李沙沙，范莎莎，王紅艷，史洪偉，周丹紅

（宿州學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，安徽 宿州 234000）

復(fù)合助熔劑對(duì)煤灰熔融特性的影響研究

李沙沙，范莎莎，王紅艷，史洪偉，周丹紅

（宿州學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，安徽 宿州 234000）

以高灰熔點(diǎn)煤AQ007為試驗(yàn)煤樣，助熔劑5#礦渣和AND的添加量為考察因素，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化復(fù)合助熔劑的添加量，將AQ007煤的灰熔點(diǎn)降到1 400℃以下，以滿足Shell氣化爐的操作要求.最終確定助熔劑的最佳添加量為：5#礦渣為2.25%，ADN為1.5%.經(jīng)過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)證實(shí)該復(fù)合助熔劑添加量可以使煤的灰熔點(diǎn)降到1 400℃以下.

復(fù)合助熔劑；灰熔點(diǎn)；灰熔融特性

0 引言

作為一種潔凈、高效的煤轉(zhuǎn)化技術(shù)，煤氣化技術(shù)逐漸在煤化工領(lǐng)域受到重視，其中氣流床氣化技術(shù)在氣化技術(shù)中最具代表性，典型的有Shell和Texaco技術(shù)，但是它們?cè)谑褂脮r(shí)均需要采用液態(tài)排渣，這就需要原料煤中的灰在氣化溫度下發(fā)生熔融，灰渣能以熔融狀態(tài)排出[1-3].所以煤灰熔融性是影響爐況正常運(yùn)行的一個(gè)重要因素.而安徽省的煤大部分灰熔點(diǎn)都較高（FT＞1 500℃），在氣化技術(shù)上就受到了限制，不能單獨(dú)用作氣化用煤.因此，如何降低煤的灰熔點(diǎn)就成了急需解決的問(wèn)題.目前對(duì)于降低煤的灰熔點(diǎn)比較有效的方法是配煤或者添加助熔劑，而經(jīng)濟(jì)有效的可行措施是通過(guò)添加價(jià)格低廉且容易獲得的助熔劑[4-8].所以助熔劑對(duì)煤的灰熔融性的影響研究就有著重要的理論及實(shí)際意義.筆者選用皖北礦務(wù)局的劉橋二礦煤，研究?jī)r(jià)格低廉的助熔劑5#礦渣和AND的添加量對(duì)劉橋二礦煤灰熔點(diǎn)的影響.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料與儀器

原料：實(shí)驗(yàn)中選用的煤樣是皖北劉橋二礦煤（AQ007），助熔劑采用自制的5#礦渣和ADN，通過(guò)添加復(fù)合助熔劑將AQ007煤的灰熔點(diǎn)降到1 400℃以下，以滿足氣化工藝要求.

煤樣的工業(yè)分析和灰熔融溫度如表1所示.由表1可知AQ007的灰熔融溫度比較高不適合在液態(tài)排渣的工藝中單獨(dú)使用.

儀器：灰熔點(diǎn)測(cè)定采用GB-219灰錐法，利用HR-4A微機(jī)灰熔點(diǎn)測(cè)定儀（華泰儀器儀表有限公司）在弱還原性氣氛下進(jìn)行測(cè)定.XRD采用DX-2600 X射線衍射儀（丹東方圓儀器有限公司）進(jìn)行測(cè)定，工業(yè)分析采用HTGT-3000自動(dòng)工業(yè)分析儀（華泰儀器儀表有限公司）進(jìn)行測(cè)定，另需要小型儀器FA1104B型天平（上海越平科學(xué)儀器有限公司），SX-20-12型箱式電阻爐（上海浦東新區(qū)電理儀器廠）.

表1 工業(yè)分析和灰熔融溫度

2 結(jié)果與討論

2.1 復(fù)合助熔劑對(duì)AQ007煤灰熔融特性的影響

利用正交試驗(yàn)，考察添加5#礦渣和AND復(fù)合助熔劑對(duì)AQ007煤灰熔融特性的影響，選取二因素三水平正交試驗(yàn)表，表2為正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，對(duì)煤樣的灰熔點(diǎn)進(jìn)行直觀分析和極差分析，結(jié)果見表3和表4.

由表4可知因素A的不同水平間對(duì)應(yīng)的流動(dòng)溫度差異最大，因此對(duì)煤的灰熔點(diǎn)影響較大，由此在降低AQ007煤的灰熔點(diǎn)中主要影響因素是助熔劑5#礦渣，其次是助熔劑ADN.

