第３期（总第１３０期）
２００７年６月
煤化工
ＣｏａｌＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｎｏ．３（ＴｏｔａｌＮｏ．１３０）
Ｊｕｎ．２００７
影响煤灰熔融性温度的控制因素
贾明生
张乾熙
（广东海洋大学，湛江５２４０２５）
摘
要
论述了煤灰熔融性温度与测试气氛、煤灰成分、矿物组成等因素之间的关系。结果表明，不同测试
利用气氛下的煤灰熔融性温度变化规律是不同的，煤灰的化学组成和矿物质类别明显影响着煤灰的熔融特性。煤灰熔融性温度的变化规律，采用配煤、添加耐熔剂或添加助熔剂等方法可以改变和控制煤的灰熔融性温度，以期适应不同排渣方式和气化工艺的选择。
关键词
煤灰熔融性
煤灰成分
矿物组成
测试气氛
添加剂
文章编号：１００５－９５９８（２００７）－０３－０００１－０５中图分类号：ＴＱ５３３．２文献标识码：Ａ
比及燃烧气氛等［３￣７］。为了实现控制煤灰熔融性温度
引言
煤灰熔融性是煤灰在高温下达到熔融状态的温
的目的，以适应不同排渣方式的燃烧、气化技术或扩大煤种的适用范围，对其进行深人研究显得尤为必要。
度，主要包括４个温度值：变形温度（ＤＴ）、软化温度半球温度（ＨＴ）和流动温度（ＦＴ），在锅炉设计（ＳＴ）、
中，大多采用ＳＴ作为灰熔融性温度。无论电厂锅炉，还是煤气化炉的设计工作，都必须认真研究灰熔融性温度，其值大小与炉膛结渣有密切关系［１］，并且对用煤设备的燃烧方式及排渣方式的选取影响重大。对于干式排渣炉，通常需要燃用较高灰熔融性温度的煤以防止炉内结渣，如固态排渣的电站锅炉需要燃用高灰熔融性温度的煤；而液态排渣炉，要求燃用灰熔融性温度较低的煤，以保证灰渣能以熔融状排出，如在液排渣旋风燃烧技术的基础上，发展了一种适用于工业窑炉的煤粉低尘燃烧技术［２］，应用前景广阔，然而受燃烧器材质和环保排放限制，目前还只能燃用低灰熔融性温度、低硫的烟煤。
煤灰的熔融特性不仅与灰的成分有关，还与燃烧过程中灰中各成分之间的相互作用有关。灰熔融性温度主要取决于煤中的矿物组成、其氧化物的成分和配
煤灰熔融性温度测定主要有３种气氛：弱还原性气氛、强还原性气氛和氧化性气氛。不同气氛下的煤灰熔融性变化规律不同。
在弱还原性气氛下，测定ＤＴ、ＳＴ、ＦＴ均小于氧化性气氛下的测定值，且随煤灰化学成分不同，二种气氛之间的特征温度差值也不同，大约在１０℃￣１３０℃
［６］
１
测试气氛性质的影响
这是由于煤灰中的铁有３种价态，它们是Ｆｅ２Ｏ３（熔。
点为１５６０℃）、ＦｅＯ（熔点为１４２０℃）和Ｆｅ（熔点为１
５３５℃）。在氧化性气氛中以Ｆｅ２Ｏ３形式存在，在弱还原
气氛中，以ＦｅＯ的形态存在，与其他价态的铁相比，ＦｅＯ具有最强的助熔效果。ＦｅＯ能与ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、３Ａｌ２Ｏ３・
２ＳｉＯ２（莫来石，熔点１８５０℃）、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２（钙长
石，熔点１５５３℃）等结合形成铁橄榄石（２ＦｅＯ・ＳｉＯ２，熔点１２０５℃）、铁尖晶石（ＦｅＯ・Ａｌ２Ｏ３，熔点１７８０℃）、铁铝榴石（３ＦｅＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＳｉＯ２，熔点１２４０℃￣１３００℃）和斜铁辉石（ＦｅＯ・ＳｉＯ２），这些矿物质之间会产生低熔点的共熔物，因而使煤灰熔融性温度降低［５］。当煤灰中Ｆｅ２Ｏ３含量较高时，会降低灰熔融性温度，且在弱还原性气氛下更为显著。弱还原气氛下的反应为：
