【正文】 河南理工大學(xué) 2020 界本科畢業(yè)生論文 23 最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。 感謝四年來老師的諄諄教導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，大學(xué)生活我收獲了不少知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。在李風(fēng)海老師的指導(dǎo)下系統(tǒng)學(xué)習(xí)了煤灰熔融性的一些知識(shí)。 實(shí)驗(yàn)所測(cè)的煤種皆為短渣煤，易采用液態(tài)排渣法，氣氛對(duì)其的影響不可忽略。 氣化用煤不僅要從工業(yè)分析、灰成分等方面來判斷，最重要的是考慮其灰熔融性， 根據(jù)軟化區(qū)間溫度（ DT— ST）的大小，可粗略判斷煤灰是屬于長渣或短渣。 第四章 結(jié)語 煤灰熔融性溫度與燃燒氣氛有關(guān)， 氧化氣氛下的灰 熔融性溫度比弱還原氣氛下的高。標(biāo)準(zhǔn)中給出的圖例，是一般正常情況下的圖例。因此，人為觀測(cè)有一定的誤差，特別是變形溫度 DT，難熔灰的 DT 誤差尤大。 允許差說明 同一實(shí)驗(yàn)室 DT ST FT 60℃ 40℃ 40℃ 河南理工大學(xué) 2020 界本科畢業(yè)生論文 21 經(jīng)檢驗(yàn)，所有數(shù)據(jù)均在誤差范圍內(nèi)，所以可以作為可靠數(shù)據(jù)。 由于其軟化區(qū)間小，適宜用液態(tài)排渣。除煤炭資源外，鋁土 、玻璃石英砂、火礁巖、重晶石、硫鐵礦等礦產(chǎn)資源也很豐富，其中鋁土礦探明儲(chǔ)量 億噸，占河南省總儲(chǔ)量的 50%以上?，F(xiàn)已探明煤炭總儲(chǔ)量達(dá) 79 億噸，素有 “ 百里煤城 ” 之稱，是我國的重要的能源基地之一。 義馬礦產(chǎn)資源豐富。 禹州煤 的氧化性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比弱還原性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)高約 30~40℃。禹州礦區(qū)煤組共劃分為 8 個(gè)，含煤 89層，煤系地層總厚 729米，可采煤層有二、五、六，局部可采煤層有一、三、四、七，其余各煤層均不可采或偶爾可采。 由于其軟化區(qū)間小，適宜用液態(tài)排渣。神木煤含硫量低，是減少大氣污染的首選煤種，現(xiàn)在北京市、上海、天津等政府為減少用煤單位對(duì)城市的污染，極力提倡各用煤單位使用陜西神木煤，神木煤被越來越多的企事業(yè)單位所青睞，全國更多的城市也在極力推廣之中 。是很好的氣化用煤、化工用煤和動(dòng)力用煤，可制作活性炭、水煤漿等，廣泛應(yīng)用于化工和冶金，是高耗能工業(yè) (電石、 碳化硅、鐵合金等產(chǎn)品 )的理想原料。煤的化學(xué)活性和熱穩(wěn)定性好，是動(dòng)力、氣化、液化、化圖 312 禹州煤對(duì)比數(shù)據(jù)分析 河南理工大學(xué) 2020 界本科畢業(yè)生論文 20 工、建材、民用的理想用煤。全縣儲(chǔ)煤面積 4500 多平方公里，占總面積的 60%，探明儲(chǔ)量 500多億噸。 綜合分析 三種可用煤樣的氧化性氣氛和弱還原性氣氛的灰熔點(diǎn)上表已列出。左 圖整合了三組數(shù)據(jù)，計(jì)算其平均值，并全部整化到 10℃報(bào)出。 