水煤漿混合灰熔融特性試驗研究

研究論文水煤漿混合灰熔融特性試驂硏究蘭澤全,曹欣玉,趙顯橋,饒更,劉建忠,黃鎮宇,周俊虎,岑可法(浙江大學(xué),浙江杭州310027)[摘要]對取自2臺水煤漿鍋爐3對各具代表性的灰所崴的混灰的熔融溫度和熔融過(guò)程動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了深入研究,發(fā)現熔融特性相近且熔點(diǎn)都較高的2種單一灰配成的混灰具有更高的熔融溫度。熔點(diǎn)很低與熔點(diǎn)很高的2種灰組成的混灰,其熔融溫度隨著(zhù)高熔點(diǎn)灰配比的增加而逐漸升高。關(guān)鍵詞]水煤漿;煤灰;混灰;熔融溫度;熔融特性[中圖分類(lèi)號]TK16[文獻標識碼]A[文章編號1002-364(203)04-0013-04煤灰熔融性是動(dòng)力用煤及氣化用煤的一項重要指除塵器灰差別較大,而爐底灰差別更大,因而涵蓋內容標,對鍋爐燃燒有重要影響。對動(dòng)力用煤而言,它關(guān)系比較全面。試驗過(guò)程中采用封碳法以保持爐內為弱還著(zhù)爐膛出口煙溫的設計、排渣方式的選擇和燃煤結渣原性氣氛,在5E-AF測定儀上做平行樣測試,以提高特性的判斷,是影響鍋爐正常運行的一個(gè)重要因素。精度?；义F熔融的動(dòng)態(tài)過(guò)程如圖1所示近年來(lái),很多電廠(chǎng)為了降低成本,大量燃用混煤。鑒于此,國內相關(guān)單位開(kāi)展了對混煤的研究1-3),但迄今為止,還未見(jiàn)對水煤漿混合灰熔融特性研究的報道。隨著(zhù)石油資源的短缺及油價(jià)的不斷上漲,越來(lái)越多的電站鍋爐、工業(yè)爐窯為提高經(jīng)濟效益,進(jìn)行了油爐改燒水煤漿的改造,水煤漿的應用愈來(lái)愈廣。1試驗方法測定煤灰熔融性的方法主要有三角錐法和熱顯微圖1煤灰熔融動(dòng)態(tài)過(guò)程示意鏡法,本次試驗采用三角錐法。實(shí)驗裝置為5E-AF智能灰熔點(diǎn)測定儀。2試驗結果與分析為了研究水煤漿混合灰的熔融特性,本試驗選用了遼河油田和新汶的水煤漿鍋爐各3個(gè)灰樣(水煤漿對取自遼河油田和新汶的3個(gè)不同灰樣作熔融特灰、爐底灰和除塵灰)組成3組混合灰,在每組中又按性測試,2個(gè)平行灰樣間的溫差:DT最大不超過(guò)3種不同的比例配成3對混合灰樣,灰樣和灰錐的制15℃.ST~FT在1℃~4℃以?xún)?可見(jiàn)精度很高。為備完全遵照國家標準。選用這2臺鍋爐灰樣作為研究了考察不同配比對熔融特性的影響,試驗中采用遼河對象基于以下考慮;熔融特性2種水煤漿灰比較接近,與新汶灰樣按2:1,1:1,112,7:3和3:7等不同配比(質(zhì)量比)配制了混灰測得的各種單灰及各對混收稿日期:2002-10-3作者簡(jiǎn)介:蘭澤全(1972-),四川廣安人,斷江大學(xué)熱能工程研究所在讀博⊥生。主要從事能源的潔凈燃燒利用與鍋爐優(yōu)化運行等方面的研究T作中國煤化工CNMHG·2034)●研究論文灰的4個(gè)特征溫度如長(cháng)1~3所示。水煤漿灰表1單一及混臺水煤漿灰樣熔融特征溫度測試結果一遼河弱還原性氣下灰特征溫度/水煤漿灰一遼;新=1:2新汶遼河:新汶-2:遼河:新汶-1:1蒙dL遼河:新汶=1:z9001000110012001300140015001600130713814300溫度/℃表2單一及混合除塵器灰樣熔融特征溫度測試結果除塵器灰弱還原性氣下灰特征溫度/℃除塵器灰遼河趙短妲遼:新=1:1遼:新=1:2遼河:新汶=2:11363遼河:新汶=1:1遼河:新汶-1:29001000110012001300140015001600新477表3單一及混合爐底灰樣熔融特征溫度測試結果爐底灰弱還原性氣氛下灰特征溫度/℃妒底灰遼河;新汶=7:3遼河:新汶=1:1372N即趙飽一◆遼河一遼:新=7:3遼:新=3:7河:新汶=317新汶1445>1500>15001500001000110012001300140015001600在試驗過(guò)程中對單一及混合煤灰熔融過(guò)程動(dòng)態(tài)特圖2單一及混合灰熔融過(guò)程動(dòng)態(tài)特性曲線(xiàn)性進(jìn)行了深入研究,仔細觀(guān)察了灰錐高度隨溫度而變化的規律,并作出了各灰錐高度隨溫度變化的熔融動(dòng)由表1~3可以發(fā)現以下現象態(tài)特性曲線(xiàn)(圖2)。