试析如何提高煤灰熔融性测定结果的准确性

程明

摘要：为进一步提高煤灰熔融性测定结果的准确性，基于测定煤灰熔融性的主要作用、测定内容以及具体测定方法，结合实地测定试验中发现的主要影响因素，从灰的制作、灰锥的制作、试验气氛以及图像识别等多方面，研究了它们影响煤灰熔融性测定结果的情况，并提出了一系列具体的解决方法，以进一步提高煤灰熔融性测定水平，有效提高测定结果的准确性。

关键词；煤灰；熔融性；测定方法；影响因素；策略

前言：在对煤高温特性进行检测时，通常将煤灰熔融性作为重要的参数，能够有效地反应动力煤的指标。进而可以发现锅炉中煤的运动状态，通过分析煤灰的性质，进而可以观察锅炉运行情况。火电厂通过测定煤灰熔融温度时，更有利于火电厂作业：第一，能够给设计锅炉的设计人员提供相应的设计参数，通常炉膛出口烟温比煤灰软化温度小于50到100℃。反之，将会引起锅炉出口过热，更有甚者将会严重影响锅炉安全。第二，对结渣情况进行预测，这样可以有效地观察入炉煤掺配。通过分析煤粉在锅炉中运行的情况可以看出，假如煤粉软化温度不大于1350℃时，将导致在炉膛中产生结渣的现象，从而不利于锅炉的安全运行。与此同时，依据软件以及变形温度之间的差异性，一般可以将渣型设定为长渣、短渣，当差值温度在200到400摄氏度时，可以将其判断为长渣，当差值温度在100到200摄氏度时，可以将其判断为短渣，经过考察发现长渣便于锅炉运行。第三，依据不同的燃烧形式，选择合适的燃煤，对于固态排渣锅炉而言，通常煤灰熔融温度必须相对较高，这样可以有效地防止出现炉膛结渣的现象。对于液态排渣锅炉而言，通常煤灰熔融温度不能太高，否则将会直接影响排渣困难。通常在测定煤灰熔融性时，往往需要测定如下四个参数:其一，变形温度DT；其二，软化温度ST；其三，流动温度FT；其四，半球温度HT，这样可以对燃煤结渣情况进行判断。DT与锅炉轻微结渣和其吸热表面轻微积灰的温度相对应。S对应于锅炉大量结渣以及结灰的温度相匹配。FT主要与对应于锅炉中灰渣处于液态流动的温度。通常可以借助灰熔点测试仪对煤灰熔融温度进行测试，其操作流程如下所示：首先制作相应的煤灰以及灰锥，并且其放在灰锥托板上面。其次，在灰熔点测试仪上完成相应的弱还原性反应。最后，依据图像对四个温度特征进行判断。经过测试发现，数量的重复性相对较差，因此准确度不高。鉴于此笔者通过大量的测试，进而找到有效地解决途径，最终可以优化煤灰熔融性的准确性。

1、试验现状

依据测试煤灰熔融性的相关规定发现，可以把灰标准物质制作成为灰锥，同时可以借助SDAF2000d灰熔点测试仪进行测定，一般弱还原性气氛可由活性炭8g+石墨粒10 g营造，这样可以由仪器自身自动识别功能对特定的温度进行记录，仪器显示标灰值为DT（1057±18）℃、ST（1072±14）℃、HT（1098±16）℃、FT（1143±16）℃。

经过分析发现四个指标的温度都合格，同时DT , ST , HT参数相对理想。通过分析FT数据发现，第二次与第三次之间的测定温度差别为74℃，而第五次与第四次之间的差别为-69℃，由此可以看出，参数再现性不理想。

2、影响因素分析

2.1灰的制作

对于相同的产品可以选用两种方法：快灰法、慢灰法灰化。经过测定两种方式测定结果差别相对较小。

2. 2灰锥的制作

选用的标灰为GBW11124d，在制作灰锥时选用相同的工作流程，通常可以将灰锥的形状划分为如下三种：第一，a完成符合标准的灰锥；第二，b灰锥无尖；第三，c灰锥无棱角。

