神府煤粉燃烧特性

表 1 煤粉的基本性能 Table 1 Basic properties of pulverized coal
粒径 /
Aad /
Vad /
Mad / 高位发热量 /
煤粉
μm
%
%
%
( MJ·kg-1 )
P 煤粉
74
D 煤粉
74
X 煤粉
50
9． 5
34． 2
4． 23
7． 2
35． 1
4． 07
6． 9
ΔTh / ℃
Tmax / ℃
Ti / ℃
( dω / dt) max / ( mg·min-1 )
100． 06 101． 02 113． 55 109． 09 105． 71 129． 25
488． 2 514． 7 47Baidu Nhomakorabea． 6 496． 9 482． 1 508． 7
423． 5 443． 5 421． 6 436． 6 421． 7 439． 8
收稿日期:2017-02-10;责任编辑:孙淑君 DOI:10. 13226 / j. issn. 1006-6772. 2017. 02. 014 作者简介:李增林(1973—) ,男,陕西富平人,工程师,从事煤粉清洁利用研究工作。 E-mail:603041517 @ qq. com。 通讯作者:庞青涛,工程师,硕
1． 3 测试方法
称取(7 ± 0． 1 ) mg 煤 粉 于 坩 埚 中, 进 行 热 重 测
试。 测试 条 件 为: 空 气 气 氛, 升 温 范 围 为 常 温 至
900 ℃ ,升温速率分别为 10 ℃ / min 和 20 ℃ / min。
2 结果与讨论
2． 1 燃烧特性分析 煤粉的相关特征指数见表 2。 图 1 为 3 种 煤 粉 分 别 于 10 ℃ / min 和 20
Tmax 为最大失重率时的温度,℃ ; ΔTh 为 DTG 后半
峰宽温度差;℃ ;ΔT 为 DTG 总峰宽温度差,℃ 。
Hj 反映了煤的燃尽性能,且该值越大,则燃尽 特性越好。 Hf 在很大程度上考虑表征煤样燃烧速 度,可用于衡量煤样在着火后燃烧速度与强度,能够
反映煤样着火后燃烧的稳定性,Hf 越小,煤样燃烧 性能越好。
第 23 卷第 2 期
2017 年 3 月
洁净煤技术
Clean Coal Technology
Vol． 23 No． 2 Mar. 2017
神府煤粉燃烧特性
李增林,刘锐利,庞青涛,曹 文,赵 鹏,颜喜龙
( 陕西煤业化工新型能源有限公司,陕西 西安 710100)
摘 要:为了给煤粉锅炉用户提供煤粉优选理论依据,以煤粉锅炉主要用煤神府煤制备的煤粉为研究 对象,采用 TG-DTG 对煤粉的燃烧特性进行研究,分析了不同煤粉及升温速率对煤粉燃烧特性的影 响。 结果表明:在空气气氛下,升温速率提高,TG、DTG 曲线向高温方向移动,煤粉的着火温度升高, 最大质量变化速率增大,最大失重温度提高,燃尽指数增大;随着灰分和粒径改变,升温速率为 10 或 20 ℃ / min 时,煤粉的着火温度变化不显著,燃尽指数及综合燃烧特性指数均有影响。 灰分减小,粒径 不变时,D 煤粉的综合燃烧指数为 1． 51,优于粒径 74 μm、灰分 9． 5% 的 P 煤粉。 关键词:燃烧特性;煤粉;着火温度;燃尽指数;煤粉锅炉 中图分类号:TK229． 63;TQ534 文献标志码:A 文章编号:1006-6772(2017)02-0074-04
Combustion features of Shenfu pulverized coal
Li Zenglin,Liu Ruili,Pang Qingtao,Cao Wen,Zhao Peng,Yan Xilong
( Shaanxi Coal and Chemical Industry New Energy Group Co. ,Ltd. ,Xi'an 710100,China)
℃ / min 条件下的 TG-DTG 曲线。 在 30 ~ 300 ℃ 均 有微弱的失重现象。 这主要由煤粉中的低沸点挥发 分及水分挥发引起。 在 300 ~ 420 ℃ 大量挥发分析 出,煤粉开始燃烧,质量变化速率迅速增大,500 ℃ 附近时,燃烧最为剧烈。 600 ℃ 附近时,煤粉基本燃 尽。 升温速率不同,致使初始燃烧温度 Ti 和最大质 量变化速率时的温度 Tmax 提升。 这是由于升温速 率提升,但煤粉的自身传热系数并没改变。 当提高
推广应用,总规模达到每小时数千蒸吨。 但是,随着 国内煤粉锅炉用户不断增加,由于煤粉没有统一的 国家标准[5-6] , 用户在使用过程中出现诸 多 问 题。 煤粉燃烧特性作为煤粉锅炉燃烧的关键参数[7-8] , 在煤粉锅炉运行中至关重要。 然而,国内在煤粉锅 炉燃料方面研究较少,朱安钰等[9] 在 1 MW 半工业 性试验炉上研究了布尔台煤燃烧特性,指出布尔台 煤的 运 行 氧 含 量 应 控 制 在 3． 5% 左 右。 方 顺 利 等[10] 以乌拉盖褐煤低温热解半焦为研究对象,发现 该半焦与国内典型煤质相近,但熔融性较低。 左启 伟等利用热重天平,研究了高炉喷吹煤粉预热后燃
1 试 验
1． 1 试验原料 3 种煤粉均来自陕西煤业化工新型能源公司神
木水煤浆厂,原煤均来自于同一煤矿原煤,经分选后 获得不同灰分的精煤。 煤粉的基本性能见表 1,P、 D、X 煤粉的灰分分别为<10% 、<8% 、<7% ,粒径分 别为 74、74、50 μm。 其中,精煤的灰分为 10． 2% ,挥 发 分 38． 0% , 水 分 为 15． 3% , 发 热 量 为 25． 83 MJ / kg,硫含量为 0． 38% 。
0 引 言
随着我国城市的快速发展,城市环境污染问题 不断显现。 据有关部门统计,工业燃煤排放的污染 物占雾霾来源和成因的 30% ~ 40% [1-2] 。 为了有效 改善这种情况,国家加大了对燃煤锅炉的治理,主要 采用原料煤的源头控制、污染排放不达标锅炉改造、 煤改气、煤改电以及煤粉锅炉的推广。 高效煤粉锅 炉是煤炭科学技术研究院有限公司自主研发的新型 环保锅炉,较传统链条炉具有煤粉燃尽率高、热效率 高、污染物排放少等优点[3-4] ,目前已在全国范围内