基金项目：广东省科技计划项目（Ｎｏ．２００６Ａ３７００１００９）及湛江市科技招标项目（Ｎｏ．２００４－３）。收稿日期：２００７－０１－２８
作者简介：贾明生（１９６４—），男，１９８９年毕业于成都科技节能方面的大学化学工程专业，教授，主要从事能源化工、教学与科研工作。
Ｆｅ２Ｏ３→ＦｅＯ
（１）
３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２＋ＦｅＯ→２ＦｅＯ・ＳｉＯ２＋ＦｅＯ・Ａｌ２Ｏ３（２）
－２－煤化工２００７年第３期
ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２＋ＦｅＯ→３ＦｅＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＳｉＯ２＋２ＦｅＯ・ＳｉＯ２＋ＦｅＯ・Ａｌ２Ｏ３
ＳｉＯ２＋ＦｅＯ→ＦｅＯ・ＳｉＯ２
ＦｅＯ・ＳｉＯ２＋ＦｅＯ→２ＦｅＯ・ＳｉＯ２
（３）（４）（５）
物质。同时，玻璃体物质具有无定型的结构，没有固定的熔点，随着温度的升高而变软，并开始流动，随后完全变成液体。ＳｉＯ２含量愈高，形成的玻璃体成分愈多，所以煤灰的ＦＴ与ＳＴ之差也随着ＳｉＯ２含量的增加而增加。ＳｉＯ２质量分数超过６０％时，ＳｉＯ２含量的增加对煤灰熔融性温度的影响无一定规律，这主要是由于
在强还原气氛下，煤灰在熔融过程中的氧元素被大量还原，所剩绝大部分是金属或非金属单质，其单质的熔融温度要高出其氧化物许多，这些在强还原气氛下被还原出来的金属单质导致了煤灰熔融性温度的升高。因此，强还原气氛下的煤灰熔融性温度均比氧化气氛下高，差值在５０℃～２００℃［６］。
在煤灰熔融性温度测定时，通常采用弱还原性气氛，这是由于在工业窑炉的燃烧或气化室中，一般都形成如ＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４、ＣＯ２、Ｏ２为主要成分的弱还原性气氛。所以，为了能模拟实际工业窑炉内的条件，煤灰熔融性温度测定应该在与之相似的弱还原性气氛中进行。在测定中通常采用封碳法来对实验炉内的气氛进行控制，此方法是将一定量的木炭、石墨、无烟煤等含碳物质封入炉中，这些物质在高温炉中燃烧时，产生还原性气体，通过调节封碳量来控制炉内气氛［８］，使之形成弱还原性气氛。值得注意的是，封碳量过多会形成强还原性气氛。封碳法简单易行，国内普遍采用。
ＳｉＯ２是网络形成体氧化物，而煤灰中还有许多其他氧
化物，这些氧化物可分为修饰中间氧化物和网络氧化物，这３类氧化物间的相互作用使得ＳｉＯ２表现出助熔的不确定性。而当ＳｉＯ２质量分数超过７０％时，其灰熔融性温度均比较高，ＳＴ最低也在１３００℃以上。原因是此时已无适量的金属氧化物与ＳｉＯ２结合，有较多游离的ＳｉＯ２存在，致使熔融性温度增高。
２．２Ａｌ２Ｏ３对煤灰熔融性温度的影响
煤灰中Ａｌ２Ｏ３质量分数变化较大，有的在３％￣４％，
有的高达５０％以上，我国煤灰中Ａｌ２Ｏ３平均质量分数文献［９］指出，煤灰中Ａｌ２Ｏ３的含量对灰熔融性２８．２％。
温度的相关密切程度最高，且成正相关性。这是由于
Ａｌ２Ｏ３具有牢固的晶体结构，熔点２０５０℃，在煤灰熔
化过程中起“骨架”作用，Ａｌ２Ｏ３含量越高，“骨架”的成分越多，熔点就越高。煤的灰熔融性温度总趋势是随灰中Ａｌ２Ｏ３含量的增加而逐渐增高。煤灰中Ａｌ２Ｏ３质量分数自１５％开始，煤灰熔融性温度随着Ａｌ２Ｏ３含量的增加而有规律地升高；当煤灰中Ａｌ２Ｏ３质量分数超过
