神经网络法预测煤灰中铁钙比与灰熔融温度的关系

熊金钰，李寒旭，曹祥，杨忠连

(安徽理工大学 化学工程学院，安徽 淮南 232001)

气流床气化技术是大规模、高效清洁煤基燃气与合成气制备的首选技术，操作温度高达1 300 ～1 700 ℃，如此高温条件下，煤中矿物质转变成煤灰并经过高温过程形成灰渣［1］。为保证灰渣顺利排出，入炉煤的流动温度一般要低于气化炉操作温度50 ～100 ℃［2］。但实际生产中很少有煤种能够直接符合气化炉操作温度，因此需要添加合适的助熔剂以降低灰熔融温度。石灰石是一种普遍应用的助熔剂，其有效成分为氧化钙。Song 等［3-4］研究了石灰石降低煤灰熔融温度及灰黏度，考察了石灰石添加量与灰熔融温度降低效果的关系，阐明了氧化钙降低灰熔融温度的机理。李继炳等［5］将分析纯的Fe2O3添加到煤灰中，研究结果认为，铁基助熔剂与煤灰中硅铝酸盐矿物反应形成低温共熔物是降低灰熔融温度的原因所在。同时，有研究［6］指出，含Fe、Ca、Mg 的矿物质是引起热交换器上结垢的主要成分。张堃［7］研究煤灰的高温结渣特性时发现，当煤中铁含量较少时，CaO 几乎只能生成比组分熔点低的斜长石、黄长石、硅钙石等含钙化合物;当煤中铁含量较高时，会出现钙铁橄榄石等低熔点含铁化合物。当Fe2O3/CaO 摩尔比接近1 时，煤灰的结渣趋势最强。含铁成分、含钙成分在高温下对煤灰的组合影响结果值得重视。

本研究以灰成分中Fe2O3/CaO(简称铁钙比，记作F/C)不同的ZX 煤、SH 煤、LY 煤为研究对象，分别添加CaCO3、Fe、FeS2，改变煤灰中的铁钙比，测定具有不同铁钙比的煤灰在弱还原气氛下的熔融温度，采用BP 神经网络模型建立灰熔融温度与铁钙比、灰成分及其组合参数之间的关系，以用来评估用煤过程中因添加助熔剂或配煤而引起的灰成分变化对灰熔融温度的影响。……