对混煤燃烧特性的研究
混煤掺混方式对其燃烧特性的影响研究
第25卷第2期电站系统工程V ol.25 No.2 2009年3月Power System Engineering 13 文章编号：1005-006X(2009)02-0013-03混煤掺混方式对其燃烧特性的影响研究*默会龙1刘亮1白晓玲2朱光明3王艳1高颖佳1（1.长沙理工大学，2.中国石油独山子石化热电厂，3.湖南省电力公司试验研究院）摘要：利用热重天平对燃烧性能相差较大的巩义金鼎煤和平煤天安煤及其混煤燃烧性能进行热重分析，对两种不同的掺混方式得到的混煤进行实验，分析了两种掺混方式下的混煤着火温度、燃尽温度，并对混煤的可燃性指数Cb、综合燃烧特性指数S、稳燃指数G 进行了对比。
结果表明：在相同升温速率、质量比的情况下，掺混磨制好的单煤粉获得混合煤粉的方式同掺混原煤后进行磨制获得混合煤粉的方式相比，其各项着火特性、燃烧特性都有改善。
关键词：掺混方式；燃烧特性；热重分析；混煤中图分类号：TK124 文献标识码：AStudy on Effect of Blended Coal Way on Blended Coal Combustion CharacteristicsMO Hui-long, LIU Liang, BAI Xiao-ling, et al.Abstract: Thermogravimetric tests of Gongyijinding and Pingmeitianan and the blended coal have been carried out. The influence of the variation of experimental curves on the ignition and combustion characteristics of the blended coal on the different blended way is discussed. Different ways of blend methods, which the one is blended the pulverized coal that obtained by grinded the single parent coals, the other is blended the two parent coals then to grinded them in order to obtain the blended coal, was described in this paper. The parameters of flammability index C b, combustion stabilized G, comprehensive discrimination index S were used to evaluate the different blended coal. The result shows that, under the same heating up rate and the same mass, the ignition characteristics and the combustion characteristics of the first method are better than the second method.Key words: blended coal way; combustion characteristics; thermogravimetric analysis; blended coal随着我国国民经济的快速发展，煤的消耗量日益增加，加上运输困难、煤矿分布不均等因素，许多电站锅炉有燃用混煤的倾向。
600MW超临界锅炉混煤燃烧试验研究
３ ２种 煤 质 的 热 重 分 析
为 了解 ２种煤 质 的基本 燃 烧 特性 ， 在热 重 分 析
步发展提供参考和借鉴 。
试验 台上 对 ２种煤 质 分 别 进行 了分 析 ， 析 结 果 见 分
２ 设备概况及煤质分析
该锅 炉是 三井 巴布科 克 能源 公 司生产 的 ＭＢ一 １４ ２ ． ９４— ４ ７—５ １５９型 超 临 界 直 流 锅 炉 ， 单 炉 ７／ ６ 为 膛 、 次再 热 、 衡通 风 、 天 布 置 、 一 平 露 固态排 渣 、 钢 全 构 架 、 悬 吊结 构 兀 形 锅 炉 。锅 炉燃 烧 方 式 为 前 、 全
