一种判别半焦着火性能难易的简便方法
【专利摘要】本发明公开了一种判别半焦着火性能难易的简便方法，通过常规的工业分析测试结果，通过折算得到收到基挥发分，同时考虑煤种对挥发分的修订系数K1，最终得出能够反映半焦着火性能难易的修正挥发分指标k1Var和拟合计算的煤粉气流着火温度IT(k1Var)，同时结合煤粉气流着火温度IT与锅炉燃烧方式选取及锅炉设计等的影响，给出了半焦着火性能难易的判别标准；本发明方法通过简单的测试和计算即可得出结论，且方法简单、快捷、准确度较高，能够指导电厂燃用或者掺烧半焦。
【专利说明】
一种判别半焦着火性能难易的简便方法
技术领域
[0001] 本发明涉及判别不同半焦着火性能技术领域，具体涉及一种判别半焦着火性能难 易的简便方法，适用于国内典型半焦。
【背景技术】
[0002] 根据煤在不同转化阶段反应性的不同特点，实现煤炭分质分级转化和能量梯级利 用是最为合理的煤炭能源利用方式之一。根据《GB/T25210-2010兰炭用煤技术条件》和《GB/ T25211-2010兰炭产品技术条件》的定义，半焦(又称"兰炭"）是无黏结性或弱黏结性的高挥 发分烟煤在中低温条件下干馏热解得到的较低挥发分的固体炭质产品。
[0003] 目前全国半焦总产能已经超过1亿吨，但由于传统半焦市场需求不足导致半焦产 业面临严重的过剩局面。为了扩大半焦的应用范围，推动半焦在电站动力燃料领域的安全 高效利用是一种可行的解决之道。但锅炉燃用半焦的研究甚为缺乏。半焦为煤的衍生品，具 有燃煤的特性，又和典型的燃煤特性有所不同，尤其是燃烧特性。因此必须准确掌握半焦的 燃烧性能，才能确定半焦是否能够作为动力用煤的替代品，以及与国内典型煤种的差异，这 样在锅炉设计和实际燃用过程中根据半焦特点采取应对措施，才能保证半焦在大型煤粉炉 上的安全经济和高效燃用。
[0004] 着火性能是煤的燃烧性能的一个重要指标，与煤质有关，影响锅炉的燃烧稳定性 以及锅炉的安全和经济运行。当燃煤的着火温度高，容易引起煤粉火炬燃烧反应的连续性 不够稳定，最终导致锅炉灭火。现有的燃烧性能指标大都是针对燃煤总结得出的。
[0005] 煤的着火性能可通过工业分析进行初步判别，更为精确的是通过现场测试、和实 验室的相关燃烧试验台测试得到。从已有研究结果可见，煤质分析对煤样着火性能的判别 较为粗略，而现场测试需消耗大量的人力和物力，在实际应用过程中难度系数较大，而相对 精确较高且花费较低的测试方法就是通过实验室的相关检测设备来获得煤样的燃烧性能 指标。对于燃用半焦的电厂来说，对每一批次的半焦送至相关研究院所进行燃烧性能的测 试也较为麻烦，且需要较长的时间周期，在实际操作中难度系数较大。为了解决这一问题， 可将精度较高的实验室的燃烧性能指标和煤质分析指标进行相关性拟合，得出精度相对较 高的燃烧性能煤质分析指标，但目前此类指标大多是通过燃煤分析得到的。
[0006] 半焦作为新型的动力燃料，目前尚无全面的回归和整理，因此，建立半焦燃烧性能 的简易评价指标，对指导电厂燃用半焦具有重要的指导意义。
【发明内容】
[0007] 为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种判别半焦着火性 能难易的简便方法，该方法简单、快捷、便宜，且准确度和分辨率高，对半焦着火性能的判别 准确，和实验室的精度较高的燃烧性能指标非常接近，对电厂的安全运行的指导意义更大。
[0008] 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0009] -种判别半焦着火性能难易的简便方法，包括如下步骤：
[0010] 步骤1:按照GB 474-2008《煤样的制备方法》进行半焦样品的制备；
