CN109682712A - 一种煤粉锅炉结渣性的方法 - Google Patents

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Abstract

一种煤粉锅炉结渣性的方法，属于煤粉燃烧发电领域。预测煤粉锅炉结渣性的方法是根据煤粉中易熔颗粒熔融温度及含量测定和计算方法，预测煤粉燃烧结渣性；方法步骤为：(1)煤样制粉；(2)煤粉密度分离；(3)对子煤样进行工业分析；(4)合并分组；(5)测定子煤样灰熔融性；(6)计算易熔颗粒含量；(5)判断煤粉燃烧结渣性。优点：该方法考虑了煤粉中灰分颗粒分布的不均匀性，原理科学、实验方法可操作性强、预测结果准确性高。

Description

一种煤粉锅炉结渣性的方法
技术领域
本发明涉及一种煤粉燃烧发电领域，特别是一种煤粉锅炉结渣性的方法。
背景技术
煤炭是我国主要能源，燃煤锅炉结渣对电厂运行经济效益和安全带来严重影响。发生结渣时，换热效率下降，导致炉膛烟温升高、锅炉排烟温度升高，导致锅炉经济性下降；如果结焦、结渣严重，会导致锅炉出渣困难、冷灰斗堆渣、堵塞出渣口以及大块结焦掉落引起的炉膛压力波动、汽包水位大幅波动，影响锅炉正常运行，严重时可引起锅炉停运，甚至爆炸。因此，正确判断燃煤结渣倾向，及时进行合理地调整，避免锅炉出现严重结焦可以显著地提高锅炉运行经济性和可靠性。
国内外提出很多方法来预测煤粉燃烧结渣情况，主要有煤灰熔融温度(AFT)、热机械分析法(TMA)、煤灰烧结强度、煤灰成分酸碱比(B/A)、硅比Sp等。这些方法本质上都是基于煤灰整体熔融性来判断的，即假定煤灰成分均匀一致，每个煤灰颗粒的熔融性和煤灰整体熔融性一致。这一假定符合块煤或型煤燃烧炉的燃烧情况，但与当前广泛使用的煤粉锅炉燃烧情况不符，从而导致实际生产中常常发现熔融性预测结果与锅炉实际结渣情况不符。
部分研究人员注意到这个情况，提出灰渣棒法，即在滴管炉、一维炉或其他模拟实际燃烧情况的实验炉中插一棒，喷煤粉燃烧一段时间后取出灰渣棒，根据灰渣棒结渣情况推测实际锅炉结渣情况，取得了较好结果。但这种方法设备复杂、试验工作量大，难以广泛推广。
实际上，矿物质在煤粉中分布是不均匀的，煤粉颗粒可以分为纯有机颗粒、有机-无机共生颗粒和纯矿物颗粒，不同煤粉颗粒其灰成分也不同。在煤粉燃烧过程中，煤粉颗粒分散在气流中，独立燃烧，煤粉燃烧结渣不是煤灰整体熔融性的结果，而是其中部分易熔煤灰颗粒造成的。
发明内容
本发明的目的是要提供一种基于煤灰不均匀熔融预测煤粉锅炉结渣性的方法，解决传统结渣预测准确性低的难题。
本发明的目的是这样实现的，预测煤粉锅炉结渣性的方法是根据易熔颗粒含量及熔融温度测定和计算方法，预测煤粉燃烧结渣性；具体方法步骤为：
(1)煤样制粉：将二种以上的煤样分别进行破碎和粉磨制成煤粉；
所述的破碎粒度为6mm以下；所述的粉磨为：用振动制样机粉磨到0.125mm筛余10％以下；取用一种煤样的单煤煤粉或二种以上煤样的混煤煤粉，二种以上煤样的混煤煤粉比例与生产中使用的比例相同；
(2)煤粉密度分离：首先，配制有机重液，将四氯化碳、苯和三溴甲烷试剂混合配制成有机重液；将煤粉置于有机重液中，采用浮沉法将煤粉分离为高低不同密度的子煤样；经过过滤、干燥和称重过程，计算出各子煤样的产率；
所述的四氯化碳、苯和三溴甲烷试剂比例为：根据密度计测量确定，控制混合有机重液密度在1.3-2.0kg/m3之间；
(3)按照GB/T212-2001对子煤样进行工业分析：将分离得到的高低不同密度的子煤样，测定各密度级子煤样的水分(Mad)、灰分(Aad)和挥发分(Vad)；
(4)合并分组：根据不同密度级的子煤样产率及灰分进行分组，把产率低、灰分相近的合并为一组；
(5)测定子煤样灰熔融性：将合并后的不同密度级子煤样，按照国标GB/T219-2008测定其熔融温度，得到子煤样灰熔融性的参数：变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)和流动温度(FT)；
(6)计算获得煤粉燃烧结渣性：比较各组子煤样熔融温度高低，采用低熔部分灰分×低熔部分在全煤中产率，计算出低熔部分灰分占原煤百分比；根据低熔煤灰的熔融温度高低及百分比来预测锅炉结渣性。
有益效果：本发明考虑了煤粉中灰分分布的不均匀性，并考虑了煤灰不同颗粒熔融性的不同，用其中易熔灰分温度和含量来锅炉结渣性，预测结果与实际情况吻合大幅度提高。为解决结渣致锅炉出渣困难、冷灰斗堆渣、堵塞出渣口以及大块结焦掉落引起的炉膛压力波动、汽包水位大幅波动，影响锅炉正常运行的问题。其原理科学、实验方法可操作性强、预测结果准确性高。
具体实施方式
预测煤粉锅炉结渣性的方法是根据易熔颗粒含量及熔融温度测定和计算方法，预测煤粉燃烧结渣性；具体方法步骤为：
(1)煤样制粉：将二种以上的煤样分别进行破碎和粉磨制成煤粉；
