煤中矿物质对热解过程的影响研究

１・３试验方案 利用表１所示煤样和表３之矿物质，按不同比 例配制成不同矿物质含量的试验样品煤。各被测样 品中原煤所占比例如表４所示。
１０
万方数据
蔓』盟…一
１．４煤热解速率测试
１．４．１
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裹４各试样中的原煤比倒
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定的程序操作，试验结束后，取各样品在４００— ７００℃范围内的炉温及质量损失一阶导数读数。 ２试验结果分析
２．１
ＴＧＡ一６０１试验装置
热分析试验采用的装置是ＴＧＡ一６０ｌ。浚装置 利用设定的程序控制炉中的温度，在线测定不同温 度下的煤样重量捌失，可得到煤的全水分、灰分、 挥发分等：微电脑控制的电炉内有可旋转的陶瓷平 台，该平台町放嚣２０个坩埚，炉内各处温度均匀， 温度控制可到１ ０００。Ｃ，升温速度可达３０℃／ｒａｉｎ。 ＴＧＡ天平的灵敏度为０．１ｍｇ
随着控制技术、电子技术和计算机技术的飞速 发展，各种控制器件可靠性的提高币¨功能的不断强 火完善，有可能对原先人工控制和记录的称重柠制 系统进行自动化政造，达到提高劳动乍产率和称重 精度以及降低人员劳动强度的目的。 日前，在码头卸煤称重系统中多采用电子皮带 秤进行琏续计量，电子皮带秤属于动态计量，其精 度必然受到一定限制，随着煤价的日益升高，电子 皮带秤的精度使得买卖双方难以承受。为了节省成 本．实现公平，迫切需要种更高精度的计量设 备。另一方面，由于企业还有实现自动化数据管理 以及联网远程临控等要求，使码头卸煤系统不仅包 括煤的称重计量，还包括其他相关设备的控制、称 重数据的管理干¨保存以及通过网络完成远程控制和 管理等。鉴于以Ｌ耍求，文章介绍了一种采用静态 计擐方式的连续汁量秤系统，特别适合于刚抓斗转 移物料的码头卸料系统。
煤炭燃烧影响因素众多，其中煤中的矿物质含 量起着重要作用”ｌ。燃烧时，煤巾矿物质不仅是 一种惰性物质，影响煤的反应性，降低热值，延缓 着火性能，同时也影响焦渣的燃尽性能。除可能产 生的催化作用外，矿物质的存在会降低煤的燃烧效
率：
工业及民用燃煤提倡选用洗选后的动力煤，以 降低燃煤的成本和提高燃烧效率，改善排放物对环 境的污染。虽然在煤的流化床燃烧中煤巾矿物质含 量影响的重要性相对弱化，灰分高达６０％～７０％ 的矸石也能在流化床内稳定燃烧，但灰分会带来磨 蚀、结渣、烧结堵塞等”【，对煤的热功解过程也 会带来很大的影响。
的试样２出现峰值的温度为实测值５８７℃，计苒值 ４９６℃。其他各样品均有类似结果，即掺入矿物质 的煤活化性能降低，降低程度随着矿物质量的增加 而增加。由于矿物质的加入．各图中均显示ｒ在峰
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万方数据
第６期 ２００５年１２月
选
煤
技
术
Ｎｕ ６ Ｄｅｒ ２００５
ＣＯＡＩ．ＰＲＥＰＡＲＡＴＩＯＮ
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
执行标准
Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ
按照美国ＳＯＰ—ｃＲ一００７（Ｓｔａｎｄａｒｄ
Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ，Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ
Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ）标准操作手册。“，
使用ＴＧＡ测定热解速率。 按操作手册在７ＦＧＡ一６０１卜没定热解速率测定 程序分析：啭在设定温度条件下热解产物的变化速率。 炉温的设定为：从室温以３０℃／ｍｉｎ升至 ３００℃，再从３００。Ｃ以１５。ｃ／ｒａｉｎ升到７００℃，最高温 度设至７００。Ｃ，气体为氮气。 把表４中的各样品放人ＴＧＡ一６０１中，按照设
第６期 ２００５年１２月
选
煤
技
术
Ｎｎ．６ Ｄｅｃ ２００５
文ｌｉｔｇｉｌｌ号：１００１—３５７１（２００５）０６—００１０—０３
煤中矿物质对热解过程的影响研究