[0011] 步骤2:按照国标GB 474-2008《煤样的制备方法》进行半焦工业分析的测试，包括 全水分Mt、空干基水分Mad、空干基灰分A ad和空干基挥发分Vad的测试；
[0012] 步骤3:将空干基挥发分折算到收到基挥发*Var;
[0013] Var = VadX(100-Mt)/(100-Mad)
[0014] 步骤4:确定煤种修订系数K1;
[0015] 制焦原煤为烟煤，K1 = l
[0016] 制焦原煤为长焰煤，Κ1 = 1.8
[0017] 制焦原煤为褐煤，Κ1 = 2
[001 8]步骤5 :计算修订后的收到基挥发分LVar ;
[0019] KlVar = KlXVar
[0020] 步骤6:计算拟合的煤粉气流着火温度ITKiVar);
[0021] IT(KiVar) =0.4259(KiVar)2-25.433(KiVar)+838.91
[0022] 步骤7:半焦着火性能难易的判别；
[0024] 当mKir)和hVar指标的等级评价有所偏差时，以hVar指标为准；
[0025] 其中11'(1(1￥")在550°(：以下或者1(1￥"大于14.8%的半焦具有优良的燃烧性能，对 于新建半焦机组采用常规的切向和墙式燃烧方式即可，在燃用过程中燃烧稳定性不是问 题，而应该适应降低燃烧强度，以免燃烧器烧损以及炉内形成严重结渣问题;在现役锅炉上 应用时，建议优先与褐煤、烟煤和贫煤掺烧；
[0026] II^KiVar)在550-650°C之间或者1^"在8.5-14.8%之间的半焦燃烧性能良好，基 本达到国内典型烟煤和和灰分偏高的烟煤水平，对于新建半焦机组采用常规的切向和墙式 燃烧方式即可，不必过多考虑稳燃问题，采用常规烟煤锅炉燃烧器即可;在现役锅炉上应用 时，建议优先与褐煤、烟煤和贫煤掺烧；
[0027] II^KiVar)在650-750°C之间或者在1^"在4.0-8.5%之间的半焦，燃烧性能较差， 基本达到灰分较高的烟煤或者燃烧性能较好的贫煤等级，对于新建半焦机组采用常规的切 向和墙式燃烧方式即可，燃用过程中推荐采用较细的煤粉，一般通过燃烧器优化设计即可 达到稳定燃烧，为避免炉内影响严重结渣，炉内可不敷设卫燃带;在现役锅炉上应用时，建 议优先与烟煤和贫煤掺烧；
[0028] mKiVar)在750°C以上或者在1^"在4.0%以下的半焦燃烧性能较差，基本达到目 前的燃烧性能较差的贫煤或者无烟煤水平，对于新建半焦机组采用常规的切向和墙式燃烧 方式，建议敷设一定面积的卫燃带或者采用W燃烧方式。在现役锅炉上应用时，建议优先与 贫煤、无烟煤掺烧。
[0029] 将本发明的ITKiVar)与实验室的煤粉气流着火温度IT指标进行了比对，具体结果 参见下表，可见本发明得到的拟合煤粉气流着火温度和实验室测试结果的偏差都在30°C以 内，且大部分都在20°C以内，具有较高的精度。本发明方法通过电厂常规的测试和计算即可 得出结论，方法简单、快捷、准确度较高，能够指导半焦的掺烧及新建半焦锅炉的设计，对电 厂的安全运行具有指导意义。
[0030]
【具体实施方式】
[0031] 下面结合【具体实施方式】对本发明作更详细说明。
[0032] 实施例1:
[0033] 本实施例判别贺矿褐煤半焦着火性能难易的简便方法，包括如下步骤：
[0034] 步骤1:按照GB 474-2008《煤样的制备方法》进行贺矿褐煤半焦样品的制备；
[0035]步骤2:按照国标GB 474-2008《煤样的制备方法》进行贺矿褐煤半焦工业分析的测 试，包括全水分Mt、空干基水分Mad、空干基灰分Aad和空干基挥发分V ad的测试;得出胜利褐煤 半焦的工业分析数据如下：
[0036] 全水分Mt = 8.7%、空干基水分1<! = 8.01%，空干基灰分43(1=11.29%，空干基挥发 分 Vad = 8.55%;
