气化条件下煤灰熔融性研究

以CaO和Fe2O3为助熔剂,分别与7种煤样进行不同比例的混合,在气化条件下进行煤灰熔融性实验,降低煤灰熔融性温度,为生产合成气用煤的选择提供科学依据。实验结果表明,7种煤样的流动温度均能降至1400℃以下,煤灰添加CaO助熔剂时的灰熔融性温度变化比较稳定,而对Fe2O3助溶剂都较为敏感,仅在很小的含量范围内能达到最低点,而且规律性较差。     

助熔剂对型煤灰熔融特征温度的影响

研究了高灰熔点型煤灰成分与灰熔融特性的关系,考察了Fe2O3, MgO, CaO和固体水玻璃助熔剂对型煤灰熔融温度的影响. 结果表明,碱性氧化物与灰中所含矿物质在高温下易形成低共熔混合物,能有效降低型煤灰熔融温度. 加入等量(11%, w)的MgO, CaO及固体水玻璃、Fe2O3,流动温度分别下降了22.0, 58.8, 81.2和91.9℃. 通过三元相图及XRD分析揭示了物相组成变化和矿物晶体的存在形式. CaO, 固体水玻璃和Fe2O3适宜的添加量分别为11%, 9%和9%. CaO和固体水玻璃对型煤还具有粘结和促进气化作用,更适合作为助熔剂.     

助熔剂对高灰熔点煤影响的实验研究

对山西两种高灰熔点煤添加不同比例的CaO和Fe2O3助熔剂后的熔融特性及其在高温下的矿物质行为进行了实验研究,用X射线衍射观察分析了不同温度下的煤灰矿物组成变化.结果表明,在弱还原性气氛下,两种助熔剂均可有效降低煤灰熔点,但不同的助熔剂对不同煤灰熔点降低的效果不同.当在煤灰中添加适量助熔剂时,煤灰熔点可达到最低,这是由于煤中矿物质在高温下与CaO,Fe2O3发生反应,最终形成低熔点共熔物,从而使得煤灰熔点下降.     

铁系助熔剂对煤灰熔融特性影响的研究

文章选用A、B两种高灰熔融温度煤为研究对象,分别添加铁系单助熔剂和复合助熔剂,利用X-射线衍射分析方法考察添加助熔剂前后不同温度下煤灰中矿物组成变化,研究铁系助熔剂对煤灰熔融温度的影响。结果表明,6%的铁系单助熔剂和4%铁系复合助熔剂均能够降低A、B煤灰熔融温度至1350℃以下,复合助熔剂改善煤灰熔融温度有较好稳定性。添加铁系助熔剂后,煤灰在升温的过程中生成的钙长石和钙铁辉石使得煤灰熔融温度降低。     

助熔剂对宁东煤灰熔融特性影响的研究

通过添加CaCO3、MgO和Fe2O3三种助熔剂,考察其对宁东矿区两种煤样（1#、2#）灰熔融温度的影响,并利用三元相图及XRD对煤灰矿物组成进行分析.结果表明：在高温下煤灰中矿物质之间形成低温共熔物,使煤灰的灰熔点降低,且硅铝比较低的煤样具有较低的灰熔融温度.实验表明在弱还原性气氛中,三种助熔剂对2#煤样灰熔融温度的降低效果较明显.     

神经网络法预测煤灰中铁钙比与灰熔融温度的关系

向铁钙比不同的ZX煤、SH煤、LY煤中添加Ca、Fe助剂,改变煤灰中Fe2O3/Ca O,测定煤灰在弱还原气氛下的灰熔融温度,采用BP神经网络模型预测灰熔融温度与灰成分及其组合参数之间的关系。结果表明,3种煤中加入Fe S2、Fe、Ca CO3后,灰熔融温度均降低。当添加同种含Fe助剂,在中铁高钙的煤中,铁钙比越小,煤灰流动温度越低;而在低铁低钙的煤中,铁钙比越大,煤灰流动温度越低。同一煤样,加入不同含Fe助剂,相同铁钙比时,加入单质Fe的煤灰熔融温度更低。铁钙比对煤灰熔融温度的影响还与灰成分等其它因素有关。使用质量百分数作为基准,输入层包含8个灰成分参数和3个组合参数(铁钙比、铁钙和及酸碱比)的BP神经网络模型对灰熔融温度的预测优于仅包含8个灰成分和酸碱比的9参数输入层预测模型,该模型对高铁低钙的煤样灰熔融温度的预测效果较好。     