Abstract:In order to provide a theoretical basis for coal-fired boiler utilization,pulverized coal produced from coal-fired boiler blending with Shenfu coal was investigated. Combustion characteristic of pulverized coal was studied by TG-DTG,and the influence of coal powder and heating rate on the combustion feature were also analyzed. Results show that under air atmosphere,the TG-DTG curves shift to high temperatures region with the increase of heating rate,and the ignition temperature,maximum weight loss rate,burnout index,as well as maximum weight loss temperature increase. The change of particle size and ash content demonstrates less effect on the ignition temperature at heating rate of 10 ℃ / min or 20 ℃ / min. While,it affects the burnout index and comprehensive combustion features. the comprehensive combustion features of D coal is 1. 51,which is better than that of the pulverized coal P with particle size of 74 μm and ash of 9. 5% . Key words:combustion features;pulverized coal;ignition temperature;burnout index;pulverized coal-fired boiler
第 23 卷
图 1 P、D、X 煤粉 TG-DTG 曲线 Fig． 1 TG-DTG curves of pulverized coal P,D,X
升温速率,煤粉自身温度的积聚还达不到起始燃烧 所需要的热量,在 TG 曲线中,反映在煤粉的 Ti 和 Tmax 延后。 换言之,在测试过程中,样品内部达到相 同温度时,升温速率慢的样品可提前达到所需热量 而使挥发分散出,Ti 和 Tmax 均降低。
36． 7
4． 10
28． 21 28． 12 28． 29
注:煤粉基准条件为:Aad ≤10% ;Vad ≥30% ;Mad ≤5% 。
1． 2 试验原理 在研究煤粉的燃烧特性时,通常采用 TG-DTG
曲线[13] ,其特征数据对煤粉锅炉燃烧具有一定的指
导意义。 特征数据主要有煤粉着火温度 Ti、燃尽指
煤粉 P 煤粉 D 煤粉 X 煤粉
升温速率 / ( ℃ ·min-1 )
10 20 10 20 10 20
ΔT / ℃
341． 10 348． 59 356． 44 363． 85 344． 72 353． 50
表 2 煤粉的相关特征指数 Table 2 Correlation index of pulverized coal
数 Hj 和综合燃烧特性指数 Hf。
Hj 和 Hf 的计算公式[14-15] 分别为
Hj
=
( dw / dt) max Ti Tmax ΔTh / ΔT
(1)
Hf = Tmax ln[ ΔT / ( dw / dt) max ] × 10 -3 (2)
式中,( dw / dt ) max 为 最 大 质 量 变 化 速 率, mg / min;
-9． 15 -16． 16 -11． 06 -17． 49 -9． 55 -16． 20
Hj / 10 -5
15． 77 25． 50 16． 75 26． 12 15． 32 19． 80
Hf
1． 77 1． 58 1． 65 1． 51 1． 73 1． 57
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2017 年第 2 期
洁净煤技术
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李增林等:神府煤粉燃烧特性
2017 年第 2 期
烧特性 及 动 力 学 参 数, 指 出 煤 粉 预 热 温 度 不 低 于 400 ℃ 。 施江等[12] 利用热重分析研究了 RDF( 垃圾 衍生燃料) 与煤粉混合燃烧特性,RDF 在煤粉中掺 混比 可 达 50% 。 为 了 提 高 高 炉 燃 尽 率, 张 宏 博 等[13] 在有限空间内研究了煤粉燃烧特性,指出影响 燃尽率的主要因素是固定碳的燃烧量。 综上所述, 国内关于煤粉锅炉燃料燃烧特性的研究较少,且不 同地区煤炭制备的煤粉的燃烧特性也有差别,针对 这一问题,本文选取具有代表性的神府煤为原料,制 备了 3 种煤粉为研究对象,探索神府煤的燃烧特性, 为煤粉锅炉用户提供可靠的燃烧参数。
士,从事煤粉清洁利用研究工作。 E-mail:254298572@ qq. com 引用格式:李增林,刘锐利,庞青涛,等. 神府煤粉燃烧特性[ J] . 洁净煤技术,2017,23(2) :74-77.
Li Zenglin,Liu Ruili,Pang Qingtao,et al. Combustion features of Shenfu pulverized coal[ J] . Clean Coal Technology,2017,23(2) :74-77.