混煤燃燒特性的熱重分析法研究

能源技術(shù)與管理2005年第2期環(huán)保與潔凈煤混煤燃燒特性的熱重分析法研究孫明,莫言學(xué),李梅,蔣玢中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院江蘇徐州221008)摘要]利用熱重分析法對由無(wú)煙煤、煙煤和瘦焦煤及其混煤的著(zhù)火、燃燼等燃燒特性進(jìn)行了研究。試驗結果表明:在無(wú)煙煤中摻入煙煤或瘦焦煤,煤的著(zhù)火和燃燼都有較大改善;當混煤中煙煤、瘦焦煤比例分別占50%~75%和0~25%時(shí),對無(wú)煙煤改善效果明顯;相同摻混比例下,煙煤的改善效果總體上比瘦焦煤好。關(guān)鍵詞]混煤;燃燒;熱重分析;摻混比[中圖分類(lèi)號]TQ534[文獻標識碼]B[文章編號]1672-943(2005)020050020引言20mL/min;升溫速率為20C/min;溫度變化范圍為30~900C;試樣重量約為10.0mg。煤炭是我國的主要能源,在我國一次能源消費為了便于研究摻混對燃燒的影響規律,在試驗結構中煤炭占70%左右,其中動(dòng)力用煤占煤炭消中首先選取無(wú)煙煤、煙煤、瘦焦煤分別作單一煤種費總量δ5%以上,煤的燃燒特性對煤粉鍋爐運行的熱天平試驗,然后按無(wú)煙煤和瘦焦煤,無(wú)煙煤和有著(zhù)至關(guān)重要影響。目前國內電對混煤的燃燒特煙煤以3:1,1:1,1:3的比例摻混作不同比例下性尚缺乏深入的了解,往往僅根據煤的發(fā)熱量或揮混煤的熱夭平燃燒試驗,由熱重曲線(xiàn)(TG)和微商發(fā)份含量對煤進(jìn)行簡(jiǎn)單的摻混,以致造成能源的浪熱重曲線(xiàn)(DIG)對試樣進(jìn)行分析。費。實(shí)際運行表明,與單一煤種相比,混煤的燃燒2試驗結果及分析特性和結渣特性將發(fā)生較大的變化。因此,研究2.1燃燒過(guò)程不同煤種摻混的煤炭燃燒特性具有重要的實(shí)際價(jià)試驗部分煤樣的TG、DTG曲線(xiàn)如圖1所示值和理論意義。1試驗條件E利用德國進(jìn)口的 NETZSCH409C型差示熱天平,對無(wú)煙煤(W)、煙煤(Y)組成的混煤及無(wú)煙煤和瘦焦煤(S)所組成混煤進(jìn)行熱重試驗。試驗所用三種原煤的工業(yè)分析數據(ad表示空氣干燥基)如表1所示。表1煤樣的工業(yè)分析數據02004006008001000工業(yè)分析/%空氣干燥基低位(a)無(wú)煙煤的TG-DTG曲線(xiàn)樣品Aad Mad FCad發(fā)熱量/(kJ/kg)W7.1924.051.3367,4321540S15.0112.711.3070.9828990E[-02中國煤化工首先將煤樣用顎式破碎機破碎到3mm以下,CNMHG再用HY98系列密封式制樣粉碎機統一制成粒度約150目作試樣,利用 NETZSCH409C差示熱天平對各試樣進(jìn)行燃燒特性實(shí)驗,工作氣氛為模擬空(b)煙煤的TG-DTG曲線(xiàn)氣:N2和方歡據流量分別為80mL/min圖1部分試樣的 TGDTO曲線(xiàn)2005年第2期孫明等混煤燃燒特性的熱重分析法研究51從圖中可看出,無(wú)煙煤TG曲線(xiàn)失重和燃燼溫根據已有數據計算出所定義的燃燼率的數值度比煙煤高。DTG曲線(xiàn)峰值為最大失重速率不同摻混比例的燃燼率曲線(xiàn)如圖3所示2.2著(zhù)火特性著(zhù)火溫度大小反映了煤種的著(zhù)火性能或煤種活化能的高低,其數值越小,表明該煤種著(zhù)火越容易?