幅度调整煤粉细度使煤粉颗粒变粗 ， 同时要减弱燃 烧器二次风旋流强度使其接近直流气流。在这种工 况下 ， 基本 可 以保证 燃烧 器 的安全 ， 锅炉 效率 明显 但 降低 ， 飞灰可燃物 的质量分数从掺烧前 的 ３ ％升 至 ７ 已不能满足经济运行 的要求 。因此 ， ％， 对该锅炉 来讲 ， 采用炉 前预混 方式 掺烧 烟煤 比例 的上 限在 ４ ％左 右 ， 好 控制 在 ３ ％ 以下 。 ０ 最 ０
（） ３ 采用炉前预混方式掺烧 ４ ％烟煤 ， ０ 需要对 锅 炉 进行 更大 幅度 的调 整 ， 时调 整 的主 要 目的是 这 保证锅炉及 附属设备 的安全性 （ 特别是燃烧器的安
全性） 。试 验结 果 表 明 ， 防止 燃 烧 器烧 损 ， 须 大 为 必
前预混掺烧 ３ ％烟煤 、 ０ 炉前预混掺烧 ４ ％烟煤和分 ０ 磨单烧掺烧 ５ ％烟煤 。 ０
ｐ
赠
５ 采用分磨燃 烧方式掺烧
炉 前 预混 掺 烧 试 验结 束 后 ， 开始 进 行 分 磨单 烧 烟 煤 试 验 。在 试 验 期 间 ， 持 锅 炉 负 荷 大 于 ９ ％ 保 ０
污泥及其与煤混合物燃烧特性研究
东南大学硕士学位论文污泥及其与煤混合物燃烧特性研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：热能工程指导教师：***20040301摘要随着我国经济的快速发展和人口的日益增加，各种污水污泥的产量越来越大，已成为一个不容忽视的严重污染源。
近几年来环保问题一直是人们关注的焦点，如何清洁、高效、合理地处置污水污泥已引起了人们的高度重视，面以焚烧的方式回收能源更是以其独特的优势成为最佳选择之一。
污水污泥热值低、成分复杂，与煤等常规燃料有很大区别。
本文的工作是江苏省“十五”社会发展项目“城市污泥流化床焚烧及能量回收技术研究”中的一部分，主要研究污泥及其与煤混合物的热解特性、熔融特性及燃烧特’｜生。
在热重天平上，对污泥及其与煤混合物在氮气氛围下的热解特性进行了研究。
通过对试样热重曲线的详细分析．揭示了污泥、煤及其两者混合物热解特性的异同，分析了升温速率和掺混比等因素对混台试样热解特－｜生的影响。
首次提出了挥发分综合释放特性指数，给出了相关反应机理并求解了动力学参数。
研究发现污泥和煤混合热解时相互之间的作用可以忽略。
首次测定了煤灰和污泥灰在不同混合比下的熔融性特征温度，测试结果表明随着污泥灰比例的增大，混合试样的灰熔点逐渐下降，但是由于存在低温共熔现象，不按线性关系变化。
采用热重分析法对污泥及其与煤混合物的着火温度、活化能及综合燃烧特性等参数进行了研究。
试验结果表明，混合试样和煤相比其活化性能得到了提高，着火温度提前，综合燃烧性能下降。
在混燃过程中，煤和污泥基本上保持了各自的挥发分析出特性，煤的燃烧表现得更为明显。
通过污泥与煤在循环流化床热态试验台上的混烧试验，获得了一批具有一定工程应用价值的试验结果。
研究表明：将高水分污泥和煤按适当比例在循环流化床中混烧是可行的：随着污泥掺烧比例的增大，燃烧效率随之下降，ＮＯ。
排放浓度下降，而Ｎ２０的排放浓度先是减少，后迅速上升；随着ＣａＪＳ摩尔比的增大，ｓＯ，的排放浓度呈下降趋势；随着过量空气系数的适量增大，燃烧效率逐渐提高并渐趋平稳，ＮＯ、，Ｎ２０和ｓ０２的排放浓度均呈增加趋势：随着二次风率的增加，燃烧效率提高，ＮＯ，和Ｎ２０的排放浓度呈下降趋势，而ｓ０２的排放浓度呈现出上升趋势。
混煤燃烧结渣性研究
混煤燃烧结渣性研究郭延红1，2胡志凯1赵怡兴1刘艳妮1（1.延安大学化工学院，陕西省延安市，716000；2.陕西省化学反应工程重点实验室，陕西省延安市，716000）摘要利用结渣性测定仪对陕北地区的3种煤样及不同比例混合后混煤的结渣性进行测定，利用X射线衍射分析对混煤煤灰的矿物组成进行分析，并考察了空气流量及混合比例对结渣率的影响。
研究结果表明，易结渣煤与结渣严重的煤混合可以显著降低易结渣煤的结渣率。
同单种煤的结渣特性一样，混煤的结渣率不仅取决于煤灰组成，同样与燃烧的外部条件有关。
关键词混煤结渣性结渣指标影响因素中图分类号TK11文献标识码AStudy on the slagging property of mixed coal combustionGuo Yanhong1，2，Hu Zhikai1，Zhao Yixing1，Liu Yanni1（1.Department of Chemistry and Chemical Engineering，Yan a n University，Yan a n，Shaanxi716000，China；2.Shaanxi Key Laboratory of Chemical Reaction Engineering，Yan a n University，Yan a n，Shaanxi716000，China）Abstract The slagging ability of