到預先升溫至850℃的SX-4-10箱式電阻爐中，然后關閉爐門，調整電阻爐內溫度保持在815±10℃，經過30min后，當試驗煤樣在電阻爐設定溫度下完全灰化，然后取出將灰樣放在空氣中冷卻1-2分鐘，再將灰樣放入干燥皿中冷卻至室溫，最后統一盛于事先準備好的玻璃瓶中。再重復上述過程，都有10克左右為止，將所有灰樣放入裝樣瓶中，并做好標識，按規定將玻璃瓶擺放在陰涼干燥通風處備用。

　　2 灰錐的制做

　　將選好的煤灰放在玻璃板上，用配制好的糊精粉溶液慢慢地潤濕煤灰并均勻地攪拌，在這一過程中，一定要控制好糊精粉溶液的量，煤灰不能調的太稀也不能太硬，調好后，用小尖刀將濕灰樣鏟入灰錐模型中擠壓成型。灰錐模型一般是一個底邊為7mm,腰為20mm的等腰三角形，等到模型中的灰錐表面稍微變干燥后，松開模型的兩個邊，用刀片將模形中的灰錐小心地取出來輕輕地推至玻璃板上擺放好，放在空氣中自然干燥以備用。

　　3、灰熔融性溫度的測試

　　本文灰錐測試法實驗所用儀器為SDAF 2000d灰熔融性測試儀，他能在氧化性或弱還原性氣氛下利用先進的CCD技術，自動完成煤灰熔融性測試，識別灰樣的熔融特性溫度。

　　SDAF2000d灰熔融性測試儀操作界面

　　三、NaCl對煤灰熔融特性的影響

　　煤中的堿金屬Na元素含量的多少，一直被認為是鍋爐受熱面特別是對流受熱面上沉積的重要影響因素之一，比如鍋爐過熱器，再熱器上灰沉積物形成和增長都會受到煤中Na元素含量的多少的影響，一般情況是，Na元素會降低煤灰燒結溫度， Na元素含量越多，煤灰燒結速率也會隨之增大，大燒結強度和引起爐管腐蝕能力也會越強，也就是說，煤中的堿金屬Na元素含量對鍋爐的受熱面有腐蝕的作用。且這種能力隨著Na的增多面增強。實驗過程中，在保持煤樣中其余組分相對含量不變的情況下，僅僅增加煤樣中的NaCl含量，將煤樣中摻入的NaCl比例從0變化到8%，進行灰熔點的測量。下表為摻入NaCl比例從0變化到8%時灰樣的熔融特性溫度。下圖即為不同含量的NaCl對煤炭壩煤煤灰灰熔點的影響曲線。可以看出，同樣都是煤炭壩煤，隨著摻入煤中的Na含量的增大，煤灰的化合物熔點變低，究其原因，是摻入NaCl在高溫下易于與灰樣中的其它氧化物發生化學反應，反應的生成低熔點的共熔體，且這種反應能力會隨著Na+的離子的變化布變化，Na+的離子勢能越低，降低煤灰的熔化溫度也越大，，反以，煤中的NaCl會起到助熔劑的作用。從下圖中可以清楚地看到，不同NaCl含量對煤灰的熔融特性的影響。隨著NaCl的含量從2%增加8%，試樣的灰熔點慢慢降低，NaCl從0增加8%降幅最大可達89℃，煤樣中每添加1%的NaCl，可使變形溫度平均下降11.125℃，軟化溫度平均下降8.75℃，半球溫度平均下降8.25℃，流動溫度平均下降7.875℃。這個結果符合氧化鈉能降低煤灰灰熔點的結論。當煤樣中NaCl含量大于4%時，軟化溫度ST開始低于1300℃，鍋爐有可能結渣。因此，當煤中的NaCl含量小于4%時，鍋爐結渣的可能性不大。

　　實驗研究證明，通過在不同的升溫速率條件下，NaCl的不同質量百分比時對SO2排放的體積分數的研究，得出隨著NaCl質量百分比含量的增加,SO2的排放量迅速下降.在實驗條件下,當溫升速率比較低時,NaCl加入量的多少對SO2排放的影響極其明顯.在高加熱速率條件下,煤中NaCl的質量分數為1.6%時,其抑制SO2排放的效果已經很明顯.進一步加大NaCL的質量分數到3.2%時,抑制SO2排放的效果增加。

　　四結論

　　煤中NaCl含量從增加0變化到8%，隨著含量的增加，煤灰灰樣的灰熔點降低，且

　　NaCl含量越高，灰樣熔點溫度下也越多。當煤樣中NaCl含量大于4%時，軟化溫度開始低于1300℃，鍋爐有可能結渣。

　　參考文獻

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