所述的破碎粒度为6mm以下；所述的粉磨为：用振动制样机粉磨到0.125mm筛余10％以下；取用一种煤样的单煤煤粉或二种以上煤样的混煤煤粉，二种以上煤样的混煤煤粉比例与生产中使用的比例相同；
(2)煤粉密度分离：首先，配制有机重液，将四氯化碳、苯和三溴甲烷试剂混合配制成有机重液；将煤粉置于有机重液中，采用浮沉法将煤粉分离为高低不同密度的子煤样；经过过滤、干燥和称重过程，计算出各子煤样的产率；
所述的四氯化碳、苯和三溴甲烷试剂比例为：根据密度计测量确定，控制混合有机重液密度在1.3-2.0kg/m3之间；
(3)按照GB/T212-2001对子煤样进行工业分析：将分离得到的高低不同密度的子煤样，测定各密度级子煤样的水分(Mad)、灰分(Aad)和挥发分(Vad)；
(4)合并分组：根据不同密度级的子煤样产率及灰分进行分组，把产率低、灰分相近的合并为一组；
(5)测定子煤样灰熔融性：将合并后的不同密度级子煤样，按照国标GB/T219-2008测定其熔融温度，得到子煤样灰熔融性的参数：变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)和流动温度(FT)；
(6)计算获得煤粉燃烧结渣性：比较各组子煤样熔融温度高低，采用低熔部分灰分×低熔部分在全煤中产率，计算出低熔部分灰分占原煤百分比；根据低熔煤灰的熔融温度高低及百分比来预测锅炉结渣性。
实施例1：山西晋城煤灰结渣预测
取晋城原煤样品，经锤式破碎机破碎到6mm以下，再用振动制样机粉磨到0.125mm筛余10％以下；
用四氯化碳、苯和三溴甲烷试剂按照不同比例混合配制成1.3-2.0kg/m3有机重液，对煤粉样品进行全密度浮沉，结果如表1-1。
表1-1 晋城煤粉密度组成及其工业分析(wt％)
根据产率和灰分将晋城煤粉合并为<1.6,1.6-1.7,1.7-2.0和>2.0kg/m3，记作JC1、JC2、JC3、JC4，按照国标GB/T219-2008测定其熔融温度，结果如表1-2。
表1-2 晋城粉煤及其不同密度煤灰熔融温度(℃)
根据(低熔部分灰分×低熔部分在全煤中产率)计算低熔部分灰分占原煤百分比，结果为4.86％。
因此，晋城煤低熔部分灰分熔点ST为1290℃，含量为4.86％。
晋城全煤原煤ST1550℃，根据传统方法预测，燃用晋城煤粉的锅炉不会产生任何结渣，但依据本方法，其低熔点部分ST仅仅1290℃，含量为4.86％。因此，燃用此煤的锅炉存在轻微结渣性，与生产实际吻合较好。
实施例2：新疆准东煤灰结渣预测
取新疆准东原煤样品，经锤式破碎机破碎到6mm以下，再用振动制样机粉磨到0.125mm筛余10％以下；
用四氯化碳、苯和三溴甲烷试剂按照不同比例混合配制成1.3-2.0kg/m3有机重液，对煤粉样品进行全密度浮沉，结果如表2-1。
表2-1 准东煤粉密度组成及其工业分析(wt％)
根据产率和灰分，将新疆准东煤粉各密度级别合并为<1.6,1.6-1.7和>1.7kg/cm3，记作ZD1、ZD2、ZD3，按照国标GB219-2008测定子样灰熔融性，得到DT、ST、HT和FT，如表2-2所示。
表2-2 准东粉煤及其不同密度子样煤灰熔融温度(℃)
表2-2结果表明ZD2、ZD3熔点都比较低且接近，将二者合并，根据(低熔部分灰分×低熔部分在全煤中产率)计算低熔部分灰分占原煤百分比，结果为10.34％。
因此，新疆准东煤低熔部分灰分熔点ST为1185℃，含量为10.34％。
准东煤原煤ST1160℃，低熔部分ST只有1185℃，且该部分含量为10.34％，因此结渣严重。传统方法和本方法预测结果一致。
实施例3：山西晋城和新疆准东混煤煤灰结渣预测
取山西晋城和新疆准东原煤样品，分别经锤式破碎机破碎到6mm以下，再按1:1称重配比，用振动制样机粉磨到0.125mm筛余10％以下，得到混煤煤粉，记为B5050。
用四氯化碳、苯和三溴甲烷试剂按照不同比例混合配制成1.3-2.0kg/m3有机重液，对煤粉样品进行全密度浮沉，结果如表3-1。
表3-1 B5050混煤煤粉密度组成及工业分析(wt％)
根据产率和灰分，将新疆准东煤粉各密度级别合并为<1.6kg/m3，1.6-1.7kg/m3，1.7-1.8kg/m3和>1.8kg/m3，较为B1、B2、B3和B4。按照国标GB219-2008测定子样灰熔融性，得到DT、ST、HT和FT，如表3-2所示。
表3-2 B5050混煤及其不同密度子样煤灰熔融温度(℃)
表3-2结果表明，1.6-1.7kg/m3，1.7-1.8kg/m3和>1.8kg/m3低且接近，将其合并，根据(低熔部分灰分×低熔部分在全煤中产率)计算低熔部分灰分占原煤百分比，结果为10.39％。
因此，混煤低熔部分灰分熔点ST为1255，含量为10.39％。
将上述三个实例综合比较及结渣性预测，如表4所示。
表4三个煤样结渣性预测对比
样品 低熔熔融温度(ST) 低熔比例(wt％) 结渣性预测
晋城 1290℃ 4.86％ 不易结渣
准东 1185℃ 10.34％ 严重结渣
混煤 1255℃ 10.39％ 结渣改善