因灰錐在900℃以前高度不會(huì )發(fā)(1)水煤漿灰熔融溫度遼河比新汶低,但相差不生變化,所以從900℃開(kāi)始作圖。太大(表1),其原因是遼河與新汶灰相比(表4),Al2O3在煤灰成分中,對灰熔融性影響較大的主要有和TiO含量分別低6.94%和0.44%,結果使后者熔SiO、AO)、CnO、鐵的氧化物和堿金屬氧化物。融溫度較高。但由于助熔性氧化物Fe2O3、CaO含量Al2()在煤灰熔融時(shí)起“骨架”作用,和Ti()2一樣能明遼河比新汶分別低1.65%和1.13%,因此熔融溫度相顯提髙熔融溫度,其含量越高熔融溫度則越高;SiO2差不是很大。的含量與熔融溫度似乎無(wú)明顯關(guān)系2,有時(shí)起助熔作當2種水煤漿灰按2:1,1:1和]:2的比例混用,有時(shí)則起提高熔融溫度作用;當FeO3、CaO含量合后隨著(zhù)混灰中新汶灰質(zhì)量份額的增加,熔融溫度逐高時(shí),SO2含量增加熔融溫度降低;當Al2O3含量高漸升高,但升幅不大。這是因為隨著(zhù)新汶灰配比的增時(shí),S訊()含量增加熔融溫度升高。另外,據 Vassilev加,A2O3和TO)含量逐漸增大,使熔融溫度升高。的研究結果,煤中主要結晶礦物是石英、高嶺石、伊利同時(shí)助熔性的FeO)、CaO含量也有所增加,所以熔融石、長(cháng)石、方解石、黃鐵礦和石膏。通常畜含石英、高嶺溫度升幅不是很明顯石、伊利石的煤,灰熔融溫度較高”。中國煤化T高于單一灰極有可0[熱力發(fā)電·20034CNMHG研究論文能是因為混灰在升溫過(guò)程中礦物質(zhì)相互反應生成了較灰按2:1,1:1和1:2的比例混合后,加熱過(guò)程中出單一灰更多的石英、高嶺石和伊利石等高熔點(diǎn)礦物現劇烈收縮的起始溫度分別為1314℃,1352℃和2)除塵器灰熔融溫度新汶比遼河高較多,是因13831℃,呈逐漸升高趨勢,這與灰熔融溫度的變化規為耐熔性氧化物Al2O)和TiO2的含量前者比后者分律一-致。反映在動(dòng)態(tài)特性曲線(xiàn)上(圖2),混灰3條曲別高8.21%和0.16%,而助熔性Fe2O)、Ca()和堿金線(xiàn)的劇烈收縮段都位于單一灰的右上側,且隨著(zhù)新汶屬氧化物(K:O+Na2O)含量前者比后者分別高灰量的增加曲線(xiàn)向右上側移動(dòng)0.05%,低0.14%和低1.9%。(2)對于熔融特性相差較大的遼河和新汶除塵器(3)爐底灰熔融溫度遼河比新汶低很多。因為從灰,發(fā)生劇烈收縮的起始溫度分別為1120℃和表4的灰成分數據叮知,耐熔性的A2O3和TO2含量355℃,當兩者以2:1,1:1和1:2的配比組成混灰前者比后者分別低10.58%和0.54%,而助熔性后,在升溫過(guò)程中出現劇烈收縮的起始溫度分別為Fe(、CaO和堿金屬氧化物(K2O+Na2O)含量前者1172℃,1206℃和1223℃。這與上述灰熔融溫度比后者分別高4.07%,0.51%和0.51%結果使得新變化情況相一致,隨著(zhù)新汶灰配比的增多,混灰要在更汶灰比遼河灰熔融溫度高出許多高的溫度下才能發(fā)生劇烈收縮。(4)對于除塵器灰和爐底灰這2組混灰,熔融特3)對于熔融溫度相差很大的2種爐底灰,發(fā)生性的變化趨勢有兩點(diǎn)是相同的。其一是,隨著(zhù)新汶灰劇烈收編的起始溫度遼河和新汶分別是1081℃和量的增加,混灰熔融溫度逐漸升高,且升幅較大。