CN104502218A - 一种判别煤灰沾污特性的简便方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种判别煤灰沾污特性的简便方法，将制备的试验灰样在不同温度的马弗炉中烧制后并冷却至常温，将灰样置于R150标准筛筛选，通过筛上重量/(筛上重量+筛下重量)计算得出烧结比例，绘制烧结比例随温度变化的曲线，计算初始烧结温度，烧结比例达到30％时对应的温度为初始烧结温度，并根据初始烧结温度判别玷污等级；本发明方法通过简单的测试和计算即可得出结论，且方法简单、快捷、准确度较高，和电厂实际运行更为接近，能够指导电厂燃用或者掺烧沾污性能较强的煤种。

Description

一种判别煤灰沾污特性的简便方法

技术领域

本发明涉及判别不同煤灰沾污特性技术领域，具体涉及一种判别煤灰沾污特性的简便方法，适用于国内典型动力用煤。

背景技术

2005年勘探出来的新疆准东煤田预测煤炭储量3900亿吨，到2013年累计探明储量2136亿吨，是新疆的四大煤田之一，也是目前中国最大的整装煤田。准东煤的主要特点是燃烧性能优异，但结渣和沾污严重，尤其是沾污问题目前的锅炉技术很难克服。我国动力用煤煤灰中氧化钠含量基本都在1％以下，而准东煤煤灰中的氧化钠含量基本都在4％以上，部分矿区甚至高达10％以上，总体上来说准东煤基本都属于高钠煤。由于初期对于准东煤缺乏足够的认识，苇湖梁、乌石化自备电厂等企业在掺烧准东煤后锅炉内部均出现了不同程度的结渣和沾污，最后被迫停炉清灰。沾污会导致烟气流通不畅，被迫加大引风机功率，煤耗增加，影响锅炉效率可达1～2.5％，严重的沾污还会导致被迫降负荷，设备损坏，甚至停炉。因此在锅炉掺烧前在实验室进行煤样的沾污特性测试，掌握煤样的沾污特性，可避免混煤沾污特性过强，给锅炉的安全运行带来危害。

由于在准东煤开采以前，国内基本没有大规模开采的高沾污煤种出现，因此对沾污特性的关注度并不高，目前尚无见到国内自己的煤灰沾污判别指标，已有的沾污判别指标主要是根据国外煤或则在国外已有的基础上进行优化而得出的，对我国煤种特性的判别精度不够，不能充分区别混煤掺烧时的微小差别。

目前国内外总结出的沾污评价指标主要有以下几种

(1)煤灰中Na₂O的含量

(2)煤中当量钠指标

(3)沾污指数R_f

沾污指数

其中Na₂O是煤灰中Na₂O的含量。

由于在沾污的过程中主要是活性钠起作用，而活性钠大都是水溶的，所以有标准以水溶性钠含量R_f1作为评价基准。

其中[Na₂O]是煤灰中水溶性Na₂O的含量。

(4)煤中Cl的含量

(5)综合性指标

◆在评价煤沾污的过程中，除主要考虑钠含量以外，还考虑一些在煤灰中含量比较高的硅、钙的影响。

F_x＝0.38Na₂O+0.006SiO₂-0.008CaO+0.062A_d+0.0037  (1-5)

该式是为褐煤型灰的判别而建立的。

◆德国EVT公司在以上标准的基础上，加入了S的影响，使用K_v进行评价。

K_v＝(0.5+Na₂O+K₂O)×(0.5+S)      (1-6)

当K_v小于4时，沾污较轻；当K_v大于4时，沾污较重[10]。

◆针对美国西部的次烟煤，评价标准还引入了CaO以及干燥基灰分A_d进行修正。

(6)飞灰烧结强度测试方法

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种判别煤灰沾污特性的简便方法，该方法简单、快捷、便宜，且准确度和分辨率高，对试验煤样沾污特性的判别准确，和电厂实际运行结果更为接近，对电厂的安全运行的指导意义更大。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种判别煤灰沾污特性的简便方法，包括如下步骤：

步骤1：试验灰样的制备：将待检测煤样的空干基样品磨制成煤粉细度R₉₀＝0.5V_daf±2的煤粉样品，其中V_daf为煤样的干燥无灰基挥发分百分含量％；将制好的煤粉样品放在方舟内，置于常温下的马弗炉内进行烧制，将温度设定为300℃并将升温速度控制在5-10℃/min，在300℃下烧制30～60min；然后将温度调整至537℃并将升温速度控制在5-10℃/min，在537℃温度下灼烧至质量恒定的试验灰样；