朱金波 （安徽理工大学材料系．安徽淮南２３２００１） 摘要：以烟煤为对象，研究其与矿物质掺混时的热解特性。利用热重天平ＴＧＡ一６０１分析了各种 样品在不同温度时的质量损失厦质量损失一阶导数。按照美国ＳＯＰ—ＯＲ一００７标准提供的方法， 得出了当原煤与矿物质掺混时，混合物的性质与原煤比较发生了变化。指出煤中旷物质时热解过 程有抑制作用．这种作用随矿物质增加而增加。 关键词：矿物质；煤炭；热解；热重天平；质量损失 中图分类号：ＴＱ５３０．２ 文献标识码：Ａ 一些研究者研究了煤巾矿物质对煤炭发热量的 影响，分析了矿物质对煤的发热量的影响规律并建 立了模型…。但对煤中矿物质对热解速率的影响 过程却研究不多。文章旨在研究不同矿物质禽量下 燃煤的热性质。 ｌ试验材料殛试验 １．１煤样 试验用煤是＜０．２５ｍｍ级烟煤，其工业分析及 元素分析结果（干燥基）如表１所示。表２为采 刚Ｘ射线衍射仪（ＸＲＦ）测得的该煤中的矿物成 分。
８３％
作用，这种作用随矿物质的量的增加而明显增强。 这种抑制不仪由于矿物质热容量增加，还体现在灰 巾矿物质和煤巾可燃物的相互作ＪＨ。可燃物周剖的 矿物质在碳氧化过程中抑制燃烧性能’。 ３结论 （１）原煤与矽物质混合后其化学性质及燃烧 性能同混合前相比发生了变化，它不足原煤与矿物 质燃烧性能的线性鸯加． （２）矿物质含嚣越多，煤炭的热解过程越缓
表５ 质量损失一阶导数在峰值处的误差
值左端，即高于峰值温度时煤样品的质量损失曲线 较为平缓，町以认为它们的性质发生了变化。 ２．２煤中矿物质含量对热解过程的影响 煤及９种不同矿物质比例试样的试验结果见图 ２。图中曲线由上至下分别为煤、试样９一试样ｌ。
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图２各种不同原煤和矿物质一阶导数
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图１
９种不同混合比例样品实测质量损失一阶导数与计算值比较
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筘６期
选
煤
技
术
由图１可知，煤燃烧质量损失最大时的峰值温 度可川来分析煤的燃烧活化性，峰值温度越低，煤 的活化性可认为越高‘’。 比较原煤与矿物质混合后燃烧与原煤和矿物质 单独燃烧过群，按下列方法判断有无性质变化：如 果混合样品实测值质量损失一阶导数与混合样品按 比例简单线性叠加计算值质量损失一阶导数在峰值 处（５００℃左右）的差＞５％，或在６５０℃时＞７％， 则认为浚混合原料的性质发生了变化。 表５为原煤与矿物质按不同比例掺混后煤的质 量损失一阶导数曲线峰值及６５０［℃处和按简单计算 叠加混台煤在对应点处的误差值，，
１．４．２
原煤与矿物质混合后燃烧性质的变化 按照ＳＯＰ—ＣＲ一００７标准，如果两种不同原料
按比例混合成一种新的原料，则町通过实测结果比 较混台后的新原料与未混合时原料的性质差异。 对原煤、矿物质及混合原料的试验结果首先进 行数值分析。在温度４００～７００％之间，先利用样 条函数插值作出混合后样品的质量损失一阶导数与 温度的关系曲线，再对两种不同原料（原煤、矿 物质）分别燃烧后的数据按比例进行叠加，具体 方法是：用插值法作出４００～７００。Ｃ之间各温度点 的原煤和矿物质的质量损失一阶导数值，存各点处 根据表４中的原煤与矿物质的比例，按简单叠加的 方法画出质量损失一阶导数与温度曲线。 图１所示为９种不同比例混合时的质量损失一 阶导数与温度关系曲线。
信电学院在读硕士研究生。主要研究万向：智能仪表与控 制。Ｅ～ｍａｉｌ：”ｇ‘１２３４・”…＠１ ６３‘’…
慢，反之亦然，
参考文献：
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［４１
Ｓｔａｎｄａｒｄ
Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ
表１
试验用煤的工业分析殛元素分析
１．２矿物样品
即煤在７５０＜：Ｅ温度下燃烧４ｈ的灰。其矿物成分如 表３所示。
Ⅲ。／％
试验用矿物样品取自另一种煤的燃烧残留物
表３矿物样品成分
收稿日期：２００５一０８一１６ 作者简介：朱金泣（１９６３一），男，安徽省淮南市人，教 授，现Ｊ壬安徽理工大学材料系主任，多年来一直从事管理、 孰学和科研工作。联系电话：（０５５４）６６３４０３７。