２
煤灰成分的影响
煤灰主要成分为硅、铝、铁、钙、镁、钾、钠、钛、锰、
４０％时，不管其他煤灰成分含量变化如何，ＳＴ一般都大
于１４００℃。但由于煤灰组分的复杂性和各组分的变化幅度很大，即使是Ａｌ２Ｏ３质量分数低于３０％（有的在
硫和磷等元素的氧化物及其盐类。依据“离子势”的概念，在煤灰成分中，Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ２Ｏ及Ｋ２Ｏ属碱性组分，ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及ＴｉＯ２属酸性组分。一般而言，煤灰中酸性氧化物含量越多，煤的灰熔融性温度就越高；碱性氧化物含量越多，煤的灰熔融性温度就越低。同时，因煤灰成分复杂，在一定温度下，煤灰中各组分还会形成一种共熔体，各组分含量变化较大，因而煤灰熔融性温度与灰成分间是一种不确定的数量关系。
１０％以下）的煤灰，也有不少样煤的ＳＴ在１４００℃，甚至１５００℃以上。所以，对Ａｌ２Ｏ３含量低的煤，仅以Ａｌ２Ｏ３
含量大小还不能完全确定灰熔融性温度的高低，而需要对各个成分的综合判断才能确定煤灰熔融性温度的高低。
此外，由于Ａｌ２Ｏ３晶体具有固定熔点，当温度达到相关铝酸盐类物质的熔点时，该晶体即开始熔化并很快呈流体状，因此，当煤灰中Ａｌ２Ｏ３质量分数高于２５％时，ＦＴ和ＳＴ之间的温差随煤灰中Ａｌ２Ｏ３含量的增加而愈来愈小。
２．１ＳｉＯ２对煤灰熔融性温度的影响
煤灰中ＳｉＯ２的含量较多，其质量分数占３０％￣
几乎所有矿物组成中都含有ＳｉＯ２，主要来自煤中７０％。
的石英、高岭石（Ａｌ２Ｏ３・２Ｓｉ０２・２Ｈ２Ｏ）和伊利石（Ｋ２Ｏ・
５Ａｌ２Ｏ３・１４Ｓｉ０２・６Ｈ２Ｏ）等矿物。煤灰中ＳｉＯ２主要以非晶
体的状态存在，有时起提高熔融温度作用，有时则起助熔作用。ＳｉＯ２质量分数每增减１％，对熔融性温度的变化很小，仅在２℃￣４℃［９］；ＳｉＯ２质量分数在４５％￣
２．３ＣａＯ对煤灰熔融性温度的影响
煤灰中ＣａＯ质量分数变化很大，有的低至０．１％，
也有高达５０％以上的，但总的看来，烟煤灰中的ＣａＯ平均值最低，无烟煤灰的ＣａＯ含量最高。我国煤灰中的ＣａＯ质量分数大部分在１０％以下，少部分在１０％￣
６０％，随着其质量分数的增加，煤灰熔融性温度降低。ＳｉＯ２主要起助熔作用，原因是在高温下，ＳｉＯ２很容易
与其他一些金属和非金属氧化物形成一种玻璃体的
３０％，只有极少部分大于３０％。ＣａＯ本身是一种高熔点
氧化物（熔点２６１０℃），同时也是一种碱性氧化物，所
２００７年６月贾明生等：影响煤灰熔融性温度的控制因素－３－
以，它对样品熔点的作用比较复杂，既能降低灰熔融性温度，也能升高灰熔融性温度，具体起哪种作用，与样品中ＣａＯ的含量和样品的其他组分有关。随着煤灰中ＣａＯ含量的增加，煤灰熔融性温度呈先降后升的趋势。ＣａＯ质量分数在３０％以下时，煤灰熔融性温度随原因是在高温下，ＣａＯ易与其他矿ＣａＯ的增高而降低。
物质形成钙长石（ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）、钙黄长石（２ＣａＯ・铝酸－钙（ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３，熔Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２，熔点１５５３℃）、
