一種判別半焦著火性能難易的簡便方法
【專利摘要】本發明公開了一種判別半焦著火性能難易的簡便方法，通過常規的工業分析測試結果，通過折算得到收到基揮發分，同時考慮煤種對揮發分的修訂系數K1，最終得出能夠反映半焦著火性能難易的修正揮發分指標k1Var和擬合計算的煤粉氣流著火溫度IT(k1Var)，同時結合煤粉氣流著火溫度IT與鍋爐燃燒方式選取及鍋爐設計等的影響，給出了半焦著火性能難易的判別標準；本發明方法通過簡單的測試和計算即可得出結論，且方法簡單、快捷、準確度較高，能夠指導電廠燃用或者摻燒半焦。
【專利說明】
一種判別半焦著火性能難易的簡便方法
技術領域
[0001] 本發明涉及判別不同半焦著火性能技術領域，具體涉及一種判別半焦著火性能難 易的簡便方法，適用于國內典型半焦。
【背景技術】
[0002] 根據煤在不同轉化階段反應性的不同特點，實現煤炭分質分級轉化和能量梯級利 用是最為合理的煤炭能源利用方式之一。根據《GB/T25210-2010蘭炭用煤技術條件》和《GB/ T25211-2010蘭炭產品技術條件》的定義，半焦(又稱"蘭炭"）是無黏結性或弱黏結性的高揮 發分煙煤在中低溫條件下干餾熱解得到的較低揮發分的固體炭質產品。
[0003] 目前全國半焦總產能已經超過1億噸，但由于傳統半焦市場需求不足導致半焦產 業面臨嚴重的過剩局面。為了擴大半焦的應用范圍，推動半焦在電站動力燃料領域的安全 高效利用是一種可行的解決之道。但鍋爐燃用半焦的研究甚為缺乏。半焦為煤的衍生品，具 有燃煤的特性，又和典型的燃煤特性有所不同，尤其是燃燒特性。因此必須準確掌握半焦的 燃燒性能，才能確定半焦是否能夠作為動力用煤的替代品，以及與國內典型煤種的差異，這 樣在鍋爐設計和實際燃用過程中根據半焦特點采取應對措施，才能保證半焦在大型煤粉爐 上的安全經濟和高效燃用。
[0004] 著火性能是煤的燃燒性能的一個重要指標，與煤質有關，影響鍋爐的燃燒穩定性 以及鍋爐的安全和經濟運行。當燃煤的著火溫度高，容易引起煤粉火炬燃燒反應的連續性 不夠穩定，最終導致鍋爐滅火。現有的燃燒性能指標大都是針對燃煤總結得出的。
[0005] 煤的著火性能可通過工業分析進行初步判別，更為精確的是通過現場測試、和實 驗室的相關燃燒試驗臺測試得到。從已有研究結果可見，煤質分析對煤樣著火性能的判別 較為粗略，而現場測試需消耗大量的人力和物力，在實際應用過程中難度系數較大，而相對 精確較高且花費較低的測試方法就是通過實驗室的相關檢測設備來獲得煤樣的燃燒性能 指標。對于燃用半焦的電廠來說，對每一批次的半焦送至相關研究院所進行燃燒性能的測 試也較為麻煩，且需要較長的時間周期，在實際操作中難度系數較大。為了解決這一問題， 可將精度較高的實驗室的燃燒性能指標和煤質分析指標進行相關性擬合，得出精度相對較 高的燃燒性能煤質分析指標，但目前此類指標大多是通過燃煤分析得到的。
[0006] 半焦作為新型的動力燃料，目前尚無全面的回歸和整理，因此，建立半焦燃燒性能 的簡易評價指標，對指導電廠燃用半焦具有重要的指導意義。
【發明內容】
[0007] 為了克服上述現有技術存在的缺點，本發明的目的在于提供一種判別半焦著火性 能難易的簡便方法，該方法簡單、快捷、便宜，且準確度和分辨率高，對半焦著火性能的判別 準確，和實驗室的精度較高的燃燒性能指標非常接近，對電廠的安全運行的指導意義更大。
[0008] 為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：
[0009] -種判別半焦著火性能難易的簡便方法，包括如下步驟：
[0010] 步驟1:按照GB 474-2008《煤樣的制備方法》進行半焦樣品的制備；
[0011] 步驟2:按照國標GB 474-2008《煤樣的制備方法》進行半焦工業分析的測試，包括 全水分Mt、空干基水分Mad、空干基灰分A ad和空干基揮發分Vad的測試；
[0012] 步驟3:將空干基揮發分折算到收到基揮發*Var;