假如灰锥形状不同，那么其测定数据也存在一定的差异性。通过观察测试数据可以发现，a与b相比，前者整体温度偏高，而c的DT温度比与a的整体温度低，由此看出并未呈现相应的规律性。A型与标准值相比差值在-36～31)℃范围内，两者之间的偏差相对较小。对于b，c的DT和ST测定值与相应的标准值进行比较发现，其差值在零下70℃，那么两者之间的偏差相对较大。由此可以看出，灰锥形状是否满足要求将对特征温度产生影响。

2. 3气氛条件

从理论的层面进行分析发现，影响煤灰熔融特征温度的重要因素为试验气氛条件。由于铁元素自身所具有特征，在不同的状态下能够形成不同化合物，通常在氧化氛围中以Fe₂0₃的形式存在，当处于弱还原性的环境中，主要以Fe0形式存在。可是处于强还原剂的调价下以铁元素的状态存在。由于氧化铁具有较低的熔点，与此同时氧化铁可以与煤灰中包含的SiO₂发生化学反应，从而产生具有低熔点的硅酸盐。通常情况下，锅炉燃烧可以存在的弱还原性的气体，比如C0、H₂、CH₄等，由此可以看出在对煤灰熔融性进行测定时，必须将其设置在相应的弱还原气体中。为了能够有效地测定标灰GBW11124d，笔者设置了各种碳物质组合气氛氛围，主要涉及如下几个变量：第一，实验控制变量；第二，测定值；第三测定值与标准值之间的差值。假如在不存在碳物质的情况下，测定值与标准值之间具有较大的差异性。随着碳物质不断增加，两者之间的差值逐渐变小，经过统计发现当活性炭10g+石墨10 g时，将会使得两者差值变小，同时四个特征温度之间的差值都小于40℃。当活性炭逐渐增加，而相应的减少石墨的比例，这时发现两者温度的差值有升高了。经过反复试验发现活性炭炭14 g+石墨6g时，两者之间的差值为100℃，由此可以看出在该状态下还原性相对较强。进而的得出结论，弱还原氛围控制下，能够对测试结果影响较大。在实践的过程中应该定期进行标灰测试。

2. 4图像识别

在测试灰熔融性的过程中，通常以灰锥形态的变化情况来判断。

当前由于智能计算机的不断发展，在进行测试灰熔融的过程中引入自动识别功能，与此同时设置全程录像设置，进而可以便与测试人员进行识别。可是催灰锥进行加热时，其变化过程比较复杂。当处于高温状态时，HT与FT特征温度变化相对较快，因此不能较为准确的对灰锥的形状进行判断。由于煤灰包含多种物质，因此灰组成分不同，因此在不同的状态下所形成的物质也存在一定差异性，同时在发生反应的过程中亦可以产生相应的化学现象，比如气泡、膨胀以及收缩等，从而给判断熔融温度产生影响。

为了能够有效地避免误差，优化测试数据的准确性，必须借助相应的仪器进行识别。同时工作人员完成温度的测试后，必须对重新识别特征温度。假如在进行测验的过程中，灰锥出现了起泡、扭曲以及收缩等现象时，那么工作人员必须重新实验，从而能够有效地提高测试的准确度。

3、结语

(1)通常选用快灰法和慢灰法制作的灰样，经过测试发现测试结果并不显著，因此在测试时选用快灰法，这样可以有效地提高测试效率。

(2)经过测试发现灰锥的形状能够对特征温度产生较大的影响，因此在制作灰锥的过程中必须严格按照标准规范进行测试，这样可以极大地降低误差。

(3)气氛条件往往对特征温度的准确性产生影响，因此在进行实验时，需要选用多组活性炭+石墨组合，从而可以找到测试的最佳条件。因此，在进行实验时，可以设定不同的碳物质质量，从而得到最极大的碳比例，从而提高试验的准确性。

(4)最终选用仪器自动识别以及人工判断的形式，从而可以有效地确定煤灰熔融特征温度，选用两者方式能够实现优势互补，最大限度的提高测试结果的准确性。

参考文献：

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作者简介：程明、1984年06月出生、女、湖南湘潭人、2009年06月毕业于湘潭大学法学、本科、助理工程师，技师，研究方向：煤化验工作。