混煤燃烧特性的热重分析法研究

能源技术与管理2005年第2期环保与洁净煤混煤燃烧特性的热重分析法研究孙明,莫言学,李梅,蒋玢中国矿业大学化工学院江苏徐州221008)摘要]利用热重分析法对由无烟煤、烟煤和瘦焦煤及其混煤的着火、燃烬等燃烧特性进行了研究。试验结果表明:在无烟煤中掺入烟煤或瘦焦煤,煤的着火和燃烬都有较大改善;当混煤中烟煤、瘦焦煤比例分别占50%~75%和0~25%时,对无烟煤改善效果明显;相同掺混比例下,烟煤的改善效果总体上比瘦焦煤好。关键词]混煤;燃烧;热重分析;掺混比[中图分类号]TQ534[文献标识码]B[文章编号]1672-943(2005)020050020引言20mL/min;升温速率为20C/min;温度变化范围为30~900C;试样重量约为10.0mg。煤炭是我国的主要能源,在我国一次能源消费为了便于研究掺混对燃烧的影响规律,在试验结构中煤炭占70%左右,其中动力用煤占煤炭消中首先选取无烟煤、烟煤、瘦焦煤分别作单一煤种费总量δ5%以上,煤的燃烧特性对煤粉锅炉运行的热天平试验,然后按无烟煤和瘦焦煤,无烟煤和有着至关重要影响。目前国内电对混煤的燃烧特烟煤以3:1,1:1,1:3的比例掺混作不同比例下性尚缺乏深入的了解,往往仅根据煤的发热量或挥混煤的热夭平燃烧试验,由热重曲线(TG)和微商发份含量对煤进行简单的掺混,以致造成能源的浪热重曲线(DIG)对试样进行分析。費。实际运行表明,与单一煤种相比,混煤的燃烧2试验结果及分析特性和结渣特性将发生较大的变化。因此,研究2.1燃烧过程不同煤种掺混的煤炭燃烧特性具有重要的实际价试验部分煤样的TG、DTG曲线如图1所示值和理论意义。1试验条件E利用德国进口的 NETZSCH409C型差示热天平,对无烟煤(W)、烟煤(Y)组成的混煤及无烟煤和瘦焦煤(S)所组成混煤进行热重试验。试验所用三种原煤的工业分析数据(ad表示空气干燥基)如表1所示。表1煤样的工业分析数据02004006008001000工业分析/%空气干燥基低位(a)无烟煤的TG-DTG曲线样品Aad Mad FCad发热量/(kJ/kg)W7.1924.051.3367,4321540S15.0112.711.3070.9828990E[-02中国煤化工首先将煤样用颚式破碎机破碎到3mm以下,CNMHG再用HY98系列密封式制样粉碎机统一制成粒度约150目作试样,利用 NETZSCH409C差示热天平对各试样进行燃烧特性实验,工作气氛为模拟空(b)烟煤的TG-DTG曲线气:N2和方歡据流量分别为80mL/min图1部分试样的 TGDTO曲线2005年第2期孙明等混煤燃烧特性的热重分析法研究51从图中可看出,无烟煤TG曲线失重和燃烬温根据已有数据计算出所定义的燃烬率的数值度比烟煤高。DTG曲线峰值为最大失重速率不同掺混比例的燃烬率曲线如图3所示2.2着火特性着火温度大小反映了煤种的着火性能或煤种活化能的高低,其数值越小,表明该煤种着火越容易。现采用最常用的 TG-DTG法来确定煤的着火温度,即在DTG曲线上,过峰值点作垂线与TG曲线交于一点,过该点作TG曲线切线,该切线与失重开始时平行线的交点所对应的温度定义为着火0.002.0.4060.81.0温度2。单煤及混煤着火温度如图2所示。图3不同掺混比例混煤的燃炽率曲线从图3中可看出.无烟煤的燃烬率最低,瘦焦煤次之,烟煤最高。这与工业分析结果一致,即挥发份高的煤炭燃烬率较高。且随着混煤中无烟煤含量增大,燃烬率下降。当瘦焦煤在混煤比例占50%~75%和0~25%时改善效果明显,而烟煤在0.002040.60.81.0混煤比例占0~50%时效果明显。这是由于在燃烧过程中,烟煤的挥发份首先着火,燃烧产生的热图2不同掺混比例混煤的着火温度曲线量促使无烟煤较快地进入燃烧状态,从而提高了无从图2可看岀,随着混煤中烟煤比例的增大,烟煤的燃烬程度。总旳来说,瘦焦混煤改善燃炽率着火温度逐渐下降,特别是当无烟煤:烟煤>1:3的效果不如同等比例的烟煤混煤时,着火温度下降明显,最大下降30C。而当无烟3结论煤:烟煤<1:3时,下降幅度减缓。同样,混煤中利用德国进囗的 NETZSCH409C型差示热瘦焦煤比例增大,着火温度也下降但下降幅度不如天平对无烟煤和两种烟煤及其混煤的燃烧特性进烟煤明显。分析原因是由于烟煤中挥发份含量较行研究并得岀:无烟煤中掺λ烟煤或瘦焦煤,煤的大,使得烟煤在较低温度下析岀挥发份,挥发份着着火和燃烬都有较大程度改善;不同煤种不同比例火提升气流温度,带动着难着火的无烟煤析岀挥发组成混煤,它们旳燃烧特性均有不同程度的改变;份、着火燃烧。同时,由于不同烟煤和瘦焦煤的挥当混煤中烟煤、瘦焦煤比例分别占50%~75%和发份含量的不同,使得它们对混煤的着火点影响也25%时,对无烟煤改善效果明显。相同掺混比例不同下,烟煤的改善效果总体上比瘦焦煤好。2.3燃烬率[参考文献]实验由DTG曲线上的最大极值点来确定最大失重速率(dw/dt)灬x,其所对应的温度为T,[冂]姚强,岑可法,施正伦,等.多煤种配煤特性的试验研同时从TG和DTG曲线上可以看出,该烟煤在究[冂].动力工程,1997,17(2)630℃以后,TG曲线趋于平直,DIG曲线波动于[2]聂其红孙绍增,李争起,等褐煤混煤燃烧特征的热零值附近。而其它煤种的燃烬温度都要比这个温重分析法研究[冂].燃料科学与技术,2001,7度要高因此,为便于进行比较,将630C作为特征3]刘豪邱建荣,吴昊,等钙基复合添加剂与煤粉混烧的温度,以此温度下的热重实验数据来表征燃炽特性中国煤化工2002,25(2):68-70用来比较所研究混煤煤样的燃烬特性。用f表示作CNMHG燃烬率3,其定义为f=(100-TG5s)/(100-TA)×100%孙明(1981—),女,江苏涟水人,现为中国矿业大学化式中,TG为630C时残余物量;T为燃料总灰工学院在读硕士研究生,研究方向为煤燃烧份。稿日期:2004-11-09]