[0013] Var = VadX(100-Mt)/(100-Mad)
[0014] 步驟4:確定煤種修訂系數K1;
[0015] 制焦原煤為煙煤，K1 = l
[0016] 制焦原煤為長焰煤，Κ1 = 1.8
[0017] 制焦原煤為褐煤，Κ1 = 2
[001 8]步驟5 :計算修訂后的收到基揮發分LVar ;
[0019] KlVar = KlXVar
[0020] 步驟6:計算擬合的煤粉氣流著火溫度ITKiVar);
[0021] IT(KiVar) =0.4259(KiVar)2-25.433(KiVar)+838.91
[0022] 步驟7:半焦著火性能難易的判別；
[0024] 當mKir)和hVar指標的等級評價有所偏差時，以hVar指標為準；
[0025] 其中11'(1(1￥")在550°(：以下或者1(1￥"大于14.8%的半焦具有優良的燃燒性能，對 于新建半焦機組采用常規的切向和墻式燃燒方式即可，在燃用過程中燃燒穩定性不是問 題，而應該適應降低燃燒強度，以免燃燒器燒損以及爐內形成嚴重結渣問題;在現役鍋爐上 應用時，建議優先與褐煤、煙煤和貧煤摻燒；
[0026] II^KiVar)在550-650°C之間或者1^"在8.5-14.8%之間的半焦燃燒性能良好，基 本達到國內典型煙煤和和灰分偏高的煙煤水平，對于新建半焦機組采用常規的切向和墻式 燃燒方式即可，不必過多考慮穩燃問題，采用常規煙煤鍋爐燃燒器即可;在現役鍋爐上應用 時，建議優先與褐煤、煙煤和貧煤摻燒；
[0027] II^KiVar)在650-750°C之間或者在1^"在4.0-8.5%之間的半焦，燃燒性能較差， 基本達到灰分較高的煙煤或者燃燒性能較好的貧煤等級，對于新建半焦機組采用常規的切 向和墻式燃燒方式即可，燃用過程中推薦采用較細的煤粉，一般通過燃燒器優化設計即可 達到穩定燃燒，為避免爐內影響嚴重結渣，爐內可不敷設衛燃帶;在現役鍋爐上應用時，建 議優先與煙煤和貧煤摻燒；
[0028] mKiVar)在750°C以上或者在1^"在4.0%以下的半焦燃燒性能較差，基本達到目 前的燃燒性能較差的貧煤或者無煙煤水平，對于新建半焦機組采用常規的切向和墻式燃燒 方式，建議敷設一定面積的衛燃帶或者采用W燃燒方式。在現役鍋爐上應用時，建議優先與 貧煤、無煙煤摻燒。
[0029] 將本發明的ITKiVar)與實驗室的煤粉氣流著火溫度IT指標進行了比對，具體結果 參見下表，可見本發明得到的擬合煤粉氣流著火溫度和實驗室測試結果的偏差都在30°C以 內，且大部分都在20°C以內，具有較高的精度。本發明方法通過電廠常規的測試和計算即可 得出結論，方法簡單、快捷、準確度較高，能夠指導半焦的摻燒及新建半焦鍋爐的設計，對電 廠的安全運行具有指導意義。
[0030]
【具體實施方式】
[0031] 下面結合【具體實施方式】對本發明作更詳細說明。
[0032] 實施例1:
[0033] 本實施例判別賀礦褐煤半焦著火性能難易的簡便方法，包括如下步驟：
[0034] 步驟1:按照GB 474-2008《煤樣的制備方法》進行賀礦褐煤半焦樣品的制備；
[0035]步驟2:按照國標GB 474-2008《煤樣的制備方法》進行賀礦褐煤半焦工業分析的測 試，包括全水分Mt、空干基水分Mad、空干基灰分Aad和空干基揮發分V ad的測試;得出勝利褐煤 半焦的工業分析數據如下：
[0036] 全水分Mt = 8.7%、空干基水分1<! = 8.01%，空干基灰分43(1=11.29%，空干基揮發 分 Vad = 8.55%;
[0037] 步驟3:將空干基揮發分折算到收到基揮發分Var，得到賀礦褐煤半焦的收到基揮發 分 Var;
[0038] Var = VadX(100-Mt)/(100-Mad) = 8.55X (100-8.7)/(100-8.01) = 8.31
[0039] 步驟4:確定煤種修訂系數K1;