，F采用最常用的 TG-DTG法來(lái)確定煤的著(zhù)火溫度,即在DTG曲線(xiàn)上,過(guò)峰值點(diǎn)作垂線(xiàn)與TG曲線(xiàn)交于一點(diǎn),過(guò)該點(diǎn)作TG曲線(xiàn)切線(xiàn),該切線(xiàn)與失重開(kāi)始時(shí)平行線(xiàn)的交點(diǎn)所對應的溫度定義為著(zhù)火0.002.0.4060.81.0溫度2。單煤及混煤著(zhù)火溫度如圖2所示。圖3不同摻混比例混煤的燃熾率曲線(xiàn)從圖3中可看出.無(wú)煙煤的燃燼率最低,瘦焦煤次之,煙煤最高。這與工業(yè)分析結果一致,即揮發(fā)份高的煤炭燃燼率較高。且隨著(zhù)混煤中無(wú)煙煤含量增大,燃燼率下降。當瘦焦煤在混煤比例占50%~75%和0~25%時(shí)改善效果明顯,而煙煤在0.002040.60.81.0混煤比例占0~50%時(shí)效果明顯。這是由于在燃燒過(guò)程中,煙煤的揮發(fā)份首先著(zhù)火,燃燒產(chǎn)生的熱圖2不同摻混比例混煤的著(zhù)火溫度曲線(xiàn)量促使無(wú)煙煤較快地進(jìn)入燃燒狀態(tài),從而提高了無(wú)從圖2可看岀,隨著(zhù)混煤中煙煤比例的增大,煙煤的燃燼程度?？倳A來(lái)說(shuō),瘦焦混煤改善燃熾率著(zhù)火溫度逐漸下降,特別是當無(wú)煙煤:煙煤>1:3的效果不如同等比例的煙煤混煤時(shí),著(zhù)火溫度下降明顯,最大下降30C。而當無(wú)煙3結論煤:煙煤<1:3時(shí),下降幅度減緩。同樣,混煤中利用德國進(jìn)囗的 NETZSCH409C型差示熱瘦焦煤比例增大,著(zhù)火溫度也下降但下降幅度不如天平對無(wú)煙煤和兩種煙煤及其混煤的燃燒特性進(jìn)煙煤明顯。分析原因是由于煙煤中揮發(fā)份含量較行研究并得岀:無(wú)煙煤中摻λ煙煤或瘦焦煤,煤的大,使得煙煤在較低溫度下析岀揮發(fā)份,揮發(fā)份著(zhù)著(zhù)火和燃燼都有較大程度改善;不同煤種不同比例火提升氣流溫度,帶動(dòng)著(zhù)難著(zhù)火的無(wú)煙煤析岀揮發(fā)組成混煤,它們旳燃燒特性均有不同程度的改變;份、著(zhù)火燃燒。同時(shí),由于不同煙煤和瘦焦煤的揮當混煤中煙煤、瘦焦煤比例分別占50%~75%和發(fā)份含量的不同,使得它們對混煤的著(zhù)火點(diǎn)影響也25%時(shí),對無(wú)煙煤改善效果明顯。相同摻混比例不同下,煙煤的改善效果總體上比瘦焦煤好。2.3燃燼率[參考文獻]實(shí)驗由DTG曲線(xiàn)上的最大極值點(diǎn)來(lái)確定最大失重速率(dw/dt)灬x,其所對應的溫度為T(mén),[冂]姚強,岑可法,施正倫,等.多煤種配煤特性的試驗研同時(shí)從TG和DTG曲線(xiàn)上可以看出,該煙煤在究[冂].動(dòng)力工程,1997,17(2)630℃以后,TG曲線(xiàn)趨于平直,DIG曲線(xiàn)波動(dòng)于[2]聶其紅孫紹增,李爭起,等褐煤混煤燃燒特征的熱零值附近。而其它煤種的燃燼溫度都要比這個(gè)溫重分析法研究[冂].燃料科學(xué)與技術(shù),2001,7度要高因此,為便于進(jìn)行比較,將630C作為特征3]劉豪邱建榮,吳昊,等鈣基復合添加劑與煤粉混燒的溫度,以此溫度下的熱重實(shí)驗數據來(lái)表征燃熾特性中國煤化工2002,25(2):68-70用來(lái)比較所研究混煤煤樣的燃燼特性。用f表示作CNMHG燃燼率3,其定義為f=(100-TG5s)/(100-TA)×100%孫明(1981—),女,江蘇漣水人,現為中國礦業(yè)大學(xué)化式中,TG為630C時(shí)殘余物量;T為燃料總灰工學(xué)院在讀碩士研究生,研究方向為煤燃燒份。稿日期:2004-11-09]