沈中杰，郭晓镭，梁钦锋，刘海峰

（上海市煤气化工程技术研究中心，华东理工大学，上海 200237）

引 言

气流床煤气化技术具有碳转化率高、煤种适应性广、气化规模大等特点，具备进一步提高操作压力和温度的潜力，而气化炉的高效转化和长周期、绿色安全稳定运行是以该技术为上游核心的工业发展的关键[1]。气流床气化炉采用液态排渣技术，灰渣的黏温特性直接影响熔渣流动，高温熔渣的顺利排出至关重要[2]。然而，气流床气化炉运行条件苛刻，常规的研究方法和手段难以直接测量炉内高温高压条件下灰渣的黏度。研究者常采用高温黏度仪通过实验测量或根据经验或半经验方法建立黏温模型来获得灰渣的黏温特性[3-5]。

当温度高于液相温度时，灰渣以近似牛顿流体的形式流动[6]；而温度低于液相温度时，灰渣结构转变或晶体析出导致固相分数增加，黏度急剧增加，灰渣转变为非牛顿流体，流动性的降低极易造成气化炉堵渣停车[6-7]。气流床气化炉煤种适用性广，灰渣中的CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3等组成和含量复杂多变，显著影响熔渣结晶行为，进一步增加了灰渣黏度预测的难度[8-10]。研究发现，煤灰渣的CaO含量较高时，其具有较强的结晶性，导致灰渣在液相线以下黏度急剧增加，呈现结晶渣特征[9]。高Al2O3含量的煤渣因铝酸盐结构聚合普遍表现出较高的黏度特性，随着CaO/SiO2比例的增加，铝酸盐结构解聚，黏度降低[11]。灰渣中铁的价态随气氛变化显著，液相中Fe2+未被—Si—O稳定时，金属铁易形成晶体，且熔渣中Ca2+和Fe2+与—Si—O的竞争反应以及钙铝硅酸盐的形成也促进了金属铁的结晶[12]。……