CN111413482A - 一种基于初始结渣温度判别煤结渣性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于初始结渣温度判别煤结渣性能的方法，包括步骤：1)按照国标GB/T1574‑2007测试煤样的灰成分Na2O、K2O、CaO及Fe2O3；2)计算初始结渣温度Ts0：Ts0＝3.57(18‑Ki)+1025；其中，钾钠钙铁指数Ki＝(K2O+Na2O)2+0.048(Fe2O3+CaO)，每一分子式代表以上测定的该分子式所代表的化合物的煤灰成分重量；3)根据表1中Ts0值进行结渣等级划分；4)根据标准判别高碱煤及其混煤的结渣趋势。本发明根据常规的易得到的煤质数据，得出准确度较高的且适合高碱煤的新型结渣判别指标，为电站锅炉安全经济燃用高碱煤提供技术依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种判别煤结渣性能的方法，具体涉及一种基于初始结渣温度判别煤结渣性 能的方法。
背景技术
准东地区煤基本上都是高碱煤，具有着火温度低、燃尽率高，燃烧经济性高，且污染物 排放低，是优良的动力用煤，符合我国节能减排的目标。但是，与国内其它严重结渣煤种相 比，高碱煤具有灰中Na2O和CaO含量高、SiO2和Al2O3含量低、灰熔点温度较高等特点。实际燃用情况表明，准东煤带来严重的沾污、结渣和腐蚀问题。
准确预测煤及混煤结渣特性是配煤掺烧和实施预防结渣措施的前提，但目前电厂的使用 情况表明高碱煤的结渣特性有别于其他煤种，如高灰熔点的高碱煤也出现严重的结渣与沾污 现象，仅仅采用灰熔点的判别指标已经无法准确反映其特性。因此，有必要在探讨现有指标 适用范围的基础上提出预测煤及其混煤结渣的合适指标，这将有利于掺烧煤的锅炉安全稳定 和高效运行。
煤粉中灰分(矿物质)燃烧后的形成的液态灰渣黏附在炉膛的受热面上，逐步沉积成块 状，形成结渣，影响锅炉出力。结渣产物与锅炉管壁发生反应，腐蚀管壁，导致管壁减薄和 爆管。按照对结渣的作用机理不同可将结渣分为高温黏结灰、低温黏结灰。锅炉受热面表面 形成一层处于熔化或者软化的黏性灰层(黏结性是由化学反应产物产生)，靠这层黏性灰的 捕捉作用积聚飞灰粒子，被捕捉到的飞灰在化学作用下形成紧密的灰层，即形成高温黏结灰。
准确判别煤种燃烧过程中结渣倾向性对确定锅炉尺寸、受热面布置及吹灰系统的选择和 布置都有重要意义。目前，常用的评价指标主要基于煤灰熔融温度和煤灰成分确定。如依据 煤灰熔融温度确定的评价指标有特征温度指标(ST或DT)、特征温度差值(DT-ST)和沉 积指数指标；依据煤灰成分确定的评价指标有碱酸比、硅铝比、硅比、铁钙比、煤中钠当量、 氧化钠含量、硫分结渣指数、灰成分综合指数等；学者们近年来引入的新指标还有粘度指数 和针入度和灰分沉积百分比等指标。
国内外适合判别煤结渣的指标较多，主要有：
高碱煤中钠含量高是结渣性严重的主要原因，钠在500～800℃下释放，以气态形成凝结在 较冷的水冷壁、过热器或再热器管面上，并与飞灰结合在一起沉积于管子上，对受热面造成沾 污；此外钠蒸汽与其他物质发生反应，形成熔融的高温黏结灰，沉积在锅炉的高温受热面上， 形成结渣，并可与管壁反应造成腐蚀。以目前国内外建立的结渣判别指标评判高碱煤一般为严 重结渣性煤，但由于高碱煤的特殊性，现有判别指标在判别准确性和针对性上还无法满足高碱 煤的判别需求，缺乏针对高碱煤的特性判别指标和方法。
此外，煤的结渣性能主要通过常规试验(灰熔点、灰成分等)以及小型燃烧试验台的结渣性 能测试等来反应其严重程度，这些测试手段需在专门的研究机构进行，对于电厂等试验设备不 齐全的单位在测试煤样结渣性能时不方便。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种基于初始结渣温度判别煤结渣性能的 方法，该方法根据常规的易得到的煤质数据，得出准确度较高的且适合煤的新型结渣判别指 标，为电站锅炉安全经济燃用如高碱煤等提供技术依据。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种基于初始结渣温度判别煤结渣性能的方法，包括以下步骤：
1)按照国标GB/T1574-2007测试煤样的灰成分Na2O、K2O、CaO及Fe2O3；
2)计算初始结渣温度Ts0：Ts0＝3.57(18-Ki)+1025；
