一种锅炉燃用高钠煤及其混煤沾污性的测试判别方法与流程

文档序号:11197544阅读:1032来源:国知局

本发明涉及一种判别方法,尤其是涉及一种锅炉燃用高钠煤及其混煤沾污性的测试判别方法,它属于锅炉燃煤领域。



背景技术:

燃煤锅炉是火力发电机组的重要设备,锅炉选型、结构设计的重要依据就是煤种,针对煤种的特性设计出的锅炉在运行中能表现出稳定、高效、环保、适应性强的优点。我国煤炭资源分布广,煤种差异大。到2013年累计探明新疆准东煤储量2136亿吨,是新疆的四大煤田之一,也是目前中国最大的整装煤田,但以新疆准东煤为代表的的高钠煤有很大的特异性,这类煤的煤灰中氧化钙、氧化钠含量高,二氧化硅、三氧化铝含量低。一般来讲,灰中氧化钠含量高的煤具有较强的沾污性,灰造成对流受热面的沾污,沾污对锅炉危害较大,可导致锅炉出力不足、效率低、甚至无法运行,因此,针对高钠煤的锅炉,其热力指标、对流受热面的布置方式会做大幅度调整,这些调整往往会带来制造成本的增加,限制了准东煤的大规模使用。但不是所有高钠煤及其混煤都具有严重沾污性,因此准确判断高钠煤及其混煤的沾污性非常重要,以免出现误判而导致锅炉制造成本增加、运行适应性差等情况。

经过文献和试验发现,锅炉燃煤沾污与灰中氧化钠、氧化钾的释放有直接关联性,煤在燃烧时,煤中不稳定性钠、钾以气相形式释放,存在高温烟气中,遇到受热面凝结促成了沾污。

现判断煤灰沾污性主要有几个指标,诸如灰中氧化钠(na2o)含量、当量氧化钠(na2o+0.66k2o)含量、沾污指数(b/a*na2o,其中b为灰中cao、mgo、fe2o3、na2o、k2o含量之和,a为灰中sio2、al2o3、tio2含量之和)。

专利文献1:公开日为2014年07月23日,公开号为103940843a的中国专利中,公开了一种名称为“一种锅炉燃煤沾污性的测试判别方法”的发明专利。该专利提出b/a*ψmax(na2o+0.66k2o)判断煤灰沾污性。

专利文献2:公开日为2017年02月22日,公开号为104502218b的中国专利中,公开了一种名称为“一种判别煤灰沾污特性的简便方法”的发明专利。该专利提出烧结比例达到30%时对应的温度为初始烧结温度,并根据初始烧结温度判别沾污等级。

利用灰中na2o含量判断煤灰沾污性准确率最低,灰中二氧化硅、三氧化二铝属于酸性物质,这些物质对na2o有吸附(物理吸附、化学吸附)作用,也就是说当灰中二氧化硅、三氧化二铝含量高时,即使na2o含量高,煤灰的沾污性也较弱。

另外,灰中氧化钾也属于引发沾污的物质,也应该考虑进去,提出了当量氧化钠(na2o+0.66k2o)含量指标,但同样没有考虑灰中二氧化硅、三氧化二铝的影响,准确率也不高,所以利用灰中当量(na2o+0.66k2o)含量判断沾污性准确率也较低。

为进一步提高判断准确率,提出了沾污指数(b/a*na2o)的判别方法,考虑了酸性物质的影响,较单一成分判别准确率提高,但灰中氧化钠、钾有稳定性和不稳定性的,不稳定性氧化钠、钾对沾污有贡献,稳定性氧化钠、钾对沾污无贡献,因此沾污指数的准确率只是相对高。

专利文献1在沾污指数法的基础上进一步的改进,提高了指标的准确率,但试验过程繁琐,周期长,一种高钠煤至少灰化4次,每个灰化的样品都需进行灰成分分析。对于判断混煤的沾污性及选择合适的掺混比例,工作量将成倍的增加。

专利文献2较专利文献1的弊端更明显,一种高钠煤至少灰化12次,每个灰化的样品都得过筛,对于判断混煤的沾污性及选择合适的掺混比例,工作量也将成倍的增加。

判断沾污性的另一个方法就是利用试验台对煤种试烧,试烧测试最准确,但周期长、成本高,受条件限制,需要有专门的试验台,只有高效、科研单位才有,适用性有限。

综上所述,现有的判断方法要么准确率低、要么成本高、周期长、工作量大。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足,而提供一种测试方法简单快捷,成本低,准确度和分辨率高,周期短,对试验煤样沾污特性判别准确的锅炉燃用高钠煤及其混煤沾污性的测试判别方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是:该锅炉燃用高钠煤及其混煤沾污性的测试判别方法,其特征在于:包括如下步骤:

1)制备样品粉样:将待检测的样品磨制成粉,粒度小于0.2mm;

2)制灰:将粉样均匀地摊平在灰皿中,使其每平方厘米的质量不超过0.15g,将灰皿送入炉温不超过100℃的马弗炉恒温区中,关上炉门并使炉门留有15mm左右的缝隙,在不少于30min的时间内将炉温缓慢升至500℃,并在此温度下灼烧至质量变化不超过0.1%为止,以最后一次灼烧后的质量为灰分的计算依据;

3)检测:检测各灰中二氧化硅和氧化钙含量;

4)判别沾污性:对于高钠煤直接根据灰中二氧化硅和氧化钙含量的比值判定沾污特性,对于混煤可以依据掺混比例、掺混煤的灰分和灰成分计算混合后灰中二氧化硅和氧化钙含量的比值判定沾污特性。

