的影响不同，在选煤时的脱硫效果也不同，因此全硫含量在1.5％～2.0％以上的煤，还应测定各种形态的硫，作为评价除硫难易程度和考虑除硫方法之依据。 六．煤中矿物质特性
前面谈到煤中矿物质的含量变化范围很大，其组成极为复杂。虽然可用煤 岩学方法可以鉴定矿物的种类和测定其含量，也可用化学分析方法测定矿物质的精确含量，但是，由于测定方法比较繁琐，因此在实际应用中常常利用对灰分产率、灰成分和对煤灰工艺性质的研究，来间接了解煤中矿物质对煤的工业利用的影响。
1．煤灰成分分析
煤灰是煤中矿物质经过燃烧后剩余的残渣，煤中矿物质成分极其复杂，故煤经完全燃烧后，煤灰成分也变得复杂。 （1） 煤灰主要成分和分析方法
煤灰是来自煤中矿物质。煤中的无机矿物质，经高温灼热均变为金属和非金属的氧化物及盐类，所以，煤灰的主要成分是SiO2 、Al2O3 、CaO 、MgO ，占煤灰成分的95％以上。此外，还有少量K2O 、Na2O 、SO3 、P2O Ga 、5 及微量的Ge 、U 、V 等化合物。煤灰成分分析方法有常量分析法；半微量分析方法；原子吸收分光光度法。
（2） 煤灰成分分析的应用
根据煤灰成分，大致可以推测原煤的矿物组成，煤灰成分中三氧化二铁含量高，说明该煤是含氧黄铁矿矿物较高的煤。煤灰成分中氧化钙含量高，则煤中的矿物就以碳酸盐类为主。根据煤灰成分可以初步判断煤灰熔点的高低。如煤灰成分中Al2O3 高，其灰熔点高，而CaO 、MgO 、及Fe2O3 含量高，则灰熔点低。
根据煤灰成分可大致判断煤在燃烧时，对锅炉燃烧室的腐蚀情况， 如煤灰成分中钾、钠和钙的氧化物等碱性成分含量大，则对炉体腐蚀程度也大。煤灰成分分析可给煤灰和矸石利用提供基础技术资料。借助精煤灰分的成分，可以预测焦炭灰分在高炉炼铁过程中的影响。如煤灰中二氧化硅含量高时，在炼铁过程中就需增加石灰石等溶剂的用量；反之，如煤灰中氧化钙的含量较高，就可减少溶剂的用量。 2．煤灰的熔融性
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煤灰熔融性是煤灰在高温下达到熔融状态的温度，习惯上称作灰熔点，因为煤灰是一种多组合的混合物，它没有一个固定的熔点，而只有一个熔融的温度范围。当在规定条件下加热煤灰试样时，随着温度的升高，煤灰试样会从局部熔融到全部熔融并伴随产生一定的特征物理状态———变形、软化、半球和流动。通常以这4 个特征物理状态相对应的温度来表征煤灰熔融性。 （1） 煤灰熔融性的测定
测定煤灰熔融性的方法根据其测定结果表示方法的不同，可分为熔点法和熔融曲线法，根据所用试料（煤灰成型） 形状的不同，又可分为角锥法 和柱状法。测定时均需采用专门的仪器设备。
目前国内外大多采用角锥法，我国现行的国家标准（G B／T219 —1996） 也是采用该方法。该方法主要是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温，观察灰在受热过程中的形状的形态变化，观测并记录它的4 个特征熔融温度（如下图）：变形温度DT （T1） ———灰锥尖端或棱开始变圆和弯曲时的温度；软化温度ST （T2） ———灰锥弯曲至触及锥尖托板和灰锥变呈球形时的温度；半球温度H T ———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 （T3） ———灰锥融化展开成高度在1．5 m m 以下的薄层的温度。在锅炉设计中，大多采用软化温度作为灰分熔点。