這是1385℃,當混灰中遼河與新汶質(zhì)量比依次為7:3由于隨著(zhù)高熔點(diǎn)新汶灰量的增加,耐熔性氧化物11和3:7時(shí),出現劇烈收縮的起始溫度分別為(AO4和T(2)含量逐漸增多,而助熔性氧化物1098℃,1202℃和1288℃。與熔融特征溫度的變(Fe2O.、CaO和堿金屬氧化物)含量逐漸減少所以混北趨勢一樣,隨著(zhù)新汶灰量的增加,發(fā)生劇烈收縮的溫灰要在較高的溫度才會(huì )發(fā)生熔融。其二是,無(wú)論這2度后移組混灰中單一灰的配比如何變化,混灰熔融溫度始終從熔融過(guò)程動(dòng)態(tài)特性曲線(xiàn)還可看出,對于除塵器處于單一灰之間,不會(huì )超過(guò)新汶灰的熔融溫度。因為灰和爐底灰混灰的3條曲線(xiàn)始終位于單灰之間,并2種單一灰無(wú)論怎樣混合,主要的耐熔氧化物含量總且隨著(zhù)新汶灰配比的增加,收縮段曲線(xiàn)逐漸向右上方是不會(huì )高出新汶灰或低于遼河灰,并且相互混合后在移動(dòng)。其機理與灰熔融溫度變化時(shí)一致。加熱過(guò)程中所生成的高熔點(diǎn)礦物如石英、高嶺石和伊研究表明,煤灰發(fā)生收縮主要是由于在升溫過(guò)程利石等也不會(huì )高出單一的新汶灰。屮,鈉鉀的硅鋁酸鹽逐漸熔化,在到達ST之前灰錐內部發(fā)生液相燒結,使未熔化的顆粒之間相互聯(lián)接,并表4遼河和新汶水媒漿樣品灰成分分析結果%在2個(gè)顆粒的聯(lián)接處形成一所謂的頸部,在液相凹面樣50 2 O3 Fe:OCa0M8oK0Na:0S處產(chǎn)生一個(gè)負壓,結果使灰樣內部固體顆粒之間因毛水煤漿55.2624,547.901.880.711.563430.910.80遼細管壓力作用而相互靠攏大量氣孔、空隙被排除或壓爐底灰55.8221.3513.652.320.811.432.350.780.05縮減小,灰樣本身則形成緊密堆積。隨著(zhù)溫度的不斷除塵灰55.7222.3811.602.040.901.562.970.830.72升高,液相燒結加劇進(jìn)行,因而灰錐急劇收縮,高度減水煤漿46.7931,489.553,010.830.513.501.35小非常迅速。爐底灰48.6031.939.581.810.750.532.741.32這除塵灰48.0630.591.3521.90.810.492140.3結論灰的熔融動(dòng)態(tài)特性曲線(xiàn)與熔融溫度一樣,也是表示灰在高溫下的一種特性。與熔融溫度相比,能更全(1)熔融溫度較高且熔融特性相近的2種水煤漿面、直觀(guān)地反映灰樣隨升溫過(guò)程的連續變化情況。從灰組成的混灰,熔融溫度將高于任何單一灰,熔融過(guò)程圖2可見(jiàn),混灰的熔融過(guò)程明顯不同于單一灰動(dòng)態(tài)特性也將好于單一灰。這說(shuō)明,結渣傾向性都不(1)對于熔融溫度相差不大的2種水煤漿灰,發(fā)強的2種灰組成的混灰,有可能更不易結渣。生膨脹的溫度范圍遼河和新汶分別是1135℃~1236(2)熔融溫度相差較大的2種除塵器灰及相差很℃和1155℃-1249℃,發(fā)生劇烈收縮的起始溫度分大的2種爐底灰分別按不同配比組成的混灰,其熔融別是1236℃和1249℃左右。當遼河和新汶水煤漿溫度YH中國煤化工單一灰之間,并且隨CNMH·2004●研究論文著(zhù)高熔點(diǎn)灰質(zhì)量份額的增加,混灰熔點(diǎn)逐漸升高,發(fā)生態(tài)的研究[J].工程熱物理學(xué)報,1998.1(19)急劇收縮的溫度將向高溫推移]王泉海邱建榮,李帆,等.混煤燃燒過(guò)程屮礦物質(zhì)的形態(tài)(3)2種不同特性的灰按一定比例相混后,熔融溫變化及相變L.化工學(xué)報,2000,51(6)度不按線(xiàn)性規律變化,但有較好的正向關(guān)系。這與文3張曉杰王陽(yáng),李振中,等褐煤及其混煤燃燒結渣特性的實(shí)驗研究[.功力工程,199,19(6)獻[對混煤灰的研究結果一致4)從結渣角度考慮,無(wú)論是結渣特性相近的還[4]王泉海曾蒲君.