随着矿物质含量的增加，质量损失一阶导数的 峰值逐渐降低。矿物质含量少的煤，活化性能强 化，在峰值附近热解速率高；而矽物质含量高的 煤，热解率低井在热解峰值处的过程维持一段时 间。 不同样品随温度升高重量损失一阶导数与原煤 禽世的关系如表６所示。
表６试验原煤比例与质量损失一阶导数峰值的关系
表６质量损失在６５０％；处误差
Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ
Ｒｅｓｏｔｔｒｔ，ｔｔｓ
ｔｉｖｉｔｖ ｏｆＬｉｇｎｉｔｅ ｃ１１ａｒｓ ａＰｅｍｅ儿ｔ．２００１．
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ＳＯＰ—ＣＲ一００７，２００２ ｌｋｅｄａ Ｃ ｒｍｌｂｕｓｔｉｏｎ ｃｏａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
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图１
码头卸煤基本流程示意图
新型称重系统的设计思路 一般码头卸煤过程是先由抓斗将物料从轮船上
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图２ 自动称重系统基本结构示意图
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抓起，然后放入一个大料÷｝内，通过料斗胶带输送
收稿日期：２０【）５一０３—１６ 作者简介：王ａ日，Ｊ
文章编号：１００１—３５７１（２００５）０６～００１ ３—０２
一种新型称重系统的设计
王刚峰，都继飞，许南雁 （中国矿业大学信电学院，江苏徐州２２１００８） 摘要：新型自动称重系统利用工业Ｐｃ机作为主控计算机负责控制算法的实现，并采用串行总 线对系统数据进行采集及通过ＰＬＣ对整个系统进行控制，进而完成该称重系统的监控，并通过 局域网将称重数据传送至远程站，方便数据管理。 关键词：料斗称；Ｉ控机；ＰＬＣ；串行通信；称重控制系统 中图分类号：ＴＤ９４８．７ 文献标识码：Ａ 机传送至岸上，电子皮带秤装在胶带机上，基本流 程如刚１所示。 针对皮带秤的动态计虽存在精度不高且胶带长 期运行易老化等缺点，新型称重系统采圳料斗秤称 蕈方式，以期达到静态秤的精度等级，保证精度误 笳在极，Ｊ、的范围内（０．】％）。自动称重系统基本 结构如图２所示。
ａａｋ ｒ
为了实现连续计量，当物料从抓斗落人称重斗 并｝＝Ｌ称重数据稳定后，采州工控机迅速读取料斗秤 仪表数据，并通过可编程控制器控制Ｆ料１１料门迅 速打开将物料放人过料斗内，肖称重斗内物料卸完
［３ Ｊ 张洪，等旷物组分时煤炭发热量的影响［Ｊｊ 国矿业大学学报，１９９８，（９） 中
９８２一），河南洛瞻人，中国矿业大学
（Ｉ １） 北京：
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［２］
陈鹏
中国煤炭性质、分类和利用‘Ｍ】
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ｅｎｌｎｈｌ】ｓｔｉｏｎ
Ｊ，Ｆｕｅｌ，
化学工业出版社，２００Ｉ
２００１，８０：１４４７—１４５５．
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万方数据
样品编号 宴测值／％
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表６中试验原煤比例与峰值关系ｕＪ拟合为直线 或ｆｆｆ｜线。拟台为赶线的方程为：Ｙ＝０．０２６ ０．０６，相关度Ｒ２＝０
９７２
１ｘ＋
１。随着原煤比例增加，样
品的质嚣损失一阶导数线性增加，热解的速度加 快。矿物质的量影响煤的热解过程，对热解有抑制 从表５、表６看出，各煤样在质量损失一阶导 数峰值处的值均大于５％，在６５０℃的误差均犬于 ７％。不难看出，煤含量越低，误差值越大。当煤 含量小于５０％时，误差伉大丁２５％。虽然煤含量 １０．６４％的试样１误差为７．８９％，但出现峰值的温 度实测值为５７４％，计算值４９０℃。煤岔量１９