three coal samples and mixed coal with different proportions in Northern Shaanxi was deter⁃mined by slagging tester，and the mineral composition of mixed coal ashes were analyzed by X-ray diffraction analysis，and the influ⁃ence of air flow rate and mixing ratio on slagging rate was investigated.The results showed that the slagging rate of easily slagged coal can be significantly reduced by being mixed with heavily slagged coal.Like the slagging characteristics of single coal sample，the slagging rate of mixed coal depends not only on the composition of coal ash，but also on the external conditions of combustion.Key words mixed coal，slagging property，slagging index，influence factor受到燃烧煤种的限制，燃用混煤的电站锅炉越来越多，由此造成的结渣问题日益突出，严重影响到电站锅炉系统的安全正常运行［1］。
混煤燃烧特性试验研究的开题报告
混煤燃烧特性试验研究的开题报告【摘要】混煤燃烧是指将两种或多种不同种类的煤混合燃烧，其燃烧特性与单一种煤的燃烧特性具有明显的差异。
本文通过对混煤燃烧特性试验进行研究，旨在探究混煤燃烧的机理及其对环境的影响，并为相关工程应用提供依据。
【关键词】混煤燃烧；燃烧特性；污染物排放；环境影响一、研究背景及意义混煤燃烧是指将不同种类的煤混合燃烧，其燃烧特性与单一种煤的燃烧特性具有明显的差异。
由于混煤燃烧使得热值不稳定、挥发分和灰分的含量不同，导致燃烧过程中温度分布、氧气流量、燃料分布等参数难以控制，使得混煤燃烧的环境影响和排放物变化值得研究。
随着工业化进程的加速和能源问题的日益突出，混煤燃烧成为一种广泛存在的燃烧形式。
混煤燃烧的研究，可以为燃烧工程提供科学的方法和技术支持，从而更好地实现能源的高效利用。
此外，混煤燃烧排放的污染物也对环境带来一定的影响，因此对混煤燃烧的污染物排放及处理方法的研究，将有助于环境保护和可持续发展。
二、研究内容和方法本研究将对混煤燃烧的燃烧特性进行深入探究。
具体来说，研究工作主要包括以下几个方面：1. 混煤燃烧的基本情况分析：通过对国内外相关文献的综述，了解混煤燃烧的研究现状、发展趋势和存在问题，为后续实验研究提供依据。
2. 混煤燃烧的燃烧特性试验：选取不同比例的煤粉进行混合燃烧试验，测定燃烧过程中温度、烟气成分、排放物等指标，并对不同混煤比例的燃烧过程进行对比分析。
3. 混煤燃烧的影响因素分析：通过对实验数据的统计和分析，确定影响混煤燃烧燃烧特性的因素，并提出相应的控制策略。
4. 混煤燃烧的环境影响评价：通过测量混煤燃烧排放物质的成分、浓度等指标，对其环境影响进行评价，并提出相应的治理方案。
三、预期成果及其应用价值本研究拟通过对混煤燃烧特性试验的系统研究，探究混煤燃烧的机理及其对环境的影响，预计将取得以下成果：1. 混煤燃烧特性试验数据的积累，为混煤燃烧的控制及优化提供科学的理论基础和技术支持。
煤粉大比例掺混不同生物质的混燃特性研究
煤粉大比例掺混不同生物质的混燃特性研究摘要：可再生能源生物质清洁低碳、易于获取、利于着火，含硫、氮量少且属于碳中性物质，但其能量密度低。
在煤粉中大比例掺混生物质（生物质/煤粉质量比大于5∶5）可有效改善煤粉着火特性，碳排放水平接近燃烧天然气，且污染物排放显著降低，进而达到节能减排目的。
目前研究主要集中在低掺混比例（小于5∶5）下生物质与煤粉的混燃特性，针对北方常见的玉米秸秆、稻杆和玉米芯等生物质与煤粉在大掺混比例下的燃烧特性，尚有待深入。
笔者利用热重分析技术分别研究了煤粉与不同生物质种类（玉米秸秆、稻杆及玉米芯）在不同掺混比例下（5∶5、6∶4、7∶3和8∶2）的混燃特性，分析生物质种类和掺混比例对混合燃料的着火温度、燃尽温度、交互反应以及燃烧特性指数等的影响，确定了不同生物质的最佳掺混比例。
结果表明：掺混比例对混合样品失重曲线的影响从大到小依次为玉米秸秆、玉米芯和稻杆。
