[理学]煤化学.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 4 煤灰成分 4.1 煤灰中的元素 煤灰中的元素有几十种，地球上所有天然存在的元素几乎在煤灰中均可发现，但常见的只有硅、铝、铁、钙、镁、钛、钾、钠、硫、磷等，在一般的灰成分测定中也只分析这几种。 第四节 煤炭气化与燃烧的工艺性质 4.2 煤灰成分的表示方法  煤灰化学组成十分复杂，很难测定其中的化合物，一般用主要元素的氧化物形式表示，如SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、SO3、P2O5。其中，最主要的是SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3几种。灰分中各成分的含量取决于原始的矿物组成。 第四节 煤炭气化与燃烧的工艺性质 5、煤灰熔融性 煤灰熔融性是指煤灰在高温条件下软化、熔融、流动时的温度特性。通常，煤灰熔融性采用角锥法进行测定，即将煤灰制成三棱锥形状的灰锥，放入高温炉，在一定气氛下加热，观察在加热过程中灰锥的变形情况，依此确定煤灰熔融性。如下图所示。 第四节 煤炭气化与燃烧的工艺性质 5.1 煤灰熔融性的表示： 变形温度(Deformation temperature, DT)－煤灰锥体尖端开始弯曲或变圆时的温度。 软化温度(Softening temperature, ST)－煤灰锥体弯曲至锥尖触及底板变成球形或半球形时的温度。 半球温度(Half ball temperature, HT)－试样形变至近似半球形，即高等于底长的一半时的温度。 流动温度(Flow temperature, FT)－煤灰锥体完全熔化展开成高度小于1.5 mm薄层时的温度。 一般以煤灰软化的温度ST作为衡量煤灰熔融性的主要指标，即灰熔点。 第四节 煤炭气化与燃烧的工艺性质 5.2 影响煤灰熔融性的因素 5、煤灰熔融性 成组学分灰化 氛气部渣灰位 煤灰熔融性主要取决于煤灰成分的组成比例，灰成分中SiO2和Al2O3含量高，灰熔点也高。而CaO、MgO、Fe2O3、K2O、Na2O等碱性成分高则灰熔点就低。 氧化、弱还原和强还原气氛下，Fe元素分别以Fe2O3、FeO和Fe的形式存在，其熔点也各不同。Fe2O3的熔点是1560℃，FeO是1535℃，Fe是1420℃。在弱还原性气氛下， FeO能与SiO2形成一系列低共熔混合物，如4FeO?SiO2，2FeO?SiO2和FeO?SiO2等，它们的熔融范围均在1138～1180℃之间。在工业条件下，煤炭燃烧或气化成渣部位的气氛一般是弱还原性的，因此，在测定煤灰熔融性时，一般模拟弱还原性气氛进行。 半焦分解，残留物之间缩聚，生成焦炭 胶质体固化过程的缩聚反应 煤化程度对煤的发热量的影响 表5-1 各种煤的发热量 煤种 Qgr, v, daf, kJ/g 泥 炭 20～24 年青褐煤 24～28 年老褐煤 28～30.6 长 焰 煤 30～33.5 气 煤 32.2～35.6 肥 煤 34.3～36.8 焦 煤 35.2～37.1 瘦 煤 35～36.6 贫 煤 34.8～36.4 年青无烟煤 34.8～36.2 典型无烟煤 34.3～35.2 年老无烟煤 32.2～34.3 Qnet,daf Vdaf , % 发热量测定示意图 胶质体的形成 粘结性烟煤在热解过程中，在300～550℃范围内，煤粒会软化熔融，在煤粒的表面形成含有气泡的液相膜，大量煤粒聚积时，液相相互融合在一起，形成气、液、固三相一体的粘稠的混合物，即所谓的“ 胶质体” I 软化开始阶段 II 开始形成半焦阶段 III 煤粒强烈软化和半焦破裂阶段 在结焦过程的不同阶段单个煤粒的变化示意图1－煤；2－含有气泡的液态物质；3－半焦 罗加指数的计算 式中：RI––罗加指数，%； m0––焦化后焦渣总质量，g； m––转磨前大于1mm焦渣的质量，g； m1––第一次转磨后大于1mm焦渣的质量，g； m2––第二次转磨后大于1mm焦渣的质量，g； m3––第三次转磨后大于1mm焦渣的质量，g。 粘结指数的计算 式中：G––粘结指数； m0––焦化后焦渣总质量，g； m1––第一次转磨后大于1mm焦渣的质量，g； m2––第二次转磨后大于1mm焦渣的质量，g。 如果结果G 18，煤样的配比改为3:3，G按下式计算： 煤的配比为1:5时，粘结指数G按下式计算： 胶质层指数测定煤杯示意图 煤的工艺性质－－奥亚膨胀