神東礦區高硅鋁比煤灰黏溫特性研究

張昀朋，丁 華,2，白向飛,2

(1. 煤炭科學技術研究院有限公司 煤化工分院，北京 100013；2. 煤炭資源開采與潔凈利用國家重點實驗室，北京 100013)

0 引 言

我國是世界上最大的煤炭生產國和消費國，煤炭是我國重要的能源和化工原料。神東煤田作為世界七大煤田之一，煤炭地質儲量達2.236×108t[1]，煤質優良，具有“三低一高”的特點，即低灰、低硫、低磷、高發熱量，在氣化領域表現出較大的競爭力[2-3]。但神東煤的灰熔點普遍較低，黏溫特性波動性大且易于結渣，造成氣化爐堵渣和腐蝕等問題[4]。

對于液態排渣氣化爐中的堵渣等問題，需要對煤灰熔融性和高溫熔渣黏溫特性進行綜合評價以篩選煤種或混配來解決。煤中的礦物質已經確定的超過125種[5-6]，有超過100種為次要礦物或痕量礦物。煤中常量礦物主要有高嶺石、伊利石、方解石、黃鐵礦、石膏和石英等，按照來源可分為3類：原生礦物質、次生礦物質和外來礦物質[7]。煤中的無機礦物在高溫下生成金屬和非金屬的氧化物和鹽類[8]，通常把煤灰成分用SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、Na2O、K2O、SO3和P2O5等多種氧化物來描述，并分為酸性氧化物(SiO2、TiO2、Al2O3)和堿性氧化物(Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O)。氣流床氣化爐的操作溫度很高，爐內平均溫度可達1 300 ℃以上[9]。煤灰各成分的含量不同造成煤灰黏度呈現很大差異。目前液態排渣氣化爐通常要求煤灰熔融溫度小于1 350 ℃，在氣化爐操作溫度區間內要求煤灰黏度小于25 Pa·s，一般為2～25 Pa·s[10]。

關于煤灰黏溫特性國內外學者已經做了很多研究，REID和COHEN[11]通過總結煤灰黏溫測試的結果，提出在給定溫度下灰黏度關于硅百分數的函數。……