步骤2：将试验灰样置于R₁₅₀的标准筛中使用振筛机筛选6min，将得到的筛上部分研磨至全部过R₁₅₀筛，与原筛下部分混合均匀后装入磨口的玻璃瓶中，并将玻璃瓶放入干燥器中备用；

步骤3：将玻璃瓶中的灰样称取1.2000～1.4000g放入坩埚内，将坩埚放在坩埚架上；

步骤4：将马弗炉温度升至600摄氏度，将坩埚架放入马弗炉体中间部位，同时开始计时；

步骤5：30分钟后将灰样取出；

步骤6：当灰样冷却至常温，将坩埚中的灰样全部置于R₁₅₀标准筛中，使用振筛机筛5min～8min，直至筛上灰样恒重；用精度为0.0001g的天平称量筛上及筛下重量，通过筛上/(筛上+筛下)计算得出烧结比例S；

烧结比例S＝W1/(W1+W2)

其中S：烧结比例，％；

W1：筛上灰样重量，g；

W2：筛下灰样重量，g；

步骤7：将马弗炉温度在600℃基础上升高50℃，重复步骤3～6至马弗炉温度升高到1150℃实验最终完成；

步骤8：绘制烧结比例随温度变化的曲线，计算初始烧结温度，并判别沾污等级，到此一个煤样的煤灰沾污特性测试试验结束；

所述的初始烧结温度，根据烧结温度和烧结比例的相关性，确定烧结比例达到30％时对应的温度为初始烧结温度，并由初始烧结温度的高低来判断煤样的煤灰沾污特性，初始烧结温度越低，则煤灰的沾污特性越强；

所述的初始烧结温度的取得采用插入法，即在烧结温度和烧结比例曲线上找到烧结比例低于30％的最近点将其烧结温度定义为横坐标X1，其对应的烧结比例定义为纵坐标Y1；在烧结温度和烧结比例曲线上找到烧结比例高于30％的最近点将其烧结温度定义为横坐标X2，其对应的烧结比例定义为纵坐标Y2；

则烧结比例在30％时对应的初始烧结温度X(℃)

$X=X_1+\frac{Y-Y_1}{Y_2-Y_1}\×(X_2-X_1)=X_1+\frac{30-Y_1}{Y_2-Y_1}\×(X_2-X_1)$

如果整个曲线上没有烧结比例在30％以上的数据，则(X1，Y1)和(X2，Y2)为烧结温度分别为1100℃和1150℃时对应的烧结温度和烧结比例；

若计算出来的初始烧结温度大于1500℃时则定义该煤种的初始烧结温度为1500℃；

所述沾污等级的判别：

定义初始烧结温度X为T_sj，则判别煤样煤灰沾污等级的划分如下表所示：

作为本发明的优选实施方式，所述的坩埚为瓷坩埚。本发明方法通过简单的测试和计算即可得出结论，且方法简单、快捷、准确度较高，和电厂实际运行更为接近，能够指导电厂燃用或者掺烧沾污性能较强的煤种，对电厂的安全运行的指导意义更大。

附图说明

图1为实施例1五彩湾煤烧结比例曲线.。

图2为实施例2五彩湾:乌东＝5：5烧结比例曲线。

图3为实施例3五彩湾:乌东＝8：2烧结比例曲线。

具体实施方式

下面用具体实施方式对本发明作更详细说明。

实施例1：

本实施例判别五彩湾煤灰沾污特性的简便方法，包括如下步骤：

步骤1：试验灰样的制备：将五彩湾煤的空干基样品磨制成煤粉细度R₉₀＝0.5V_daf＝0.5*30.62＝18.31±2％的煤粉样品，将制好的煤粉样品放在方舟内，置于常温下的马弗炉内进行烧制，将马弗炉温度设定为300℃并将升温速度控制在5-10℃/min，在炉内放置30～60min；然后将温度调整至537℃并将升温速度控制在5-10℃/min，在此温度下灼烧至质量恒定的试验灰样；

步骤2：将试验灰样置于R₁₅₀的标准筛中使用振筛机筛6min，将得到的筛上部分研磨至全部过R₁₅₀筛，与原筛下部分混合均匀后装入磨口的玻璃瓶中，并将玻璃瓶放入干燥器中备用；

步骤3：将玻璃瓶中的灰样称取1.318g放入瓷坩埚内，并将瓷坩埚放在坩埚架上；

步骤4：将马弗炉温度升至600摄氏度，将坩埚架放入马弗炉体中间部位，同时开始计时；

步骤5：30分钟后将灰样取出；

步骤6：当灰样冷却至常温，将坩埚中的灰样全部置于R₁₅₀标准筛中，使用振筛机筛5min～8min，直至筛上灰样恒重；用精度为0.0001g的天平称量筛上及筛下重量，通过筛上/(筛上+筛下)计算得出烧结比例；