作为优选,本发明以sio2/cao判断煤灰沾污性,灰中sio2/cao大于4时,判定为弱沾污性;当sio2/cao小于4时,判定为具有一定的沾污性,且sio2/cao越小,灰的沾污性越强。

作为优选,本发明混煤灰中sio2/cao可以通过直接检测或者根据混煤灰成分的可加和性计算得出,定义掺混煤中高钠煤的比例为c1,其它掺混样品的比例为1-c1,高钠煤灰分为a1,其它样品的灰分为a2,高钠煤灰中二氧化硅含量为w1,高钠煤灰中氧化钙含量为w2,其它样品灰中二氧化硅含量为w3,其它样品灰中氧化钙含量为w4,则混煤灰的sio2/cao=(c1*a1*w1+(1-c1)*a2*w3)/(c1*a1*w2+(1-c1)*a2*w4)。

本发明与现有技术相比,具有以下优点和效果:适用于混煤灰沾污性的判别,极大简化选择合适高钠煤掺混比例的试验过程;具有准确率高,成本低,周期短,提高了测试效率,适应性更广。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

以五彩湾煤、准东煤3、准东煤3:低钠煤=40:60、准东煤3:低钠煤:油页岩=51:40:9、准东煤3:低钠煤:油页岩=59.5:30:10.5、准东煤3:低钠煤:油页岩=68:20:12、准东煤3:低钠煤:油页岩=76.5:10:13.5、准东煤3:油页岩=85:15等锅炉燃煤对本实施例进一步说明。

实施例1

作为锅炉燃煤的五彩湾煤和准东煤3沾污性的测试方法,包括以下步骤:

1)制备样品粉样:将待检测的五彩湾煤和准东煤3磨制成粉;两种煤的粒度都小于0.2mm。

2)制灰:将两种粉样分别均匀地摊平在灰皿中,使其每平方厘米的质量不超过0.15g,将灰皿送入炉温不超过100℃的马弗炉恒温区中,关上炉门并使炉门留有15mm左右的缝隙,在不少于30min的时间内将炉温缓慢升至500℃,并在此温度下灼烧至质量变化不超过0.1%为止。

3)检测:检测五彩湾煤灰和准东煤3灰中二氧化硅和氧化钙含量,五彩湾煤灰中二氧化硅和氧化钙的含量分别为:9.68%和31.30%,准东煤3灰中二氧化硅和氧化钙的含量分别为:28.10%和19.57%。

4)判别沾污性:五彩湾煤灰中sio2/cao为0.31,远小于4,判定为沾污性很强,目前煤粉锅炉上不能单独燃用五彩湾煤,和电厂实际情况符合。准东煤3灰中sio2/cao为1.44,远小于4,判定为沾污性很强,目前煤粉锅炉上不能单独燃用准东煤3,和电厂实际情况符合。

实施例2

作为锅炉燃用的6种混煤准东煤3:低钠煤=40:60、准东煤3:低钠煤:油页岩=51:40:9、准东煤3:低钠煤:油页岩=59.5:30:10.5、准东煤3:低钠煤:油页岩=68:20:12、准东煤3:低钠煤:油页岩=76.5:10:13.5、准东煤3:油页岩=85:15沾污性的测试方法,包括如下步骤:

1)制备样品粉样:将待检测6种混煤准东煤3:低钠煤=40:60、准东煤3:低钠煤:油页岩=51:40:9、准东煤3:低钠煤:油页岩=59.5:30:10.5、准东煤3:低钠煤:油页岩=68:20:12、准东煤3:低钠煤:油页岩=76.5:10:13.5、准东煤3:油页岩=85:15都磨制成粉;六种煤的粒度都小于0.2mm。

2)制灰:将六种粉样分别均匀地摊平在灰皿中,使其每平方厘米的质量不超过0.15g,将灰皿送入炉温不超过100℃的马弗炉恒温区中,关上炉门并使炉门留有15mm左右的缝隙,在不少于30min的时间内将炉温缓慢升至500℃,并在此温度下灼烧至质量变化不超过0.1%为止。

3)检测:检测6种混煤准东煤3:低钠煤=40:60、准东煤3:低钠煤:油页岩=51:40:9、准东煤3:低钠煤:油页岩=59.5:30:10.5、准东煤3:低钠煤:油页岩=68:20:12、准东煤3:低钠煤:油页岩=76.5:10:13.5、准东煤3:油页岩=85:15灰中二氧化硅和氧化钙含量,其检测结果如下所示:

4)判别沾污性:准东煤3:低钠煤=40:60灰中sio2/cao为3.57,小于4,判定为具有一定沾污性,但和4较为接近,沾污性不强,在电厂燃用时需优化设计和加强吹灰方可安全燃用,和玛纳斯电厂实际情况符合。准东煤3:低钠煤:油页岩=51:40:9灰中sio2/cao为5.64判定为弱沾污性;准东煤3:低钠煤:油页岩=59.5:30:10.5灰中sio2/cao为10.88判定为弱沾污性;准东煤3:低钠煤:油页岩=68:20:12灰中sio2/cao为11.35判定为弱沾污性;准东煤3:低钠煤:油页岩=76.5:10:13.5灰中sio2/cao为8.46判定为弱沾污性;准东煤3:油页岩=85:15灰中sio2/cao为8.36判定为弱沾污性;这五种混煤在电厂燃用时无需特殊考虑沾污性带来的问题,和玛纳斯电厂实际运行情况符合。

通过上述阐述,本领域的技术人员已能实施。

此外,需要说明的是,本说明书中所描述的具体实施例,其零、部件的形状、所取名称等可以不同,本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化,均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。

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