對(duì)于本試驗(yàn)指標(biāo)越小越好，應(yīng)選取指標(biāo)最小的水平.分析結(jié)果表明兩個(gè)因素三個(gè)水平之間的影響趨勢(shì)為：A3>A2>A1，B3>B2>B1，因此降低AQ007煤灰熔點(diǎn)的最佳水平為A3B3，但是本實(shí)驗(yàn)中次要影響因素B(AND)具有腐蝕性，一般要求較小的添加量，可以考慮選用B2，即ADN的添加量為1.5%.所以符合條件的較好方案為A3B2，即助熔劑的最佳添加量5#礦渣為2.25%，ADN為1.5%.

表2 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案

表3 5#礦渣和AND復(fù)合助熔劑的添加量對(duì)AQ007煤灰熔點(diǎn)的影響

表4 極差分析表

2.2 驗(yàn)證試驗(yàn)

以正交試驗(yàn)所得最佳助熔劑添加量進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，測(cè)定煤樣灰熔融溫度為1 315℃，1 340℃，1 375℃，與最佳結(jié)果接近，表明正交試驗(yàn)所優(yōu)選出的結(jié)果切實(shí)可行.

3 結(jié)論

筆者選取5#礦渣和AND兩種助熔劑，通過(guò)添加復(fù)合助熔劑試圖將AQ007煤的灰熔點(diǎn)降到1 400℃以下，利用正交試驗(yàn)確定助熔劑最佳添加量為5#礦渣為2.25%，ADN為1.5%.經(jīng)過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)證實(shí)該復(fù)合助熔劑添加量可以使煤的灰熔點(diǎn)降到1 400℃以下，有利于Shell氣化爐的操作.

[1]李繼炳，沈本賢，趙基鋼，等.鎂基助熔劑對(duì)劉橋二礦混煤灰熔融特性的影響[J].煤炭轉(zhuǎn)化，2009，32（2）：37-40.

[2]孫文娟，梁國(guó)治.助熔劑對(duì)煤灰熔融過(guò)程中礦物行為的影響[J].煤炭轉(zhuǎn)化，2012，35（2）：31-35.

[3]李繼炳，沈本賢，李寒旭，等.鐵基助熔劑對(duì)皖北劉橋二礦煤的灰熔融特性影響研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，2009，37（3）：262-265.

[4]袁善錄，戴愛軍.配煤對(duì)灰熔點(diǎn)和煤成漿性能的影響[J].煤炭轉(zhuǎn)化，2008，31（1）：30-32.

[5]李寒旭，陳方林.配煤降低高灰熔性淮南煤灰熔點(diǎn)的研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2002，27（5）：29-33.

[6]吳杰，徐江華，王群英.配煤降低淮南煤灰熔點(diǎn)的研究和機(jī)理初探[J].安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，23（4）：51-55.

[7]許凱，葛淑萍，李寒旭.三種煤配合降低淮南煤灰熔點(diǎn)的研究[J].中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，25（3）：24-26.

[8]陳玉爽，張忠孝，烏曉江，等.配煤對(duì)煤灰熔融特性影響的實(shí)驗(yàn)與量化研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào)，2009，37（5）：521-526.

（責(zé)任編輯 李建飛）

Effect of Complex Flux on Melting Characteristics of Coal Ash

LI Sha-sha，F(xiàn)AN Sha-sha，WANG Hong-yan，SHI Hong-wei，ZHOU Dan-hong
（School of Chemistry＆Chemical Engineering，Suzhou University，Suzhou，Anhui 234000，China）

With high ash fusion temperature coal（AQ007）as experimental coal，the adding amount of 5#flux slag and AND as factors，composite fluxing agent is optimized by using orthogonal test to add quantity.It attempts to lower AQ007 coal ash melting point down to 1 400 degrees below in order to meet the requirements of the operation of Shell gasifier.The optimal extraction conditions are as follows：5#slag is 2.25%，ADN is 1.5%.The verification test confirms that the compound adding amount of flux can make coal ash melting point down to 1 400 degrees below.

complex flux；ash fusion point；melting characteristic

TQ546.5

A

1673-1972（2015）03-0086-03

2015-02-26

安徽省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目 (AH201410379065)；宿州學(xué)院科研平臺(tái)開放課題 （2014YKF47）；宿州學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)計(jì)劃（2013kytd02）

李沙沙（1984-），女，安徽淮北人，講師，主要從事煤化工及納米材料研究.