Claims (3)

1.一种煤粉锅炉结渣性的方法，其特征是：预测煤粉锅炉结渣性的方法是根据易熔颗粒熔融温度及含量测定和计算方法，预测煤粉燃烧结渣性；具体方法步骤为：
(1)煤样制粉：将二种以上的煤样分别进行破碎和粉磨制成煤粉；
(2)煤粉密度分离：首先，配制有机重液，将四氯化碳、苯和三溴甲烷试剂混合配制成有机重液；将煤粉置于有机重液中，采用浮沉法将煤粉分离为高低不同密度的子煤样；经过过滤、干燥和称重过程，计算出各子煤样的产率；
(3)按照GB/T212-2001对子煤样进行工业分析：将分离得到的高低不同密度的子煤样，测定各密度级子煤样的水分(Mad)、灰分(Aad)和挥发分(Vad)；
(4)合并分组：根据不同密度级的子煤样产率及灰分进行分组，把产率、灰分相近的合并为一组；
(5)测定子煤样灰熔融性：将合并后的不同密度级子煤样，按照国标GB/T219-2008测定其熔融温度，得到子煤样灰熔融性的参数：变形温度(DT)、软化温度(ST)、半球温度(HT)和流动温度(FT)；
(6)计算易熔部分产率：比较各组子煤样熔融温度高低，采用易熔部分灰分×低熔部分在全煤中产率，计算出易熔部分灰分占原煤百分比；
(7)判断煤粉燃烧结渣性：根据低熔煤灰的熔融温度高低及百分比来预测锅炉结渣性。
2.根据权利要求1所述的一种煤粉锅炉结渣性的方法，其特征是：所述的破碎粒度为6mm以下；所述的粉磨为：用振动制样机粉磨到0.125mm筛余10％以下；取用一种煤样的单煤煤粉或二种以上煤样的混煤煤粉，二种以上煤样的混煤煤粉比例与生产中使用的比例相同。
3.根据权利要求1所述的一种煤粉锅炉结渣性的方法，其特征是：所述的四氯化碳、苯和三溴甲烷试剂比例为：根据密度计测量确定，控制混合有机重液密度在1.3-2.0kg/m3之间。
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