所得氧化性氣氛數(shù)據(jù)如下： （氧）℃ 變形溫度（ DT） 軟化溫度（ ST） 半球溫度（ HT） 流動(dòng)溫度（ FT） 1333 1359 1367 1380 1341 1363 1370 1382 1343 1367 1374 1383 圖 310 禹州煤灰 氧化性實(shí)驗(yàn) 圖 39 義馬煤對(duì)比數(shù)據(jù)分析 河南理工大學(xué) 2020 界本科畢業(yè)生論文 19 禹州煤測(cè)定13401360137013801300132013301350126012801300132013401360138014001 2 3 4變形，軟化，半球，流動(dòng)℃氧化性弱還原性可見其灰熔點(diǎn)均在可測(cè)范圍內(nèi)，可以利用 灰熔點(diǎn)的變化來判斷改變實(shí)驗(yàn)氣氛對(duì)其灰熔點(diǎn)的影響。左圖整合了三組數(shù)據(jù)，計(jì)算其平均 值，并全部整化到 10℃報(bào)出。 所得氧化性氣氛數(shù)據(jù)如下： （氧）℃ 變形溫度（ DT） 軟化溫度（ ST） 半球溫度（ HT） 流動(dòng)溫度（ FT） 11170 1234 1237 1248 1198 1236 1238 1251 1218 1237 1240 1261 圖 37 義馬煤灰 氧化性實(shí)驗(yàn) 可見其灰熔點(diǎn)均在可測(cè)范圍內(nèi)，可以利用灰熔點(diǎn)的變化來判斷改變實(shí)驗(yàn)氣氛對(duì)其灰熔點(diǎn)的影響。其結(jié)果柱狀圖對(duì)比如右所示。 調(diào)試實(shí)驗(yàn)氣氛為弱還原性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 弱還原性氣氛數(shù)據(jù)如下：（還） ℃ 變形溫度（ DT） 軟化溫度（ ST） 半球溫度（ HT） 流動(dòng)溫度（ FT） 1181 1220 1239 1272 1204 1235 1258 1282 1167 1206 1227 1266 圖 36 神木煤灰 還原性實(shí)驗(yàn) 對(duì)比數(shù)據(jù)，可得氧化性實(shí)驗(yàn)比弱還原性實(shí)驗(yàn)的灰熔點(diǎn)高約 50~40℃，表明氣氛對(duì)灰熔點(diǎn)的顯著影響，結(jié)果符合了實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果。 神木煤樣測(cè)試 實(shí)驗(yàn)室選取鶴壁煤樣，按圖 31 所示流程進(jìn)行試驗(yàn) 。 選擇程序 3，在馬弗爐中快速灰化 取出檢查煤樣是否完全灰化，否則繼續(xù)灰化 完全灰化的煤樣冷卻后待用 灰樣放在坩堝內(nèi)，加入適量糊精 利用模具做成灰錐，晾干待用 干燥的灰錐放入灰錐托盤里，推入灰熔點(diǎn)測(cè)試儀 調(diào)試實(shí)驗(yàn)氣氛，記錄數(shù)據(jù) 選取實(shí)驗(yàn)煤樣 用破碎機(jī)破碎 用 的篩子篩分煤樣 平攤在坩堝里，緩緩?fù)迫腭R弗爐 河南理工大學(xué) 2020 界本科畢業(yè)生論文 15 義安煤樣測(cè)試 實(shí) 驗(yàn)室選取鶴壁煤樣，按圖 31 所示流程進(jìn)行試驗(yàn)。 具體流程圖如下， 圖 32 實(shí)驗(yàn)流程 鶴壁煤樣測(cè)試 實(shí)驗(yàn)室選取鶴壁煤樣，按圖 31 所示流程進(jìn)行試驗(yàn)。有的煤灰在高溫下會(huì)明顯縮小到接近消失，但不是“展開”成高度小于 ，此種情況，不應(yīng)記為 FT；當(dāng)可看到試樣上表面處有一道亮線時(shí)，試樣已融化成液態(tài)，應(yīng)判為 FT；在 ST 之后，試樣展開成大于 ，但表面有明顯的起伏或冒泡現(xiàn)象，以及試樣“驟然”躍落或消失，此時(shí)試樣已融化成液態(tài)，應(yīng)判為 FT。 流動(dòng)溫度 FT的定義為灰錐融化成液態(tài)或展開成高度在 的溫度。測(cè)定 HT 時(shí)應(yīng)注意：在高度等于底長的一半的情況下，應(yīng)注意樣塊 是否成半球形。