[发明专利]一种预测煤等含碳物质灰熔融温度的方法

说明书

本发明公开了一种预测煤等含碳物质灰熔融温度的方法，将含碳物质制成灰后测定样品灰成分，利用FactSage软件计算在特定条件下煤灰的矿物质组成，利用拟合得到煤灰的矿物因子预测煤灰流动温度的方法。本发明的利用FactSage软件预测灰熔融温度的方法操作简单，计算量少，且准确度高，适应范围广，在预测含碳物质灰熔融特性方面具有明显的优势。

技术领域

本发明涉及一种煤等含碳物质的转化技术领域，特别涉及一种预测煤等含碳物质灰熔融温度的方法。

背景技术

煤等含碳矿物质是重要的能源和化工原料。灰熔融流动特性是煤、生物质等含碳物质洁净转化（燃烧和气化）的重要指标。在煤转化过程中，由于煤等含碳物质灰熔融特性的不适应造成效率下降、结渣和设备腐蚀，甚至导致整个转化体系的停产。因此，煤等含碳物质灰熔融流动特性的调控和预测成为了关注和研究的焦点。添加剂和配煤是调控煤等含碳矿物质灰熔融流动特性的常用手段。为改变煤的灰熔融特性使其适应特定锅炉或气化炉的要求，对添加剂和配煤进行有效的指导，研究人员通过灰化学组成对灰熔融温度进行了预测，并建立了相应的关联式。但其应用范围存在一定的局限性，这主要是灰熔融过程中除矿物质自身的熔融外，矿物质之间还存在复杂的化学反应，导致同种元素赋存形态不同，从而使具有相同化学组成的灰表现出不同的灰熔融特性。为弥补这一缺点，有些学者从矿物质组成和矿物因子的角度来预测煤等含碳矿物质的灰熔融温度，但需要进行X-射线衍射实验，再借助软件对矿物质种类和相对含量进行计算分析，实验程序复杂，计算量大，一定程度上限制了预测公式的应用。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提供一种计算量少、程序简单的只需知道主要成分就可准确预测煤等含碳物质灰熔融温度的方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种预测煤等含碳物质灰熔融温度的方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

（1）将含碳物质放入马弗炉内按照GB/T1574-2008制备815℃的灰；

（2）测定样品的灰成分；

（3）将煤灰的3-8种主要氧化物成分输入FactSage软件，计算给定温度、压力、气氛下达到平衡状态时的矿物质组成；

（4）建立灰熔融温度与给定条件下单一矿物质相对含量的影响因子IF；

（5）定义总矿物因子MF与单一矿物质含量影响因子IF的关系：

MF = a₁W₁ + a₂W₂+ ····· +a_i-1W_i-1+a_iW_液相

其中，a₁、a₂……a_i-1为单一矿物质对灰熔融温度的影响因子，a_i为液相对灰熔融温度的影响因子，W为相对含量；

（6）建立灰熔融温度与总矿物因子的关系式：

FT/DT/ST/HT= A_iMF + B_i

其中，FT、DT、ST和HT分别为煤灰的四个特征温度中的流动温度、变形温度、软化温度和半球温度；A_i和B_i分别表示煤灰四种特征温度与总矿物质因子拟合所得直线的斜率和截距。

本发明的一种预测煤等含碳物质灰熔融温度的方法，所述含碳物质为煤、生物质、工业废弃物中的一种或几种的混合物。