烧结比例S＝W1/(W1+W2)＝0.0151/(0.0151+1.1999)*100＝1.2438

其中S：烧结比例，％；

W1：筛上灰样重量，g；

W2：筛下灰样重量，g；

步骤7：将马弗炉温度在600℃基础上升高50℃，重复步骤3～6至马弗炉温度升高到1150℃实验最终完成，计算不同烧结温度对应的烧结比例S，如表1所示；

步骤8：绘制烧结比例随温度变化的曲线，如图1所示，并计算初始烧结温度，到此一个煤样的煤灰沾污特性测试试验结束。

表1五彩湾煤在不同烧结温度下的烧结比例测试结果

根据烧结温度和烧结比例的相关性，确定烧结比例达到30％时对应的温度为初始烧结温度，并由初始烧结温度的高低来判断煤样的煤灰沾污特性，初始烧结温度越低，则煤灰的沾污特性越强。

规定初始烧结温度的取得采用插入法取得，即在图1烧结温度和烧结比例曲线上找到烧结比例低于30％的最近点将其烧结温度定义为横坐标X1，其对应的烧结比例定义为纵坐标Y1；在烧结温度和烧结比例曲线上找到烧结比例高于30％的最近点将其烧结温度定义为横坐标X2，其对应的烧结比例定义为纵坐标Y2；

(X1，Y1)＝(950，12.6600)

(X2，Y2)＝(1000，41.4548)

则烧结比例在30％时对应的初始烧结温度X(℃)

$X=X_1+\frac{Y-Y_1}{Y_2-Y_1}\×(X_2-X_1)=X_1+\frac{30-Y_1}{Y_2-Y_1}\×(X_2-X_1)$

$X=950+\frac{30-12.6600}{41.4548-12.6600}\×(1000-950)=985$

沾污等级的判别：

定义初始烧结温度为T_sj，则判别煤样煤灰沾污等级的划分如下：

本次五彩湾煤的初始烧结温度为985℃，按照上面的判别准则，该煤种的煤灰沾污特性严重，目前在煤粉锅炉上不能单独燃用，和电厂实际情况符合。

实施例2：

本实施例判别五彩湾：乌东煤＝5：5的煤灰沾污特性的简便方法，包括如下步骤：

步骤1：试验灰样的制备：将五彩湾:乌东＝5：5的混煤的空干基样品磨制成煤粉细度R₉₀＝0.5V_daf＝0.5*34.08＝17.04±2％左右的煤粉样品，将制好的煤粉样品放在方舟内，置于常温下的马弗炉内进行烧制，将马弗炉温度设定为300℃并将升温速度控制在5-10℃/min，在炉内放置30～60min；然后将温度调整至537℃并将升温速度控制在5-10℃/min，在此温度下灼烧至质量恒定的试验灰样；

步骤2：将试验灰样置于R₁₅₀的标准筛中使用振筛机筛6min，将得到的筛上部分研磨至全部过R₁₅₀筛，与原筛下部分混合均匀后装入磨口的玻璃瓶中，并将玻璃瓶放入干燥器中备用；

步骤3：将玻璃瓶中的灰样称取1.308g放入瓷坩埚内，并将瓷坩埚放在坩埚架上；

步骤4：将马弗炉温度升至600摄氏度，将坩埚架放入马弗炉体中间部位，同时开始计时；

步骤5：30分钟后将灰样取出；

步骤6：当灰样冷却至常温，将坩埚中的灰样全部置于R₁₅₀标准筛中，使用振筛机筛5min～8min，直至筛上灰样恒重；用精度为0.0001g的天平称量筛上及筛下重量，通过筛上/(筛上+筛下)计算得出烧结比例；

烧结比例S＝W1/(W1+W2)＝0.0014/(0.0014+1.2136)*100＝0.1180

其中S：烧结比例，％；

W1：筛上灰样重量，g；

W2：筛下灰样重量，g；

步骤7：将马弗炉温度在600℃基础上升高50℃，重复步骤3～6至马弗炉温度升高到1150℃实验最终完成，计算不同烧结温度对应的烧结比例S，如表2所示；

步骤8：绘制烧结比例随温度变化的曲线，如图2所示，并计算初始烧结温度，到此一个煤样的煤灰沾污特性测试试验结束。

根据烧结温度和烧结比例的相关性，确定烧结比例达到30％时对应的温度为初始烧结温度，并由初始烧结温度的高低来判断煤样的煤灰沾污特性，初始烧结温度越低，则煤灰的沾污特性越强。