煤灰熔融性的研究現狀與分析[J.煤炭轉化,199720(2)是差別很大的2種煤灰按一定比例相混都可能不同[5]高福燁,李帆.煤的高溫灰在加熱過(guò)程中的行為研究[J]程度地改善結渣狀況?？梢?jiàn),配煤對優(yōu)化燃燒特性是燃料化學(xué)學(xué)報,1989,17(2)有利的。若在遼河水煤漿鍋爐中摻燒一定比例的新汶[6]李帆,邱建榮,鄭楚光,煤中礦物質(zhì)對灰熔融溫度影響的水煤漿,結渣程度將會(huì )得到很大改善。三元相圖分析[J,華中理工大學(xué)學(xué)報,199624(10)[7] S Su, J H. Pohl, D. Holcombe, et al. Slagging propensi[參考文獻]ties of blended coals [3]. Fuel, 2001, 80: 1351-1360「1」李帆邱建榮鄭楚光,等.混煤煤灰嬸融特性及礦物質(zhì)形研究論文200MW汽輪機自調整汽封的應用楊云乾(洛陽(yáng)首陽(yáng)山電廠(chǎng),河南偃師471900)首陽(yáng)山電廠(chǎng)2號汽輪機為東方汽輪機廠(chǎng)生產(chǎn)的窩中心,然后對自調整汽封進(jìn)行測量、安裝和調整。在200-130/535/535型超高壓、中間再熱式汽輪機,調整汽封的同時(shí),進(jìn)行隔板和動(dòng)葉頂部汽封徑向間隙1988年12月投產(chǎn)。在1995年9月至10月的第3次量和調整工作,這樣可節省大量工時(shí)。大修中,首次用美國布萊登( BRANDON)自調整汽封號汽輪機汽封改造完成后,不僅機線(xiàn)的振動(dòng)情技術(shù)對其裔、中壓隔板汽封及軸端汽封進(jìn)行改造。自況有了明顯改善,而且取得了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益。在汽調整汽封系美國布萊登工程公司(簡(jiǎn)稱(chēng)ABF)的專(zhuān)利封改造前,由ABE技術(shù)人員和中方技術(shù)人員一起對開(kāi)技術(shù),其利用蒸汽壓差變化可以自動(dòng)調整汽封的漏汽缸后的汽輪機進(jìn)行了汽道評估。據評估數據測算,若間隙。在起停機過(guò)程中布萊登汽封與汽輪機軸之間的該機利用小時(shí)按7000h計算,則由于隔板、軸端和動(dòng)徑向問(wèn)隙達(3.00~3.80)mm,這樣就避免了由于開(kāi)機葉的汽封徑向間隙過(guò)大造成漏汽增加而引起的電量損過(guò)程中過(guò)臨界轉速時(shí)振動(dòng)增大而引起汽封與軸之間的失每年可高達3800萬(wàn)kWh。汽封改造后,由于汽封動(dòng)靜摩擦保證了機組運行的安全性。同時(shí)由于在機徑向間隙比改造前減小,大大減少了通流部分的漏汽組帶負荷運行時(shí),關(guān)閉到正常狀態(tài)的自調整汽封比傳損失,提高了汽輪機的熱效率。在180MW工況下,大統汽封能保持更小的軸封間隙,從而提髙了機組的經(jīng)修后的汽輪機熱耗率比大修前降低了濟性。98.5kJ/kW·h,即比大修前降低了1.13%。高壓缸首陽(yáng)山電廠(chǎng)2號汽輪機對高中壓部分共54圈汽相對內效率比大修前提高了2.0%,中壓缸相對內效封進(jìn)行了自調整汽封改造,對2~21級動(dòng)葉葉頂汽封率提高了2.80%。運行實(shí)踐表明,改造前180MW工進(jìn)行了配套改造,改造費用共150萬(wàn)元。54圈新汽封況與改造后20MW工況下的主蒸汽流量相當,各段塊委托東方汽輪機廠(chǎng)按照ABE提供的加工圖紙進(jìn)行抽汽壓力也基本相同。初步估算,每年1臺200MW補充加工·電廠(chǎng)按技術(shù)要求對其進(jìn)行逐塊驗收。改造機組可節約標準煤約39601·年經(jīng)濟效益在80萬(wàn)元左中,首先對汽輪機軸系按聯(lián)軸器找中心,并調整隔板洼右。收稿日期中國煤化工[熱力發(fā)電·20042CNMHG