[0040] 賀礦褐煤半焦的制焦原煤為褐煤，Ki = 2 [0041 ]步驟5:計算修訂后的收到基揮發分KiVar ;
[0042] KlVar = KlXVar = 2X8.31 = 16.62
[0043] 步驟6:計算擬合的煤粉氣流著火溫度ITKiVar);
[0044] IT(KiVar)=0.4259(KiVar)2-25.433(KiVar)+838.91
[0045] =0 · 4259 X 16 · 62 X 16 · 62-25 · 433 X 16 · 62+838 · 91 = 534
[0046] 步驟7:半焦著火性能難易的判別；
[0048]賀礦褐煤半焦，按照上述判別應用極易著火煤種；
[0049]賀礦褐煤半焦1(以^ = 16.61%，按照上述判別同樣為極易著火煤種。
[0050] 實施例2:
[0051]本實施例判別新疆長焰煤半焦著火性能難易的簡便方法，包括如下步驟：
[0052]步驟1:按照GB 474-2008《煤樣的制備方法》進行新疆長焰煤半焦樣品的制備； [0053]步驟2:按照國標GB 474-2008《煤樣的制備方法》進行新疆長焰煤半焦工業分析的 測試，包括全水分Mt、空干基水分M ad、空干基灰分Aad和空干基揮發分Vad的測試;得出新疆長 焰煤半焦的工業分析數據如下：
[0054] 全水分Mt = 6.6 %、空干基水分Mad = 6.33 %，空干基灰分Aad = 10.65 %，空干基揮發 分 Vad = 4.68%;
[0055] 步驟3:將空干基揮發分折算到收到基揮發分Var，得到新疆長焰煤半焦的收到基揮 發分Var;
[0056] Var = VadX(100-Mt)/(100-Mad)=4.68X (100-6.6)/(100-6.33)=4.67
[0057] 步驟4:確定煤種修訂系數K1;
[0058] 新疆長焰煤半焦的制焦原煤為煙煤，Κ1 = 1.8
[0059] 步驟5 :計算修訂后的收到基揮發分KiVar ;
[0060] KlVar = KlXVar=1.8X4.67 = 8.40
[0061 ]步驟6:計算擬合的煤粉氣流著火溫度ITKiVar);
[0062] IT(KiVar) =0.4259(KiVar)2-25.433(KiVar)+838.91
[0063] =0.4259 X 18.4 X 8.4-25.433 X 8.4+838.91 =655
[0064] 步驟7:半焦著火性能難易的判別；
[0066]新疆長焰煤半焦，按照上述判別應用中等著火煤種；
[0067]新疆長焰煤半焦心￥" = 8.40%，按照上述判別同樣為中等著火煤種。
[0068] 實施例3:
[0069] 本實施例判別榆林煙煤低溫粉末半焦著火性能難易的簡便方法，包括如下步驟：
[0070] 步驟1:按照GB 474-2008《煤樣的制備方法》進行榆林煙煤低溫粉末半焦樣品的制 備；
[0071] 步驟2:按照國標GB 474-2008《煤樣的制備方法》進行榆林煙煤低溫粉末半焦工業 分析的測試，包括全水分Mt、空干基水分Mad、空干基灰分Aad和空干基揮發分Vad的測試;得出 榆林煙煤低溫粉末半焦的工業分析數據如下：
[0072] 全水分Mt = 11.2 %、空干基水分Mad = 7.86 %，空干基灰分Aad = 9.32 %，空干基揮 發分 Vad = 9.08%;
[0073] 步驟3:將空干基揮發分折算到收到基揮發分Var，得到新疆長焰煤半焦的收到基揮 發分Var;
[0074] Var = VadX(100-Mt)/(100-Mad) = 9.08X(100-11.2)/(100-7.86) = 8.75
[0075] 步驟4:確定煤種修訂系數K1;
[0076] 榆林煙煤低溫粉末半焦的制焦原煤為煙煤，K1 = 1;
[0077] 步驟5 :計算修訂后的收到基揮發分LVar ;
[0078] KlVar = KlXVar=lX8.75 = 8.75