按M T／T853 —2000 ，煤灰熔融性软化温度（ST ，℃），可分为5 级： 1 低软化温度灰 LST ≤1100 2 较低软化温度灰 RLST ＞1100 ～1250 3 中等软化温度灰 MST ＞1250 ～1350 4 较高软化温度灰 RHST ＞1350 ～1500 5 高软化温度灰 HST ＞1500 煤灰熔融性流动温度（FT ，℃） 也分为5 级：
1 低流动温度灰 LFT ≤1150
2 较低流动温度灰 RLFT ＞1150 ～1300
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3 中等流动温度灰 MFT ＞1300 ～1400 4 较高流动温度灰 RHFT ＞1400 ～1500 5 高流动温度灰 HFT ＞1500
（2） 影响煤灰熔融性的主要因素 煤灰的熔融性主要取决于煤灰化学组成。煤灰中Al2O3含量高，其灰熔点就高。如煤灰成分中Al2O3大于40％，其灰熔点ST 一般都超过1500 ℃；而三氧化二铁含量高的煤灰，其灰熔点一般均较低。氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠等碱性氧化物含量越高，则灰熔点愈低。但当氧化钙含量大于30％时，则氧化钙含量增高反而提高煤灰熔融点。二氧化硅含量与煤灰熔点关系一般不明显。其次试验气氛的氧化性还原性也是一个极为重要的影响因素。灰中Fe2+／Fe3＋比率是气氛的氧化还原势的一个函数，因此测定时的气氛对含铁较高的煤灰熔融性有较大的影响，一般测定灰熔点时采用不同的气氛条件。在我国采用弱还原气氛，在国外有的采用氧化性气氛，也有采用还原性气氛或两者，这主要取决于是应用于燃烧还是不完全燃烧的（如气化） 工艺。 3．结渣性
煤的结渣性是指煤在气化和燃烧过程中的灰渣是否会结成块以及结块的程度。煤灰的结渣性以煤灰的结渣率来量度。在一定鼓风强度下使煤燃尽，其灰渣中粒度大于6 mm的量占总灰量的质量百分数，即为该煤在规定鼓风条件下的结渣率。
煤灰结渣性是评价煤热加工利用过程的重要指标。在煤的燃烧和气化过程中，如果使用容易结渣的煤，则由于结渣而影响气化过程的正常运行或者造成锅炉清炉的困难。一般的规律是，在煤灰组分相近的情况下，高灰煤比低灰煤易结渣。此外，结渣性和煤灰熔融性、煤灰黏度有很大关系。通常在选择气化和燃烧用煤时，究竟需用何种结渣性的煤，取决于锅炉的排渣方式。 4．煤灰的黏度
（1） 煤灰黏度的定义 灰黏度是指煤灰在熔融状态下的内摩擦系数，表征煤灰在高温熔融状态下流动时的物理特性。 （2）影响煤灰黏度的因素
煤灰的黏度大小主要取决于煤灰的组成及各成分间的相互作用。不同的煤灰其流动性不同。此外，煤灰的黏度大小和温度的高低有着极其密切。
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煤灰的黏度对于液态排渣的工业锅炉和气化炉来说是很重要的参数。根据煤灰黏度的大小以及煤灰的化学组成，就可以选择合适的煤源；或者采用添加助溶剂，甚至采用配煤的方法来改善煤灰的流动性，使其符合液态排渣炉的使用要求。对于液态排渣的工业锅炉和气化炉，正常的排渣黏度一般为50 ～100Pa·s ，最高不超过250Pa·s 。
煤灰的熔融性在一定程度上可以用以粗略地判断煤灰的流动性。对于大多数煤灰来说，熔融性温度高的煤灰，其流动性也差。但是对有些煤灰样品来说可能得出错误的结论，因为熔融性温度相近的煤灰不一定具有相同的流动性。
在煤灰化学组分中，SiO2 和Al2O3 能增大灰的黏度；Fe2O3 、CaO 、MgO 等能降低煤灰黏度。但是若煤灰中Fe2O3 含量较高而SiO2 较少，在一定范围内SiO2 含量增加反而能降低黏度。Na2O 、K2O 都只会降低黏度。利用煤灰渣的化学组分可以预测其流动性，目前差不多都用当量SiO2 和碱酸比来预测。