遇到此類情況應(yīng)重新測(cè)定此樣品。在測(cè)定 ST 時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：在高度等于底長的情況下，應(yīng)注意樣塊是否成球形。對(duì)高熔融溫度灰而言，應(yīng)主要以錐尖或棱變圓為判定依據(jù)；錐尖傾斜 但錐尖未變圓或未明顯彎曲，不應(yīng)判為 DT。 四種特征溫度判定 變形溫度 DT 定義為灰錐尖開始變圓或彎曲的溫度。除了石墨和無煙煤外，還可根據(jù)具體條件封入木炭、焦炭或石油焦。 煤灰熔融性測(cè)試氣氛： （ 1）氧化性氣氛 爐內(nèi)不放任何含碳物質(zhì)，并使空氣在爐內(nèi)自由流通。 試樣的實(shí)際受熱溫度和熱電偶熱端的溫度之差是煤灰熔融性測(cè)定誤差的來源之一。 某些高熔點(diǎn)的煤灰（ ST1400℃），在升溫過程中會(huì)出現(xiàn)在較低溫度下錐尖開始彎曲，然后變直，到一定溫度后又彎曲的現(xiàn)象。當(dāng)爐內(nèi)的溫度達(dá)到 1500℃時(shí)，灰錐尚未達(dá)到變形溫度，則該灰樣的測(cè)定溫度以 DT、 ST、 HT、 FT 均高于 1500℃報(bào)出。人們就以與這四個(gè)狀態(tài)相應(yīng)的溫度來表征煤灰的熔融性。這種逐漸熔化作用，使煤灰試樣產(chǎn)生變形 。當(dāng)在規(guī)定條件下加熱煤灰試樣時(shí)，隨著溫度的升高，煤灰試樣會(huì)從局部熔融而擴(kuò)展到全部熔融并伴隨著產(chǎn)生一定特征的物理狀態(tài) —— 變形、軟化、半球和流動(dòng) . 眾所周知，煤灰是一種由硅、鋁、鐵、鈣和鎂等多種元素的氧化物、硫酸鹽以及其間構(gòu)成的復(fù)雜混合物，它沒有固定的熔點(diǎn)，而只有一個(gè)熔化溫度的范圍。 如果出現(xiàn)異常情況，請(qǐng)立即拔掉儀器的電氣插頭并拉下電閘 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示 （ 6） 當(dāng)灰錐圖象接近國標(biāo) GB∕ T2191996“ 灰錐熔融性特征示意圖 ” 所描述的性狀時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)報(bào)出灰錐的變形溫度﹑軟化溫度﹑半球溫度﹑流動(dòng)溫度，并顯示在數(shù)據(jù)欄中。900℃以前，升溫速率為每分鐘 15～ 20℃； 900℃以后為每分鐘 4～ 6℃；當(dāng)爐溫達(dá)到 900℃后，系統(tǒng)開始判斷灰錐的高度及形狀。蓋上背景蓋（如做弱還原性，要將背景蓋旋至最里面，封閉通氣孔）關(guān)上儀器右側(cè)門。打開高溫爐左側(cè)門及背景蓋板，將裝好灰錐的樣舟推入燃燒管內(nèi)至限位點(diǎn)，擺正（使灰錐圖象落在測(cè)控軟件圖象想框的中央?yún)^(qū)間內(nèi)）。 河南理工大學(xué) 2020 界本科畢業(yè)生論文 11 灰融儀的 實(shí)驗(yàn) 操作 （ 1）開啟儀器 （ 2）接通儀器電源﹑計(jì)算機(jī)電源，啟動(dòng)測(cè)試程序。 最大使用電流勿超過 30A。 儀器背面有裸露高壓線，請(qǐng)勿觸摸。 爐內(nèi)嚴(yán)禁通入氯氣，在用無煙煤控制氣體成分時(shí)勿用硫分高者。 在安裝或拆卸爐子時(shí)應(yīng)小心，勿損傷硅碳管，勿使?fàn)t體受強(qiáng)烈振動(dòng)。 在氧化 性氣氛中測(cè)定 類似于弱還原性氣氛測(cè)定的步奏，用通氣法產(chǎn)生氧化性氣氛。記錄灰錐的四個(gè)熔融特征溫度：變形溫度 DT，軟化溫度 ST，半球溫度 HT，流動(dòng)溫度 FT。打開高溫爐爐蓋，將剛玉舟徐徐推入爐內(nèi)，使灰錐位置恰好處于高溫恒溫區(qū)的中央，使