[0079] 步驟6:計算擬合的煤粉氣流著火溫度ITKiVar);
[0080] IT(KiVar) =0.4259(KiVar)2-25.433(KiVar)+838.91
[0081 ] =0.4259 X 8.75 X 8.75-25.433 X 8.75+838.91 =649
[0082]步驟7:半焦著火性能難易的判別；
[0084]榆林煙煤低溫粉末半焦II^KiVar) =649°C，按照上述判別應用易著火煤種；
[0085]榆林煙煤低溫粉末半焦1^￥^ = 8.49%，按照上述判別為中等著火煤種。
[0086]上述兩種判別有偏差時，以1(以^指標為準，著火性能為中等。
【主權項】
1. 一種判別半焦著火性能難易的簡便方法，其特征在于:包括如下步驟： 步驟1:按照GB 474-2008《煤樣的制備方法》進行半焦樣品的制備； 步驟2:按照國標GB 474-2008《煤樣的制備方法》進行煤樣工業分析的測試，包括全水 分Mt、空干基水分Mad、空干基灰分Aad和空干基揮發分Vad的測試； 步驟3:將空干基揮發分折算到收到基揮發分Var; Var = VadX (100-Mt)/(100-Mad) 步驟4:確定煤種修訂系數Ki; 制焦原煤為煙煤，κ1 = 1 制焦原煤為長焰煤，κ1 = 1.8 制焦原煤為褐煤，Κ1 = 2 步驟5 :計算修訂后的收到基揮發分KiVar ; KlVar = Kl X Var 步驟6:計算擬合的煤粉氣流著火溫度ITKiVar); IT(KlVar) =0.4259(KlVar)2-25.433(KlVar)+838.91 步驟7:半焦著火性能難易的判別;__ 等級劃分 | II^KiVarrC |對應faVar 極易__IK550__kiVar>14.8_ 易__650>IT> 550__8.5<kiVdaf < 14.8_ 中等__750>IT> 650__4<kiVar <8.5_ 難__IT > 750__klVarf<4_ 當ITKiVar)和hVar指標的等級評價有所偏差時，以hVar指標為準； 其中1!'(1^")在550°(：以下或者1(1￥"大于14.8%的半焦具有優良的燃燒性能，對于新 建半焦機組采用常規的切向和墻式燃燒方式即可，在燃用過程中燃燒穩定性不是問題，而 應該適應降低燃燒強度，以免燃燒器燒損以及爐內形成嚴重結渣問題;在現役鍋爐上應用 時，建議優先與褐煤、煙煤和貧煤摻燒； II^KWr)在550-650°C之間或者1(以"在8.5-14.8%之間的半焦燃燒性能良好，基本達 到國內典型煙煤和和灰分偏高的煙煤水平，對于新建半焦機組采用常規的切向和墻式燃燒 方式即可，不必過多考慮穩燃問題，采用常規煙煤鍋爐燃燒器即可；在現役鍋爐上應用時， 建議優先與褐煤、煙煤和貧煤摻燒； IT (KiVar)在650-750 °C之間或者在1(以虹在4 · 0-8 · 5 %之間的半焦，燃燒性能較差，基本 達到灰分較高的煙煤或者燃燒性能較好的貧煤等級，對于新建半焦機組采用常規的切向和 墻式燃燒方式即可，燃用過程中推薦采用較細的煤粉，一般通過燃燒器優化設計即可達到 穩定燃燒，為避免爐內影響嚴重結渣，爐內可不敷設衛燃帶;在現役鍋爐上應用時，建議優 先與煙煤和貧煤摻燒； ITKiVar)在750°C以上或者在1(以"在4.0%以下的半焦燃燒性能較差，基本達到目前的 燃燒性能較差的貧煤或者無煙煤水平，對于新建半焦機組采用常規的切向和墻式燃燒方 式，建議敷設一定面積的衛燃帶或者采用W燃燒方式;在現役鍋爐上應用時，建議優先與貧 煤、無煙煤摻燒。
【文檔編號】G01N33/22GK105866374SQ201610207342
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月5日
【發明人】姚偉, 劉家利, 楊忠燦, 王志超, 方順利
【申請人】西安熱工研究院有限公司