神经网络法预测煤灰中铁钙比与灰熔融温度的关系

向铁钙比不同的ZX煤、SH煤、LY煤中添加Ca、Fe助剂,改变煤灰中Fe2O3/Ca O,测定煤灰在弱还原气氛下的灰熔融温度,采用BP神经网络模型预测灰熔融温度与灰成分及其组合参数之间的关系。结果表明,3种煤中加入Fe S2、Fe、Ca CO3后,灰熔融温度均降低。当添加同种含Fe助剂,在中铁高钙的煤中,铁钙比越小,煤灰流动温度越低;而在低铁低钙的煤中,铁钙比越大,煤灰流动温度越低。同一煤样,加入不同含Fe助剂,相同铁钙比时,加入单质Fe的煤灰熔融温度更低。铁钙比对煤灰熔融温度的影响还与灰成分等其它因素有关。使用质量百分数作为基准,输入层包含8个灰成分参数和3个组合参数(铁钙比、铁钙和及酸碱比)的BP神经网络模型对灰熔融温度的预测优于仅包含8个灰成分和酸碱比的9参数输入层预测模型,该模型对高铁低钙的煤样灰熔融温度的预测效果较好。     

铁钙比对煤灰中耐熔矿物生成的抑制机理研究

铁基助熔剂和钙基助熔剂能有效降低煤灰熔融温度,为了研究铁钙比(Fe2O3/CaO)对煤灰中耐熔矿物生成的抑制机理,根据煤灰化学成分组成,在三种不同系列的煤中加入含铁助剂,调整煤中的铁钙比,对煤灰进行灰熔融温度、煤灰成分分析,对还原性气氛下制备的煤灰渣进行X射线衍射分析(XRD).结果表明:加入含铁助剂可降低煤灰熔融温度,在相同铁钙比下,加入Fe助剂的煤灰熔融温度低于加入FeS2助剂的煤灰熔融温度,硫在煤灰中起增加煤灰熔融温度的作用;煤灰中铁钙比不同对高熔点矿物的生成影响不同,当铁钙比在1~2间时,灰渣中仅有钙长石,当铁钙比在3.5~5.5间时,灰渣中既有钙长石的也有耐熔矿物莫来石的存在,煤灰中铁质矿物和钙质矿物的含量对耐熔矿物的生成有很大影响.     

配煤、助熔剂对毕节煤灰熔融特性温度的影响研究

为提高毕节地区煤炭气化和燃烧的性能,研究了配煤和助熔剂对毕节煤灰熔融性温度的影响。在毕节地区织金煤、修文煤和金沙煤中,分别按一定比例添加CaO、Fe_2O_3两种助熔剂,并在织金煤中选用高灰熔融性温度的煤与低灰熔融性温度的煤相配,来测定添加助熔剂和配煤对煤灰熔融特性温度的影响。研究结果表明:CaO添加比例从3%到12%,煤样的灰熔融性温度先降低后增大;Fe_2O_3添加比例从5%到20%,煤样的灰熔融性温度始终呈下降趋势,Fe_2O_3助熔效果较好;低灰熔融性温度的煤与高灰熔融性温度的煤相配,能有效降低高灰熔融性温度煤的灰熔融性温度。     

助熔剂改善粉煤灰高温熔炉的温度和流动性研究

采用CaO,Fe2O3以及石灰石、硫酸渣助熔剂按不同比例与粉煤灰混合,对煤灰熔点的影响进行试验研究.结果表明,在还原性气氛下,添加适量CaO和Fe2O3可使粉煤灰熔点下降,当CaO添加率超过40%时反使灰熔点急剧上升;石灰石、硫酸渣中起助熔作用的成分是其中的CaO和Fe2O3,其助熔行为与分析纯CaO和Fe2O3基本一致     

煤灰渣熔融特性的研究进展

煤灰的熔融特性不仅与煤灰的化学组成有关,还与灰成分的矿物形态有关,其中酸性氧化物可提高煤灰熔融温度,碱性氧化物却呈现降低煤灰熔融温度与助熔剂的作用。煤灰熔融温度与相平衡性质的良好相关性,可利用三元相图来预测和解释。据此通过添加不同助剂与煤灰中氧化物相互作用生成高熔点或低熔点物质的方法可改变煤灰熔融特性,以适应不同排渣方式和气化工艺的选择;同时将经碱盐催化气化后的煤灰添加适当助剂煅烧后可使其中形成玻璃网络的氧化物(如SiO2)与修饰中间氧化物(Al2O3、Fe2O3等)和修饰网络氧化物(Na2O、CaO、MgO等)相互作用形成新的稳定硅酸盐复合物,实现了含碱灰渣的煅烧脱碱无害化。     

高岭石对神木煤灰熔融性的影响

本文研究了高岭石在弱还原气氛中对神木大柳塔煤灰熔融性的影响，考察了煤灰熔融时矿物组成的变化。实验结果表明，使煤灰的ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３比降低的高岭石能显著提高神木煤灰的熔融温度；借助ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２相图，可以解释神木煤灰－高岭石混合物的软化熔融机理。     

