外加高岭石对配煤燃烧特性的影响.pdf

问题探讨
愿第195期
doi:10.3969/j.issa.1005-2798.2015.1.023
外加高岭石对配媟燃娆特性的影响
蒋松,屈会芝2,叶昭,蒋富歌
(1.煤炭工业郑州设计研究院股份有限公司,河南郑州450002.,中国矿业大学管理学院,江苏徐州22116)
摘要:以典型动力煤山西无烟煤和韩城瘦煤为原料,采用化学脱矿、热重分析等方法研究了外加高岭石
对配煤燃烧特性的影响。结果表明,随高岭石含量的増加,配煤的TG曲线逐渐变得平缓,最大失重速率减
小,降幅达40%;高岭石添加量为10%时,配煤的着火点有最低值328℃,较原配煤降低1℃,之后呈上升
趋势,但都低于原配煤的349℃;配牒的最大燃烧速率减小,峰值温度增大,然尽率及转化速率降低。高岭
石的存在阻碍了配煤前期的燃烧反应但有利于后期的燃尽。
关键词:高岭石;配煤;脱矿;橪烧特性;热重
中图分类号:TQ534文献标识码;B文章编号:1005-2798(2015)11-0059-04
我国的动力煤消耗中,发电用煤占到70%以的影响,化学脱矿可脱除煤中绝大部分的矿物质,因
上。由于我国煤炭资源及质量分布的不均衡性,不此本研究对山西无烟煤与韩城瘦煤分别按国家标准
同地区的电厂锅炉并非都是燃用设计煤种,通常是CB/T7560-2001进行化学脱矿,脱矿样于110℃
在燃用的合格煤或优质煤中参配一定量的劣质煤如下烘于3h,并置于空气中达到空气干燥状态。为消
高灰、高硫煤],当实际燃用煤种与锅炉设计特征除不同配比对配煤燃烧特性的影响,将山西无烟煤
不相符时,会严重影响锅炉运行的安全性和稳定性。与韩城瘦煤按照固定比例1:1配混均匀,所得配煤
其中,燃煤中的矿物质与锅炉结渣、燃烧不稳定甚至编号为PM。
熄火现象有着密切联系4-。煤中的矿物质分为内
外加高岭石量按占配煤与高岭石总量的0%,
在矿物质和外在矿物质,内在矿物质是与煤粒中有10%,20%,30%,40%,50%添加,并充分混匀,所得
机质紧密结合的矿物,一般被煤的有机质包裹,而外试样标号依次为:1,2,3,4,5,6。
在矿物质是存在于不同煤粒问的独立矿物。有关矿
表1原煤牒质特性分析
物质对煤炭燃烧特性的影响已有大量研究报告煤种Ma/%Aa/%V/%S,/%FC/%Q。(MU?kg-
6,这些研究大都是矿物质对单一煤种的影响,
SX1,0115,308.430.5675.26
或是煤的内在矿物质对煤燃烧的影响。本文基于经
HC0.6133.2415.100.7851.04
典煤燃烧热分析技术1-],重点研究在电厂实际使
表2高岭石化学组成
用的典型动力配煤中添加高岭石时对配煤燃烧特性
成分SiO2Al203Fe2O3Ca0Mg0K2ONa20T20
的影响及其规律。
含量44.7038251.920.160.080.090.060.79
材料与方法
利用 NETZSCH409C型差式扫描量热仪对不同
我国的发电锅炉中,以燃用瘦煤、贫瘦煤或无烟试样进行煤燃烧特性试验,热重分析仪的工作条件
煤的锅炉最为普遍,本试验选取典型山西无烟煤和为:N280mL/min,0220mL/min,升温速率
韩城瘦煤为研究对象,绵号分别为SX、HC,其煤质20℃/min,升温范围:25~950℃,试样重量
特性如表1所示:外加高岭石取自安徽雪纳高岭土8.5mg,根据热重曲线(TG-DTG-DSC)结果对配