点≤１３７０℃）及硅钙石（３ＣａＯ・ＳｉＯ２，熔点２１３０℃）等矿物质，这几种矿物质在一起会发生低温共熔现象，从而使煤灰熔融性温度下降［５］。如钙长石和钙黄长石两种钙化合物就容易形成１１７０℃和１２６５℃的低温共熔化合物。其主要反应如下：
降低，至ＭｇＯ质量分数为１３％～１７％时，灰熔融性温度最低，超过这个含量时，温度开始升高。但因在煤灰中
ＭｇＯ含量很少，实际上可以认为它在煤灰中只起降低
灰熔融性温度的作用。
２．６Ｎａ２Ｏ和Ｋ２Ｏ对煤灰熔融性温度的影响
煤灰中的Ｎａ２Ｏ和Ｋ２Ｏ含量一般较低，但它们若以
游离形式存在于煤灰中时，由于Ｎａ＋和Ｋ＋的离子势较低，能破坏煤灰中的多聚物，因此，它们均能显著降低煤灰熔融性温度。实际上，绝大多数煤灰中Ｎａ２Ｏ质量分数不超过１．５％，Ｋ２Ｏ质量分数不超过２．５％，这些煤灰中的Ｋ２Ｏ一般不是以游离形式存在，而是作为黏土矿物伊利石的组成成分而存在。实验证明，伊利石受热直到熔化，仍无Ｋ２Ｏ析出［１０］。因此，非游离状态的
３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２＋ＣａＯ→ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２ＳｉＯ２＋ＣａＯ→ＣａＯ・ＳｉＯ２（假钙灰石）ＣａＯ・ＳｉＯ２＋ＣａＯ→３ＣａＯ・ＳｉＯ２
（６）（８）（９）
Ｋ２Ｏ对煤灰熔融性温度的降低作用就大大减小了。Ｎａ２Ｏ和Ｋ２Ｏ熔点低，容易与煤灰中的其他氧化物生成
低熔点共熔体。如在煤灰中添加Ｋ２Ｏ，从９００℃左右开始，Ｋ２Ｏ与Ａ１２Ｏ３、石英形成白榴石（Ｋ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・４ＳｉＯ２），纯白榴石在１６８６℃熔融，白榴石与煤灰中碱性氧化物可以进一步反应，生成低温钠长石和钾长石的固溶体。同样，在煤灰中添加Ｎａ２Ｏ，从８００℃开始，Ｎａ２Ｏ与石英形成霞石（Ｎａ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２），霞石为典型Ａ１２Ｏ３、
的碱性矿物，具有比钾长石（Ｋ２Ｏ・Ａｌ２Ｏ３・６ＳｉＯ２）更强的助熔性，在１０６０℃开始烧结，随着碱含量增减，在
ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２＋ＣａＯ→２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２（７）
煤灰中ＣａＯ质量分数大于４０％时，ＳＴ有显著升高的趋势。这是由于煤灰中ＣａＯ含量过高时，一方面
ＣａＯ多以单体形态存在，会有熔点２５７０℃的方钙石
（ＣａＯ）产生，煤灰的ＳＴ自然升高；另一方面ＣａＯ作为氧化剂，在破坏硅聚合物的同时，又形成了高熔点的正硅酸钙（ＣａＳｉＯ３，其纯物质在２１３０℃熔融），致使体系熔融性温度上升。
１１５０℃～１２００℃范围内熔融。
对一般煤种而言，Ｎａ２Ｏ和Ｋ２Ｏ含量总是很少，但其影响应引起充分重视。碱金属是造成锅炉烟气侧高温玷污和腐蚀的主要因素，也对炉膛结渣起不良作用。这是因为Ｎａ２Ｏ在高温下与ＳＯ３化合成Ｎａ２ＳＯ４，其熔点仅有８８４℃，对锅炉结焦来说，起着“打底”的作用。所以，Ｎａ２Ｏ含量虽少，但不能忽视其危害。
２．４Ｆｅ２Ｏ３对煤灰熔融性温度的影响
煤灰中Ｆｅ２Ｏ３的质量分数在５％～１５％居多，个别煤
灰中高达５０％以上。煤灰中Ｆｅ２Ｏ３系助熔组分，易和其他化学成分反应生成易熔化合物，总的趋势是煤灰的