配煤对煤灰熔点的影响及灰熔点预测模型研究

针对皖北刘桥二矿煤（A）属于高灰熔点煤,无法满足Shell气化炉液态排渣的需要。考察了采用配煤技术降低煤A的灰熔点的效果,结果表明,配煤可以显著的降低煤A的高灰熔融性。使其能够满足Shell气化炉液态排渣工艺的要求。并采用最小二乘法对灰熔点与煤灰灰成分之间建立并回归了预测模型,预测模型方程表明,若能增加配煤煤灰中MgO的含量可显著降低煤灰熔点,增加配煤煤灰中CaO的含量可使煤灰熔点降低,在煤灰中SiO2和Al2O3总含量一定的条件下,高硅低铝的配煤煤灰可进一步降低煤灰熔点。同时该模型能较好地预测三种原煤配煤的灰熔点。     

煤和生物质灰中氧化钾含量对灰熔融特性的影响

通过模拟煤和生物质的灰成分并测试其熔融温度,探究了不同成分的灰中K₂O对灰熔融特性的影响作用。利用FactSage 7.0对各组灰分的熔融过程进行了热力学模拟和平衡计算,从矿物质反应和变化的角度为不同组分的灰中K₂O对熔融特性的影响提供理论依据。利用XRD验证了计算中所预测的矿物质的存在。结果表明：灰中K₂O的含量对灰熔融特性的影响会受到灰分中硅、铝、钙等元素含量的影响。对于CaO含量较低的煤灰,适量增加K₂O的含量有助于降低灰分的初始变形温度、软化温度和半球温度,但对流动温度几乎没有影响;对于CaO含量较高的煤灰,适量增加K₂O的含量能够全面降低灰的熔融温度;对于生物质灰,当K₂O的含量低于30%时,增加K₂O的含量有助于降低灰熔点,继续增加K₂O的含量则对灰熔点几乎没有作用。     

煤灰成分对灰熔融特性影响的多角度分析

以实际煤气化生产用原料煤为例,基于生产中煤灰成分与灰熔融特性的检测数据,对煤灰中总酸、总碱、酸碱比以及SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO含量对灰熔点的影响进行分析,对熔融指数FI、灰渣形式与灰熔点的关系进行探讨,旨在从灰成分的不同角度研究煤灰灰成分对灰熔点的影响.结果表明,煤灰中单一化学成分含量多少与煤灰熔融特征温度间没有绝对的规律,且目前不同的学术研究观点也对煤灰成分与灰熔融特性的关系有不同的见解,没有普遍和万能的理论规律,因此需要对二者的关系有一个辩证客观的认识.     

Fusibility and flow properties of coal ash and slag

We studied the fusibility and flow properties of laboratory ash and Shell gasifier slag from the same coal sample (Chinese Huainan coal). The physical properties of ash and slag were analyzed with X-ray fluorescence, X-ray diffraction, and scanning electron microscopy. The fusion temperature and the experiment viscosity were measured for the ash and slag with the addition of fluxing CaO. Ash and slag have properties that were approximated by the SiO₂-Al₂O₃-‘FeO’-CaO system. The computer software package FactSage was used to predict the proportion of solid phase and the mineral phase formed as a function of the composition and the temperature of the SiO₂-Al₂O₃-‘FeO’-CaO system. The results show that the fusion temperatures and the temperature of critical viscosity (T_cv) of ash are always higher than that of slag. Also, the viscosity of ash is always higher than that of slag at the slag tapping temperature range of 1400-1500 °C, and the hysteresis between the heating and cooling cycles for ash is more obvious than that of slag because of different physical properties. The fusion temperature and T_cv of ash and slag decrease with increasing CaO content, whereas those values increase rapidly with CaO content higher than 35%. Also, the sensitivity of the viscosity of the ash and slag with temperature decreases with increasing CaO content because the sensitivity of the phase equilibria of in the SiO₂-Al₂O₃-‘FeO’-CaO system to temperature excursions decreases with increasing CaO content.     

助熔剂对煤灰熔融过程中矿物行为的影响

针对淮南矿区高灰熔融性煤难以直接用于现有液态排渣煤气化工艺的问题,利用智能灰熔点测定仪和X-射线衍射仪(XRD)在弱还原性气氛下,分别对淮南矿区煤样以及添加助熔剂后灰熔融温度和煤灰矿物行为进行了研究.结果表明,随着灰化温度的升高,高岭石转变为莫来石;碳酸盐矿物逐渐分解.助熔剂ADF和ADC在不同的温度下,容易与煤灰中其他矿物形成硬石膏、赤铁矿、铁尖晶石、铁橄榄石和钙长石等助熔矿物,从而降低煤灰熔融温度.