规定初始烧结温度的取得采用插入法取得，即在烧结温度和烧结比例曲线上找到烧结比例低于30％的最近点将其烧结温度定义为横坐标X1，其对应的烧结比例定义为纵坐标Y1；在烧结温度和烧结比例曲线上找到烧结比例高于30％的最近点将其烧结温度定义为横坐标X2，其对应的烧结比例定义为纵坐标Y2；

表2五彩湾:乌东＝5：5在不同烧结温度下的烧结比例测试结果

如图2所示，整个曲线上没有烧结比例在30％以上的数据，则(X1，Y1)和(X2，Y2)为烧结温度分别为1100℃和1150℃时对应的烧结温度和烧结比例；

(X1，Y1)＝(1100，0.5562)

(X2，Y2)＝(1150，0.8609)

则烧结比例在30％时对应的初始烧结温度X(℃)

$X=X_1+\frac{Y-Y_1}{Y_2-Y_1}\×(X_2-X_1)=X_1+\frac{30-Y_1}{Y_2-Y_1}\×(X_2-X_1)$

$X=1100+\frac{30-0.5562}{0.8609-0.5562}\×(1150-1100)=5932$

计算出来的初始烧结温度为5932℃，大于1500℃，则初始温度定义为1500℃。

定义初始烧结温度为T_sj，则判别煤样煤灰沾污等级的划分如下：

本次五彩湾煤：乌东煤＝5：5的初始烧结温度为1500℃，按照上面的判别准则，该煤种的煤灰沾污特性低，在电厂燃用时无需特殊考虑沾污带来的问题，和电厂实际情况符合。

实施例3：

本实施例判别五彩湾：乌东煤＝8：2的煤灰沾污特性的简便方法，包括如下步骤：

步骤1：试验灰样的制备：将五彩湾：乌东煤＝8：2混煤的空干基样品磨制成煤粉细度R₉₀＝0.5V_daf＝0.5*32＝16±2％左右的煤粉样品，将制好的煤粉样品放在方舟内，置于常温下的马弗炉内进行烧制，将马弗炉温度设定为300℃并将升温速度控制在5-10℃/min，在炉内放置30～60min；然后将温度调整至537℃并将升温速度控制在5-10℃/min，在此温度下灼烧至质量恒定的试验灰样；

步骤2：将试验灰样置于R₁₅₀的标准筛中使用振筛机筛6min，将得到的筛上部分研磨至全部过R₁₅₀筛，与原筛下部分混合均匀后装入磨口的玻璃瓶中，并将玻璃瓶放入干燥器中备用；

步骤3：将玻璃瓶的灰样称取1.341g放入瓷坩埚内，并将瓷坩埚放在坩埚架上；

步骤4：将马弗炉温度升至600摄氏度，将坩埚架放入马弗炉体中间部位，同时开始计时；

步骤5：30分钟后将灰样取出；

步骤6：当灰样冷却至常温，将坩埚中的灰样全部置于R₁₅₀标准筛中，使用振筛机筛5min～8min，直至筛上灰样恒重；用精度为0.0001g的天平称量筛上及筛下重量，通过筛上/(筛上+筛下)计算得出烧结比例；

烧结比例S＝W1/(W1+W2)＝0.0013/(0.0013+1.2737)*100＝0.1042

其中S：烧结比例，％；

W1：筛上灰样重量，g；

W2：筛下灰样重量，g；

步骤7：将马弗炉温度在600℃基础上升高50℃，重复步骤3～6至马弗炉温度升高到1150℃实验最终完成，计算不同烧结温度对应的烧结比例S，如表3所示；

步骤8：绘制烧结比例随温度变化的曲线，如图3所示，并计算初始烧结温度，到此一个煤样的煤灰沾污特性测试试验结束。

表3五彩湾:乌东＝8：2在不同烧结温度下的烧结比例测试结果

根据烧结温度和烧结比例的相关性，确定烧结比例达到30％时对应的温度为初始烧结温度，并由初始烧结温度的高低来判断煤样的煤灰沾污特性，初始烧结温度越低，则煤灰的沾污特性越强。

规定初始烧结温度的取得采用插入法，即在烧结温度和烧结比例曲线上找到烧结比例低于30％的最近点将其烧结温度定义为横坐标X1，其对应的烧结比例定义为纵坐标Y1；在烧结温度和烧结比例曲线上找到烧结比例高于30％的最近点将其烧结温度定义为横坐标X2，其对应的烧结比例定义为纵坐标Y2；