[0037] 步骤3:将空干基挥发分折算到收到基挥发分Var，得到贺矿褐煤半焦的收到基挥发 分 Var;
[0038] Var = VadX(100-Mt)/(100-Mad) = 8.55X (100-8.7)/(100-8.01) = 8.31
[0039] 步骤4:确定煤种修订系数K1;
[0040] 贺矿褐煤半焦的制焦原煤为褐煤，Ki = 2 [0041 ]步骤5:计算修订后的收到基挥发分KiVar ;
[0042] KlVar = KlXVar = 2X8.31 = 16.62
[0043] 步骤6:计算拟合的煤粉气流着火温度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] 步骤7:半焦着火性能难易的判别；
[0048]贺矿褐煤半焦，按照上述判别应用极易着火煤种；
[0049]贺矿褐煤半焦1(以^ = 16.61%，按照上述判别同样为极易着火煤种。
[0050] 实施例2:
[0051]本实施例判别新疆长焰煤半焦着火性能难易的简便方法，包括如下步骤：
[0052]步骤1:按照GB 474-2008《煤样的制备方法》进行新疆长焰煤半焦样品的制备； [0053]步骤2:按照国标GB 474-2008《煤样的制备方法》进行新疆长焰煤半焦工业分析的 测试，包括全水分Mt、空干基水分M ad、空干基灰分Aad和空干基挥发分Vad的测试;得出新疆长 焰煤半焦的工业分析数据如下：
[0054] 全水分Mt = 6.6 %、空干基水分Mad = 6.33 %，空干基灰分Aad = 10.65 %，空干基挥发 分 Vad = 4.68%;
[0055] 步骤3:将空干基挥发分折算到收到基挥发分Var，得到新疆长焰煤半焦的收到基挥 发分Var;
[0056] Var = VadX(100-Mt)/(100-Mad)=4.68X (100-6.6)/(100-6.33)=4.67
[0057] 步骤4:确定煤种修订系数K1;
[0058] 新疆长焰煤半焦的制焦原煤为烟煤，Κ1 = 1.8
[0059] 步骤5 :计算修订后的收到基挥发分KiVar ;
[0060] KlVar = KlXVar=1.8X4.67 = 8.40
[0061 ]步骤6:计算拟合的煤粉气流着火温度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] 步骤7:半焦着火性能难易的判别；
[0066]新疆长焰煤半焦，按照上述判别应用中等着火煤种；
[0067]新疆长焰煤半焦心￥" = 8.40%，按照上述判别同样为中等着火煤种。
[0068] 实施例3:
[0069] 本实施例判别榆林烟煤低温粉末半焦着火性能难易的简便方法，包括如下步骤：
[0070] 步骤1:按照GB 474-2008《煤样的制备方法》进行榆林烟煤低温粉末半焦样品的制 备；
[0071] 步骤2:按照国标GB 474-2008《煤样的制备方法》进行榆林烟煤低温粉末半焦工业 分析的测试，包括全水分Mt、空干基水分Mad、空干基灰分Aad和空干基挥发分Vad的测试;得出 榆林烟煤低温粉末半焦的工业分析数据如下：
[0072] 全水分Mt = 11.2 %、空干基水分Mad = 7.86 %，空干基灰分Aad = 9.32 %，空干基挥 发分 Vad = 9.08%;
[0073] 步骤3:将空干基挥发分折算到收到基挥发分Var，得到新疆长焰煤半焦的收到基挥 发分Var;
[0074] Var = VadX(100-Mt)/(100-Mad) = 9.08X(100-11.2)/(100-7.86) = 8.75
[0075] 步骤4:确定煤种修订系数K1;
[0076] 榆林烟煤低温粉末半焦的制焦原煤为烟煤，K1 = 1;
[0077] 步骤5 :计算修订后的收到基挥发分LVar ;