有限公司提供的高岭石原矿,其化学组成如表2所煤燃烧特性进行分析。
示。对两种原煤及高岭石分别采用四分法缩分取样
并破碎至0.2mm以下,制成分析试样,密封保存待
2结果与讨论
用
2.1高岭石对配煤燃烧特性的影响
为探明外加高岭石对配煤燃烧特性的影响,所
对于优质动力煤,其燃烧过程应是比较稳定、集
用煤样的灰分应尽可能低,以消除配煤内在矿物质中和剧烈的,煤粒在短时间内释放出绝大部分的热
收稿目期:2015-10-12
作者简介:蒋松(1989-),男,湖北襄阳人,硕士,助理工程师,研究方向为煤炭清洁高效利用。
2015年11
蒋松等:外加高岭石对配媒燃娆特性的影埆
第24第11期
量从而为锅炉提供传热能量。配煤的燃烧特性曲线加热时产生的浮力效应而使7G曲线表现为曲折状
如图1所示。由图1可知,不加高岭石时,原配煤的态,加之人为因素的影响,不同的操作人员所得到的
燃烧失重TG曲线比较陡峭,DTG曲线峰值较大,达着火点不同。对于着火温度的确定,国内外学者进
到15%/min左右,峰値处峰宽较大,说明燃烧反应行了大量研究“?,国际上所认可的是DTGA法,
剧烈、集中;随高岭石添加量的增加,配煤的失重曲即以DTC曲线失重率为0.1%时对应的温度作为着
线开始变平缓,燃烧特性由纯配煤向纯髙岭石过渡,火点,此法克服了7G-DTG切线法的缺陷并大大减
DTG曲线峰值减小,在高岭石添加量为50%时,配少了人为造成的随机误差,准确性较高。本试验采
煤的最大失重速率只有9%/min左右,降幅达40%用DTGA法确定着火点。
左右。高岭石的添加使配煤的失重速率减小,同时
不同试样的着火温度7如图2所示。由图2
使燃烧过程分散,燃烧剧烈程度减弱。
可知,配煤的着火点为349℃,添加高岭石后,配煤
的着火温度有所下降,随高岭石含量的增加,配煤的
着火点总体呈上升趋势。在高岭石添加量为10%
DTG
4
时,配煤的着火温度最低,为328℃,较原配煤降低
40
21℃,之后随高岭石含量增加,配煤着火点逐渐升
00200300400500600
高,高岭石添加量超过40%后,又有下降趋势。在
高岭石添加量为10%~50%内,配煤的着火温度都
(a)-PM的TG-DTG曲线
低于原配煤的349℃,说明高岭石的加入在一定范
围内降低了燃料的着火温度,有助于配煤的着火,可
TG
0000
246
改善配煤的燃烧特性,这是由于在燃烧初期,与高岭
石的物理吸热作用相比,其良好的导热效应占主导
40
10
30
地位,使燃料可以在更短的时间内达到着火温度,因
100200300400500600700800900
而降低了配煤的着火点。
(b)-20%高岭石+80%PM的G-DTG曲线
345
100
90
DTG
60
50
325
100200300400500600700800900
(c)~50%高岭石+50%PM的TG-DTG曲线
图2不同试样的着火温度
2.3配煤的最大燃烧速率及燃尽特性
98
配煤的最大燃烧速率(dw/d)、由DTCG曲线上
96
94
DTG
的峰值点确定,其绝对值值越大,燃烧反应越剧烈、
92
90
88
集中,峰值点所对应的温度为峰值温度7,7越小
86
L002030040050060070080090
说明达到燃烧反应最剧烈时的温度越低,越有利于
(d)一高岭石的TG-DTG曲线
燃料的燃烧。由图1知,原配煤在617℃时失重率
图1部分试样的TG-DTC曲线
已达到98%以上,为统一比较,以6