動力煤配混特性及其礦物質(zhì)對配煤燃燒特性的影響.pdf

1、動力配煤是有效利用我國煤炭資源的合理途徑,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本文系統(tǒng)研究了配煤煤質(zhì)指標(biāo)與參配單煤間的關(guān)系,并對礦物質(zhì)對配煤燃燒特性和燃燒動力學(xué)的影響作了較為全面和詳細(xì)的研究,這對我國配煤煤質(zhì)的準(zhǔn)確預(yù)測和燃煤鍋爐的安全、穩(wěn)定運行提供了一定的理論支撐和實際指導(dǎo)。
　　利用煤巖分析技術(shù)、掃描電鏡、紅外光譜、X射線衍射等現(xiàn)代分析測試手段對我國幾種典型動力煤的煤質(zhì)分析表明,煤中的外在礦物獨立于煤中有機(jī)質(zhì),呈單體或細(xì)分散狀或團(tuán)塊狀

2、分布;內(nèi)在礦物被煤中有機(jī)質(zhì)、內(nèi)在礦物或外在礦物緊密包裹。煤中的主要礦物質(zhì)種類為石英、方解石、高嶺石、硫鐵礦等,少數(shù)含有K,Na的復(fù)合礦物。
　　配煤特性研究表明,配煤的Mad、St,ad和低硫煤配煤的Aad具有線性可加性,其線性相關(guān)系數(shù)R分別為0.930、0.997、0.990,誤差合格率分別為95.0％、85.0%和90.0%;Cad,Had,Nad等煤中主要元素在配煤過程中只是物理疊加效應(yīng),因此也具有線性可加性,其誤差合格率分

3、別為83.3%、91.7%、91.7%;配煤的 Ad, Vad,Vdaf,Qb,ad,Qgr,ad,Qnet,ad以及高硫煤配煤的Aad不具有線性可加性。硫含量較高的單煤參與配煤時,其中的含硫礦物及其熱反應(yīng)產(chǎn)物(如SO3)會與煤中的堿性礦物成分(CaO等)發(fā)生固硫作用生成 CaSO4等,并殘留在煤灰中,使配煤灰分不具有線性可加性;配煤的揮發(fā)分受配煤過程中煤種的變化以及揮發(fā)分釋放過程中傳熱、傳質(zhì)的影響而表現(xiàn)出較強(qiáng)的非線性關(guān)系。
　　

4、煤的發(fā)熱量受礦物質(zhì)影響較大。內(nèi)在礦物使配煤的發(fā)熱量誤差高達(dá)1170J/g,遠(yuǎn)大于國標(biāo)允許誤差120J/g,其誤差合格率僅有43.0%。在煤燃燒過程中,內(nèi)在礦物本身的熱分解反應(yīng),以及與其他礦物間的共熔融反應(yīng)是造成配煤發(fā)熱量不具有線性可加性的主要原因;各外在礦物含量的增加均使發(fā)熱量線性降低,影響順序為:方解石>高嶺石>石英>硫鐵礦;礦物質(zhì)在煤燃燒中的熱轉(zhuǎn)變行為為:石英→鱗石英或方石英,高嶺石→莫來石,方解石→氧化鈣,硫鐵礦→赤鐵礦。

5、　　通過礦物質(zhì)對揮發(fā)分的影響研究,發(fā)現(xiàn)在溫度主導(dǎo)的揮發(fā)分釋放前期和擴(kuò)散作用主導(dǎo)的揮發(fā)分釋放中后期,內(nèi)在礦物質(zhì)對單煤和配煤的揮發(fā)分釋放特性影響不同。前期,內(nèi)在礦物良好的導(dǎo)熱性使高階無煙煤、煙煤單煤及其配煤的揮發(fā)分初析溫度降低,而中后期則主要表現(xiàn)為對揮發(fā)分釋放的阻礙作用,使揮發(fā)分最大釋放速率減小,峰值溫度升高;內(nèi)部孔隙豐富的低階褐煤由于熱解溫度較低,前期主要受內(nèi)在礦物的吸熱效應(yīng)和熱傳導(dǎo)阻礙作用的影響,揮發(fā)分初析溫度由289.4℃延后至333

6、.1℃,在中后期,內(nèi)在礦物的導(dǎo)熱效應(yīng)占主導(dǎo),使揮發(fā)分釋放的峰值溫度降低9.2℃。高低階配煤的揮發(fā)分特性與高階煤類似。外在礦物扣除其本身的熱影響外,對單煤及配煤的揮發(fā)分釋放均表現(xiàn)為阻礙作用。
　　內(nèi)在礦物使高階單煤及其配煤的著火點和燃盡溫度升高,燃燒轉(zhuǎn)化率和燃燒速率減小,阻礙煤的燃燒和燃盡,但其熱導(dǎo)效應(yīng)使低溫易分解的低階褐煤著火點降低,進(jìn)而有利于其燃燒和燃盡,而高低階配煤則表現(xiàn)為不穩(wěn)定的分級燃燒過程,在燃燒前期和后期分別表現(xiàn)為低階煤

7、和高階煤的燃燒特性;外在礦物添加量為10%時,配煤著火點較原配煤最大降低21℃;在添加量小于50%時,配煤的著火點隨方解石、石英、高嶺石含量的增加而增大,但均低于原配煤的349℃;三種外在礦物均降低了配煤的燃燒轉(zhuǎn)化率和燃燒速率,并使配煤的燃盡度變差,燃盡溫度延后,不利于配煤的燃燒。
　　燃燒動力學(xué)研究結(jié)果表明,內(nèi)在礦物質(zhì)使煤的燃燒反應(yīng)級數(shù)在0~2級之間波動,而非典型的一級反應(yīng)模型;同時使單煤及配煤的反應(yīng)活化能增加幅度為4.34KJ