如图3所示，整个曲线上没有烧结比例在30％以上的数据，则(X1，Y1)和(X2，Y2)为烧结温度分别为1100℃和1150℃时对应的烧结温度和烧结比例；

(X1，Y1)＝(1100，5.0131)

(X2，Y2)＝(1150，21.4436)

则烧结比例在30％时对应的初始烧结温度X(℃)

$X=X_1+\frac{Y-Y_1}{Y_2-Y_1}\×(X_2-X_1)=X_1+\frac{30-Y_1}{Y_2-Y_1}\×(X_2-X_1)$

$X=1100+\frac{30-5.0131}{21.4436-5.0131}\×(1150-1100)=1176$

计算出来的初始烧结温度为1176℃。

定义初始烧结温度为T_sj，则判别煤样煤灰沾污等级的划分如下：

本次五彩湾煤：乌东煤＝8：2的初始烧结温度为1176℃，按照上面的判别准则，该煤种的煤灰沾污特性高，在电厂燃用时锅炉需优化设计和加强吹灰方可安全燃用，和电厂实际情况符合。

Claims (2)

1.一种判别煤灰沾污特性的简便方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：试验灰样的制备：将待检测煤样的空干基样品磨制成煤粉细度R₉₀＝0.5V_daf±2的煤粉样品，其中V_daf为煤样的干燥无灰基挥发分百分含量％；将制好的煤粉样品放在方舟内，置于常温下的马弗炉内进行烧制，将马弗炉温度设定为300℃并将升温速度控制在5-10℃/min，在300℃下烧制30～60min；然后将温度调整至537℃并将升温速度控制在5-10℃/min，在537℃温度下灼烧至质量恒定的试验灰样；

步骤2：将试验灰样置于R₁₅₀的标准筛中使用振筛机筛选6min，将得到的筛上部分研磨至全部过R₁₅₀筛，与原筛下部分混合均匀后装入磨口的玻璃瓶中，并将玻璃瓶放入干燥器中备用；

步骤3：将玻璃瓶中的灰样称取1.2000～1.4000g放入坩埚内，将坩埚放在坩埚架上；

步骤4：将马弗炉温度升至600摄氏度，将坩埚架放入马弗炉体中间部位，同时开始计时；

步骤5：30分钟后将灰样取出；

步骤6：当灰样冷却至常温，将坩埚中的灰样全部置于R₁₅₀标准筛中，使用振筛机筛5min～8min，直至筛上灰样恒重；用精度为0.0001g的天平称量筛上及筛下重量，通过筛上/(筛上+筛下)计算得出烧结比例S；

烧结比例S＝W1/(W1+W2)

其中S：烧结比例，％；

W1：筛上灰样重量，g；

W2：筛下灰样重量，g；

步骤7：将马弗炉温度在600℃基础上升高50℃，重复步骤3～6至马弗炉温度升高到1150℃实验最终完成；

步骤8：绘制烧结比例随温度变化的曲线，计算初始烧结温度，并判别沾污等级，到此一个煤样的煤灰沾污特性测试试验结束；

所述的初始烧结温度，根据烧结温度和烧结比例的相关性，确定烧结比例达到30％时对应的温度为初始烧结温度，并由初始烧结温度的高低来判断煤样的煤灰沾污特性，初始烧结温度越低，则煤灰的沾污特性越强；

所述的初始烧结温度的取得采用插入法，即在烧结温度和烧结比例曲线上找到烧结比例低于30％的最近点将其烧结温度定义为横坐标X1，其对应的烧结比例定义为纵坐标Y1；在烧结温度和烧结比例曲线上找到烧结比例高于30％的最近点将其烧结温度定义为横坐标X2，其对应的烧结比例定义为纵坐标Y2；

则烧结比例在30％时对应的初始烧结温度X(℃)

$X=X_1+\frac{Y-Y_1}{Y_2-Y_1}\×(X_2-X_1)=X_1+\frac{30-Y_1}{Y_2-Y_1}\×(X_2-X_1)$

如果整个曲线上没有烧结比例在30％以上的数据，则(X1，Y1)和(X2，Y2)为烧结温度分别为1100℃和1150℃时对应的烧结温度和烧结比例；若计算出来的初始烧结温度大于1500℃时则定义该煤种的初始烧结温度为1500℃；

所述沾污等级的判别：

定义初始烧结温度X为T_sj，则判别煤样煤灰沾污等级的划分如下表所示：

2.根据权利要求1所述的判别煤灰沾污特性的简便方法，其特征在于：所述的坩埚为瓷坩埚。