其中，钾钠钙铁指数Ki＝(K2O+Na2O)2+0.048(Fe2O3+CaO)，每一分子式代表以上测定的 该分子式所代表的化合物的煤灰成分重量；
3)根据表1中Ts0值进行结渣等级划分：
表1 Ts0方法对煤结渣性能的等级划分
4)根据上述标准判别煤及其混煤的结渣趋势及其与锅炉的适应性。
本发明进一步的改进在于，步骤1)的具体实现方法为：
煤灰样品的制备在537±10℃的温度条件下烧制。
本发明进一步的改进在于，步骤4)的具体实现方法为：
对于结渣趋势为低的煤或混煤，锅炉安全稳定燃用；
对于结渣趋势为中的煤或混煤，锅炉具备较好的防结渣性能方可燃用；
对于结渣趋势为严重的煤或混煤，锅炉采用针对性防结渣措施或设计方可燃用。
本发明至少具有如下有益的技术效果：
通过本发明提供的基于初始结渣温度判别煤结渣性能的方法，可以判断煤及其混煤的结 渣性能，根据该结渣性能，决定该煤种所适用的锅炉及应采取的相应防结渣措施。
附图说明
图1为准东高碱煤比例与Ts0的关系图；
图2为准东高碱煤比例与Ki的关系图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。
本发明提供的一种基于初始结渣温度Ts0判别煤结渣性能的方法，包括以下步骤：
a)按照国标GB/T1574-2007测试煤样的灰成分Na2O、K2O、CaO、Fe2O3；
b)计算初始结渣温度Ts0：Ts0＝3.57(18-Ki)+1025，
其中，钾钠钙铁指数Ki＝(K2O+Na2O)2+0.048(Fe2O3+CaO)(每一分子式代表以上测定 的该分子式所代表的化合物的煤灰成分重量)；
c)根据Ts0值进行结渣等级划分：
表1 Ts0方法对高碱煤结渣性能的等级划分
d)根据上述标准判别煤及其混煤的结渣趋势。
实施例
本发明采集了新疆高碱煤(五彩湾煤、宜化煤、中联煤、国能准东煤)、低碱煤(乌东煤)， 按照国标GB/T1574-2007测试煤样的灰成分，根据Ts0＝3.57(18-Ki)+1025，Ki＝(K2O+ Na2O)2+0.048(Fe2O3+CaO)计算不同煤样的初始结渣温度Ts0，并与其他的判别指标进行了对 比分析，如表2所示。总体而言，灰熔点ST与准东煤比例关系较复杂，作为结渣指标难以 进行界限划分。其他指标与准东煤比例有一定关系，但如果按照五彩湾:乌东＝5:5和8:2的界 限值划分，则其他一些准东煤可能就出现在较低结渣区，与实际情况不符。而初始结渣温度 指标强调了灰中钠钾对结渣的影响，能够很好地体现低碱煤掺烧对结渣的缓解作用，与实际 结果吻合的很好。
表2已燃用煤种煤质参数及结渣指标
由图1和图2可见，初始结渣温度Ts0指标和钾钠铁钙Ki指标从区间划分上(表3)看可较好反映高碱煤及其混煤的结渣性能，对其他高碱煤性能分析、相对比较和确定适合混煤 比例均有较大帮助。
表3高碱煤结渣性能分类和适应的机组
综上所述，本发明提出的新指标初始结渣温度Ts0和结渣性能判别方法只需要通过灰成分 分析指标即可得到，因此简单便捷。此外，初始结渣温度Ts0判别精度高于当前其他判别指标， 特别是对高碱煤等碱金属含量较高的严重结渣煤种，更有针对性和适用性。
Claims (3)
1.一种基于初始结渣温度判别煤结渣性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按照国标GB/T1574-2007测试煤样的灰成分Na2O、K2O、CaO及Fe2O3；
2)计算初始结渣温度Ts0：Ts0＝3.57(18-Ki)+1025；
其中，钾钠钙铁指数Ki＝(K2O+Na2O)2+0.048(Fe2O3+CaO)，每一分子式代表以上测定的该分子式所代表的化合物的煤灰成分重量；
3)根据表1中Ts0值进行结渣等级划分：
表1Ts0方法对煤结渣性能的等级划分
4)根据上述标准判别煤及其混煤的结渣趋势及其与锅炉的适应性。
2.根据权利要求1所述的一种基于初始结渣温度判别煤结渣性能的方法，其特征在于，步骤1)的具体实现方法为：
煤灰样品的制备在537±10℃的温度条件下烧制。
3.根据权利要求1所述的一种基于初始结渣温度判别煤结渣性能的方法，其特征在于，步骤4)的具体实现方法为：
对于结渣趋势为低的煤或混煤，锅炉安全稳定燃用；
对于结渣趋势为中的煤或混煤，锅炉具备较好的防结渣性能方可燃用；
对于结渣趋势为严重的煤或混煤，锅炉采用针对性防结渣措施或设计方可燃用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200714 |