ＳＴ随Ｆｅ２Ｏ３含量的增高而降低。前已述及，Ｆｅ２Ｏ３的助
熔效果与煤灰所处的气氛有关，无论在氧化气氛或者弱还原气氛中，煤灰中的Ｆｅ２Ｏ３含量均起降低灰熔融性温度的作用，在弱还原性气氛下助熔效果最显著。这是由于在高温弱还原气氛下，部分Ｆｅ３＋离子被还原成为Ｆｅ２＋，Ｆｅ２＋易和熔体网络中未达到键饱和的Ｏ２－相联接而破坏网络结构，降低煤灰熔融性温度。同时，
２．７ＴｉＯ２对煤灰熔融性温度的影响
钛白的黏附力强，ＴｉＯ２是雪白的粉末，俗称钛白。
不易起化学变化，它的熔点１８５０℃，常被用来制造耐火玻璃、釉料、珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。ＴｉＯ２主要以类质同象替代存在于高岭石的晶格中，它的含量与煤灰中高岭石的多少及晶格好坏有关。在煤灰中，ＴｉＯ２始终起到提高灰熔融性温度的作用，其含量增减对灰熔融性温度的升降影响非常大，ＴｉＯ２质量分数每增加１％，灰熔融性温度增加３６℃～４６℃［９］。
ＦｅＯ极易和ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等形成低温共熔体；相反，Ｆｅ３＋离子的极性很高，是聚合物的构成者，能提高煤
灰熔融性温度。
２．５ＭｇＯ对煤灰熔融性温度的影响
煤灰中ＭｇＯ含量较少，大部分在３％以下，一般很少
超过１３％。煤灰中ＭｇＯ通常起降低煤灰熔融性温度的作用，其含量增减对熔融性温度的升降影响较大，ＭｇＯ质量分数每增加１％，熔融性温度降低２２℃～３１℃［９］。实验结果表明，ＭｇＯ含量增加时，灰熔融性温度逐渐
３
矿物组成的影响
煤中矿物质有３种来源：原生矿物质、次生矿物
质和外来矿物质。原生矿物质是原始成煤植物含有的
－４－煤化工２００７年第３期
矿物质，次生矿物质是通过水力和风力搬运到泥炭沼泽中而沉积的碎屑矿物和从胶体溶液中沉积出来的化学成因矿物，这两类矿物质统称煤的内在矿物质，与煤结合紧密，较难洗选脱除。外来矿物质是在采煤过程中混入煤中的底板、顶板和夹石层中的矸石，这类矿物质较易通过洗选除去。煤中矿物质主要有石英白云石（ＣａＣＯ３方解石（ＣａＣＯ３）、黄铁矿（ＳｉＯ２）、・ＭｇＣＯ３）、实验表明，（ＦｅＳ２）以及高岭石（Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２・２Ｈ２Ｏ）等［７］。煤中矿物成分在８００℃之前主要发生的化学反应有：
白云石受热分解：
氧化气氛中，褐煤灰中具有显著助熔作用的成分是
Ｎａ２Ｏ和Ｋ２Ｏ，其次是ＣａＯ和ＭｇＯ。
利用煤灰熔融性温度的变化规律，采用配煤或添加剂方式控制煤的灰熔融性温度［７］。如神木煤灰熔融性温度低（ＳＴ＜１２５０℃），在用于固态排渣的锅炉时，易结渣造成排渣困难。通过添加高岭石能够提高煤灰熔融性温度，但添加不同的高岭石，煤灰熔融性温度提高的幅度不同。添加的高岭石如使煤灰的ＳｉＯ２／
Ａｌ２Ｏ３越低，则越能显著提高神木煤灰的ＳＴ值［１２］。借
助ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２三元相图，分析原因是煤灰组成逐渐移向莫来石初晶区，钙黄长石消失，莫来石生成量增加，莫来石的熔点很高，因而煤灰熔融温度提高。添加的高岭石（如使神木煤灰的ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３提高），则其提高煤灰ＳＴ值不显著，原因是ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３增加，灰中自由ＳｉＯ２增多，与其他氧化物结合为各种低熔点硅酸盐也增多，煤灰组成移向共熔温度较低的区域。煤灰中加入高岭石后，煤灰－高岭石混合物在软化熔融时的主要生成物为钙长石、方石英、铁橄榄石、铁尖晶石和莫来石等，在高温下可能发生如下反应：