[0078] KlVar = KlXVar=lX8.75 = 8.75
[0079] 步骤6:计算拟合的煤粉气流着火温度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]步骤7:半焦着火性能难易的判别；
[0084]榆林烟煤低温粉末半焦II^KiVar) =649°C，按照上述判别应用易着火煤种；
[0085]榆林烟煤低温粉末半焦1^￥^ = 8.49%，按照上述判别为中等着火煤种。
[0086]上述两种判别有偏差时，以1(以^指标为准，着火性能为中等。
【主权项】
1. 一种判别半焦着火性能难易的简便方法，其特征在于:包括如下步骤： 步骤1:按照GB 474-2008《煤样的制备方法》进行半焦样品的制备； 步骤2:按照国标GB 474-2008《煤样的制备方法》进行煤样工业分析的测试，包括全水 分Mt、空干基水分Mad、空干基灰分Aad和空干基挥发分Vad的测试； 步骤3:将空干基挥发分折算到收到基挥发分Var; Var = VadX (100-Mt)/(100-Mad) 步骤4:确定煤种修订系数Ki; 制焦原煤为烟煤，κ1 = 1 制焦原煤为长焰煤，κ1 = 1.8 制焦原煤为褐煤，Κ1 = 2 步骤5 :计算修订后的收到基挥发分KiVar ; KlVar = Kl X Var 步骤6:计算拟合的煤粉气流着火温度ITKiVar); IT(KlVar) =0.4259(KlVar)2-25.433(KlVar)+838.91 步骤7:半焦着火性能难易的判别;__ 等级划分 | II^KiVarrC |对应faVar 极易__IK550__kiVar>14.8_ 易__650>IT> 550__8.5<kiVdaf < 14.8_ 中等__750>IT> 650__4<kiVar <8.5_ 难__IT > 750__klVarf<4_ 当ITKiVar)和hVar指标的等级评价有所偏差时，以hVar指标为准； 其中1!'(1^")在550°(：以下或者1(1￥"大于14.8%的半焦具有优良的燃烧性能，对于新 建半焦机组采用常规的切向和墙式燃烧方式即可，在燃用过程中燃烧稳定性不是问题，而 应该适应降低燃烧强度，以免燃烧器烧损以及炉内形成严重结渣问题;在现役锅炉上应用 时，建议优先与褐煤、烟煤和贫煤掺烧； II^KWr)在550-650°C之间或者1(以"在8.5-14.8%之间的半焦燃烧性能良好，基本达 到国内典型烟煤和和灰分偏高的烟煤水平，对于新建半焦机组采用常规的切向和墙式燃烧 方式即可，不必过多考虑稳燃问题，采用常规烟煤锅炉燃烧器即可；在现役锅炉上应用时， 建议优先与褐煤、烟煤和贫煤掺烧； IT (KiVar)在650-750 °C之间或者在1(以虹在4 · 0-8 · 5 %之间的半焦，燃烧性能较差，基本 达到灰分较高的烟煤或者燃烧性能较好的贫煤等级，对于新建半焦机组采用常规的切向和 墙式燃烧方式即可，燃用过程中推荐采用较细的煤粉，一般通过燃烧器优化设计即可达到 稳定燃烧，为避免炉内影响严重结渣，炉内可不敷设卫燃带;在现役锅炉上应用时，建议优 先与烟煤和贫煤掺烧； ITKiVar)在750°C以上或者在1(以"在4.0%以下的半焦燃烧性能较差，基本达到目前的 燃烧性能较差的贫煤或者无烟煤水平，对于新建半焦机组采用常规的切向和墙式燃烧方 式，建议敷设一定面积的卫燃带或者采用W燃烧方式;在现役锅炉上应用时，建议优先与贫 煤、无烟煤掺烧。
【文档编号】G01N33/22GK105866374SQ201610207342
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】姚伟, 刘家利, 杨忠灿, 王志超, 方顺利
【申请人】西安热工研究院有限公司