在当量SiO2为40％～90％范围内，一定黏度下的温度，会随当量增高而升高。如由研究结果发现当量小于75％ 的灰渣，在1600 ℃ 温度下有较好的流动性（黏度小于250Pa·s）；对当量大于75％ 的灰渣，要得到类似的流动性，则温度必须升到1600℃ 以上。
当煤灰的碱酸比由小变大时，指定黏度下的温度就会降低。通常在高黏度灰渣中加入助溶剂和低黏度灰渣，可以改变其流动性满足工业使用的要求。
第二节 水煤浆气化对煤浆的要求
水煤浆气化是以水煤浆、氧气为原料，在加压无催化剂条件下进行的煤气化反应，生产出合成氨原料气（合成气）。其中水煤浆制备质量直接关系到装置运行的稳定性和能耗的高低。因此，水煤浆的气化用水煤浆应满足以下几个要求： 1．较高的水煤浆浓度
水煤浆浓度是指水煤浆物系中的含固量，即煤浆中的煤与煤、添加剂中的水
分及外给水之比，以重量百分数表示。它对煤浆的泵送、气化炉的雾化效果、气化效率、煤气质量及原辅材料消耗都有很大的影响。较低的水煤浆浓度，将会使进入气化炉的水份增加，为了维持炉温，势必增加氧气的消耗；过高的煤浆浓度将会增大煤浆的表观粘度，煤浆的流动性变差，影响煤浆的泵送能力和雾化效果，使装置不能连续稳定运行。从工业试验来看，一般工业化水煤浆浓度在60%～65%
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之间。
2．较好的流动性
水煤浆的流动性可以用煤浆的表观粘度来表示。一般判断煤浆的流动性采
用目测法：即用平勺舀出煤浆，目测煤浆的流状态来判定煤浆的流动性。煤浆的流动性可分为A、B、C、D 四个等级。A级指煤浆从平勺中能连续流下，B级指煤浆能，从平勺中断续流下。这两个等级的煤浆均可用于工业生产。在其他条件相同时，表观粘度越大，其流动性越差，不易泵送，喷嘴的雾化效果变差，容易结块，堵塞工艺管线、阀门。在一定的煤浆浓度下，我们希望得到具有较好流动性的水煤浆，一般采用添加表面活性剂的方法来改善水煤浆的流动性。 3．较好的稳定性
水煤浆的稳定性是指分散相（煤粒）在水中的悬浮能力，没有具体的参数
来表示其稳定性。稳定性好是指煤浆不易发生沉降。一般采用静置法，将煤浆倒入烧杯中，静置之24小时、48小时观察其析水量及沉积层的软硬程度来判断煤浆稳定性的好坏。水煤浆是一种粗分散的悬浮体系，该体系是一个不均匀的、动力不稳定的物系，存在着因分散相（煤粒）的重力作用而引起沉降的问题，特别是在静置和低流速情况下，其稳定性较差，会在煤浆槽顶部和底部出现浓度差，对装置运行的稳定性构成威胁。水煤浆的稳定性与煤粉的粒度分布和煤种的亲水性有关。煤粉力度越小，表面亲水性越强，其稳定性就越好。但粘度会增大，流动性变差。为了得到较好的稳定性，应保证合理的粒度分布和添加添加剂。
第三节 水煤浆的性质
一. 水煤浆加压气化的影响因素 （1） 煤质的影响
煤的性质对气化过程有很大的影响，如;煤的热稳定性和粘结性，但影响较大的还是煤的变质程度和煤灰的粘温特性。煤的变质程度影响着煤的反应活性，变质程度低的煤反应活性较高，变质程度高的煤反应活性较低，在水煤浆气化反应中，煤与气体的接触时间很短，所以要求煤具有较高的反应活性，如果煤的反应活性较低，要达到较高的转化率，就必须增大反应面积，减少煤粒的直径，即粒度愈小，反应速度愈快。但煤粒度过小会影响水煤浆浓度，这一点在工业生产中必须加以考虑。
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PZGLI007-品质管理-气化车间培训教材