ＣａＣＯ３・ＭｇＣＯ３→ＭｇＯ＋ＣａＯ＋２ＣＯ２
方解石受热分解：
（１０）（１１）（１２）
ＣａＣＯ３→ＣａＯ＋ＣＯ２
高岭石失水转变成为偏高岭石：
Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２・２Ｈ２Ｏ→Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２＋２Ｈ２Ｏ
煤中矿物质多以复合化合物的形式存在，燃烧生成的灰分也往往是多种组合结成的共熔物。这些复合物的共熔物熔点温度要比纯净氧化物的熔化温度低得多，如复合化合物ＣａＯＦｅＯＳｉＯ２熔点仅为１１００℃。・・高温下这些矿物组分除了可能发生受热熔融和氧化、还原等变化之外，矿物组分之间还可能发生化学反应，生成新的矿物，且矿物组分之间也可能发生低温共熔现象［１１］。因而，煤灰在燃烧过程中的所有变化行为，是这些多种变化的综合体现。例如，对于ＣａＯ－
ＣａＯ＋Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２→ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２ＳｉＯ２（无定形）→ＳｉＯ２（方石英）ＣａＯ＋３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２→ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２ＳｉＯ２＋ＦｅＯ→２ＦｅＯ・ＳｉＯ２
ＦｅＯ＋３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２→ＦｅＯ・Ａｌ２Ｏ３＋ＳｉＯ２
（１３）（１５）（１６）（１７）（１８）
Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２→３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２＋ＳｉＯ２（无定形）（１４）
Ｆｅ２Ｏ３体系，当ＣａＯ／Ｆｅ２Ｏ３摩尔比为２时，在８００℃～９００℃时开始反应，生成２ＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３，新生态２ＣａＯ・Ｆｅ２Ｏ３易与其他组分发生反应，生成新的低熔点复杂
化合物，据此推断，煤灰中Ｆｅ２Ｏ３和ＣａＯ两成分对于降低灰熔融特性温度具有叠加作用。又如，Ａｌ２Ｏ３本身熔点很高（２０５０℃），随Ａｌ２Ｏ３含量增加而煤灰熔融性温度升高。相反，Ｆｅ２Ｏ３、Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ含量高时，易与Ａｌ２Ｏ３、
又比如淮南煤熔融性温度高（ＦＴ＞１５００℃），不能单独用于液态排渣的Ｔｅｘａｃｏ气化炉。利用淮南当地煤炭与其他低灰熔融性温度煤种配合，可以显著降低高灰熔融性煤的ＳＴ值［１３］。需要注意的是，煤灰化学成分、温度和配煤比对配煤煤灰矿物质行为产生重要的影响。配煤虽然能有效改善煤灰熔融性温度，但与配比之间是非线性关系，原因是混煤煤灰在加热过程中各矿物质之间形成了复杂的低熔点共熔物现象所致。然而配煤的灰成分具有加和性，因此，在煤种确定条件下，可以近似利用煤灰成分的加和性质，直接对不同的配煤和配煤比例预测灰熔融性温度。
