混煤燃烧性能的实验研究

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1、2009年第8期《贵州电力技术》(总第122期)混煤燃烧性能的实验研究贵州大学电气工程学院龚德鸿[550003]摘要本文用同步热分析系统对9种混煤进行了实验研究，并用热重分析方法对实验曲线进行了分析，获得了各混煤的着火温度、燃烧特性指数和燃烧动力学参数，研究表明，Coal2和Coal3的混合煤样表现出较好的燃烧性能，并且随着Coal3比例的增加，混煤的燃烧性能是提高的。关键词燃烧混煤TG曲线TG和微商热重曲线DTG进行了分析。1引言表1煤样的工业分析成分在市场因素和电厂能源成本的双重影响下，电厂的燃煤变化较为频繁，

2、促使电站锅炉必须燃用混煤，但是由于煤的成分及燃烧性能差异较大，混煤也呈现较为复杂的燃烧特性，仅用简单的动力配煤模型计算并不能很好反映混煤的实际燃烧特性，只有通过实验研究，获得由给定煤种配制成的混煤燃烧3实验结果及分析特性变化规律，才能确保锅炉运行的经济性和安全性。本文采用热重分析方法对9种混煤的燃烧性能3．1三种单煤的燃烧性能进行了实验研究。图1为三种单煤燃烧的TG和DTG曲线。从曲线可以看出，Coall明显失重的温度最大，主要2实验条件及实验样品成分是Coall的挥发分含量最低，着火温度相对较高；2．1实验装置及

3、条件Coall的失重率几乎与Coal2重合，说明两者含灰实验中采用德国NETZSCH公司的STA409PC量较为接近，Coal3的失重率最大，含灰量最小；型同步热分析系统，对实验煤种进行了工业分析成Coal2和Coal3的失重最大峰值温度较为接近，但分测定实验和混煤燃烧实验。Coal3的失重最大峰值速率明显大于Coal2，在三工业分析实验条件：升温速率：15~C／min；工作种煤中Coall的失重最大峰值温度最大，这说明气氛：3O℃一900℃的升温过程中用氮气，流量为三种煤样中Coal3最容易着火，且燃烧反应速度4

4、0ml／min，900oC恒温15min时用氧气，流量为最大，燃烧性能最佳。40ml／min；保护气体为氮气，流量为15ml／min。燃烧实验条件：升温速率：15~C／min；工作气氛为氧气，流量为40ml／min；保护气体为氮气，流量为15ml／min。2．2实验样品本文研究的三种煤样取自华电集团贵州某发电厂，为电厂锅炉的常用煤种。实验前将煤种进行磨赫j芷，1：制，并用120目的分析筛进行筛分获得单煤煤样，分图1三种单煤的TG—DTG曲线别用Coall、Coal2和Coal3表示。各煤种的工业分3．2混煤的燃烧特

5、性分析析成分(成分基准为空气干燥基，用下标ad表示)图2为9种混煤燃烧的TG和DTG曲线。如表1所示。Coall与Coal2混合时，由于两者的成分较为接近，实验过程中将三种煤样分别两两相混，共9个三种比例的混煤失重曲线大致相同，但从曲线a上混煤煤样，进行燃烧试验，采用热重分析方法对热重也可以看出，随着Coal2比例的增大，混煤TG曲线．25．2009年第8期《贵州电力技术》(总第122期)上有明显失重的温度是提前的，这是因为Coal2的挥发分比Coall大，混煤的挥发分含量呈增大趋势，混煤的燃烧性能是得到改善的；C

6、oall与Coal3混合时，由于Coal3的燃烧性能优于Coall，随着Coal3比例的增大，混煤TG曲线有明显失重的温度提前，在DTG曲线也呈现更低峰值温度和更大的峰值速率；Coal2与Coal3混合时曲线变化趋势与Coall与(b)Coall和Coal3混煤的TG—DTG曲线Coal3混合类似(如图2)。m^～‘(c)Coal2．和Coal3混煤的TG—DTG曲线(a)Coall和Coal2混煤的TG—DTG曲线图2混煤的TG—DTG曲线3．2．1着火温度表2各混煤的着火温度汇总表着火温度是反映燃煤着火性能的主

7、要参数，其期即在着火阶段，可认为是属于化学反应动力学控数值大小可以表征燃煤着火的难易程度。本文选用制区，即由化学反应动力学因素控制反应速度，并热重分析三种确定着火温度方法⋯中的第三种，即可近似地用Arrhenius定律表达燃烧速率，即把TG曲线上发生明显失重的曲线段的切线与燃煤d￡=A‘exp(一l”)(1)脱水干燥后的平滑基线的交点所对应的温度定义为着火温度。各混煤的着火温度(如上表2)所示。式中：dw／dt为燃烧速率；A为前因子；E为活化从各混煤的着火温度看，由于各单煤的挥发分能；R为气体常数；T为颗粒温度。通

8、过对式(1)进行推导整理，可以得到燃烧特成分相差不大，各比例混煤的着火温度没有太大的差异，并且变化趋势无特别之处，但也能看出，当混性指数的定义式如式2。入较多比例的Coal3时，着火温度有明显下降，如当—(d—w—／d—t—)一—×(d—w／—d—t)一，丁-—x—tz，tlCoal2和CoM3比例由1：1变为1：2时，着火温度h式中：(dw／dt)为最大燃