ＦｅＯ等生成低熔点的共晶体，会产生助熔作用。
煤灰中的矿物可分为耐熔矿物和助熔矿物两大类。通常，煤灰中的耐熔矿物是石英、偏高岭石（Ａｌ２Ｏ３・莫来石（３Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２）和金红石（ＴｉＯ２），而常２ＳｉＯ２）、
见的助熔矿物是赤铁矿（Ｆｅ２Ｏ３）、石膏（ＣａＳＯ４酸・２Ｈ２Ｏ）、性斜长石（钠长石与奥长石的统称）和硅酸钙（Ｃａ－
ＳｉＯ３）。煤灰中掺入耐熔矿物可提高灰熔融性温度，反
之掺入助熔矿物可降低煤灰熔融性温度。一般而言，灰熔融性温度较低的煤灰，硫酸盐、碳酸盐、硫化物、伊利石、氧化物、蒙脱石和长石含量较高；而高岭石、金红石含量较高的煤灰，灰熔融性温度则较高。硅酸盐矿物含量高的煤灰，灰熔融性温度较高；反之，则硫酸盐和氧化物矿物含量高，煤灰熔融性温度较低。在
４
４．１
结语
煤灰熔融性温度与燃烧气氛有关，强还原气氛
下的灰熔融性温度最高，氧化气氛下的灰熔融性温度比弱还原气氛下的高。为防止燃煤锅炉结渣，一般宜选用气氛条件对煤灰熔融性温度影响较小的煤种。
４．２煤灰的化学组成和矿物质类别明显影响着煤灰
２００７年６月贾明生等：影响煤灰熔融性温度的控制因素
［５］李
－５－
的熔融特性，其中，酸性氧化物具有提高煤灰熔融温度与耐熔剂的作用；碱性氧化物却呈现降低煤灰熔融温度与助熔剂的作用。可通过添加耐熔剂或助熔剂方式来调控煤灰的熔融性温度。
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ＫｅｙＦａｃｔｏｒｓＡｆｆｅｃｔｉｎｇＦｕｓｉｏｎＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆＣｏａｌＡｓｈ
ＪｉａＭｉｎｇｓｈｅｎｇａｎｄＺｈａｎｇＱｉａｎｘｉ
（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＯｃｅａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈａｎｊｉａｎｇ，５２４０２５）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
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・简讯・
清华大学二甲醚技术工业示范装置投产
最近，由清华大学研发的固相催化甲醇脱水生产二甲醚技术，已建成万吨级工业示范装置，并于２００７年５月１３日在山东凯孚化工有限公司正式投产。经连续生产考核表明，该套二甲醚生产装置操作简单，运行稳定，合成过程和分离过程的各项经济技术指标基本达到设计要求。
清华大学研发的燃料二甲醚技术采用专用高效固体酸催化剂，同时采用配套等温反应器，催化反应操作温度不超过
３００℃，单程转化率高于８０％，反应过程二甲醚选择性接近１００％。产品分离过程采用封闭式高压精馏工艺，在产品质量达标
的情况下，精馏过程不产生不凝弛放气，使甲醇原料消耗下降。生产过程中，该装置从合成到分离全部利用压力作主要流程的动力，不需要高压二甲醚循环泵，因而可保证生产装置的长周期稳定运转。
目前，产品主要按一定比例与石油液化气混合用作民用燃料，另有小部分作为乙炔替代品用作焊接或切割。