随掺混比例增加，第1阶段最大质量变化速率逐渐增大且燃烧进程前移，第2阶段则逐渐减小，这是由于挥发分相对增加且焦炭相对减少的原因。
混合样品的着火温度和燃尽温度比纯煤粉分别下降约100和60℃。
随掺混比例的增加，玉米芯着火温度逐渐减小，玉米秸秆和稻杆则先减小后增大，且均在7∶3时达到最小；燃尽温度均呈现下降趋势，下降幅度由大到小分别为玉米芯、稻杆和玉米秸秆。
玉米秸秆和稻杆在8∶2时燃尽性能较差。
混合样品发生不同程度的交互作用，该交互作用正是生物质的促进和抑制的协同作用，使3种生物质均在5∶5时对煤粉燃烧抑制作用大；玉米秸秆和稻杆在7∶3时、玉米芯在6∶4、8∶2时促进作用大。
同时，3种生物质的燃烧特性指数远大于煤粉，随掺混比例的增大，玉米芯的燃烧特性指数变化最大并在8∶2时达到最大值，6∶4和7∶3时几乎相同；稻杆的变化最小且在7∶3时达到最大值；玉米秸秆在7∶3和8∶2时几乎相同并达到最大值。
小范围改变掺混比例时，燃烧特性指数变化不大。
混煤燃烧特性的热重试验研究
对于燃烧性能相差较大的无烟煤与烟煤或褐 煤掺混燃烧时, 最大失重速率有较大幅度的减小, 远小于单一煤种的最大失重速率, 在掺混比为
越好。H F 值随掺混比的变化规律示于图 11。
图 11 不同掺混比下煤样 H F 值变化曲线
由图 11 可以看出: 对于燃烧性能相差较大的 煤种掺混燃烧, 如无烟煤与烟煤或褐煤掺烧, 在以 燃烧无烟煤为主 (无烟煤占比例大于 50% ) 时, H F 指数随易燃煤比例的增加而增加, 说明煤样 在着火后燃烧速度下降, 不易形成较高的燃烧温 度, 燃尽性可能会下降, 甚至比无烟煤的燃尽性能 还差。
表 1 试验煤样的工业分析
水份 (M ) %
灰份V , ad)
%
固定碳 高位发热量
(F c, ad) (Q g r, ad)
%
M J kg
褐煤
5. 61 31. 52
38. 2
30. 28
21. 21
烟煤
2. 83 34. 66 30. 29 32. 67
19. 93
无烟煤 0. 78 26. 19 9. 42 63. 61 24. 84
笔者对 1 种烟煤、1 种无烟煤和 1 种褐煤的 混煤进行了热天平试验。 由于活化能是反应物分 子由初始稳定状态为活化分子所需吸收的能量, 因此煤的活化能比着火温度更能从本质上描述煤 的着火性能。 本文对不同掺混比下混煤的活化能 进行求解, 根据活化能及着火温度随掺混比的变 化规律, 对混煤的着火特性进行了分析; 此外, 根 据试验数据, 并考虑活化能的意义, 提出反映煤燃 烧速度的燃烧指数 H F , 并利用 H F 对混煤燃烧的 稳定性和燃尽性能进行了研究。
无烟煤与贫煤混煤燃烧和NO_x排放特性的实验研究
无烟煤与贫煤混煤燃烧和 NO x 排放特性的实验研究方立军1 ,高正阳2 ,阎维平2 ,惠世恩1摘 要 :利用热天平和小型煤粉燃烧实验台对无烟煤 、贫煤及其三种配比混煤的燃烧特性 、不同配风下 NO x 的生成规 律和燃尽特性进行了实验研究 。
通过对试验数据的整理和 分析 ,认为无烟煤与贫煤在燃烧性能上略有差异 ,混煤的燃 烧特性介于两者之间 ,合适的选取过量空气系数可实现不同 掺烧比无烟煤与贫煤混煤高效低 NO 燃烧 。
并针对三种掺 烧比的混煤提出了其高效低污染燃烧的过量空气系数范围 , 为燃用上述混煤的电厂经济清洁运行提供一些参考数据 。
煤粉燃烧试验台是模拟电厂锅炉炉内燃烧工况 的试验设备 。
该试验台的额定给粉量为 20 kg/ h ,炉 膛内径为 300 mm ,高 2 580 mm ,垂直布置 ,燃烧器为 旋流式 。
配有数据记录和控制系统 、燃烧系统 、冷却 烟气系统和旋风分离系统 。
图 1 为煤粉燃烧试验台 的系统示意图 。
图中 1 号～6 号为沿炉膛纵向自上 而下六个测孔 。
关 键 词 :无烟煤与贫煤混煤 ;燃烧特性 ;NO 排放 ;燃尽特性 中图分类号 : T Q354 ; X 705文献标识码 :A1 引 言近年来 ,煤燃烧过程中产生的氮氧化物对大气 的污染问题越来越引起人们的重视 。
电站锅炉的 NO x 排放量占各种燃烧装置 NO x 排放量总和的一 半以上 ,而且 80 %左右是由煤粉锅炉排放的 1 ～2 。
目前 ,国内许多大型机组采用设计煤种中贫煤掺烧 无烟煤的方式 ,这种方式对劣质煤的利用带来了一 定的经济效益 ,然而国内对该类混煤污染物排放规律的研究还不充分 , 因此 , 对燃用上述煤种的 NO x生成机理开展研究 ,提高锅炉的效率 、降低 NO x 排 放量是十分重要的 。
文中结合上述单煤与混煤的燃 烧特性 ,对混煤的 NO x 排放规律和燃尽特性进行了分析和研究 。
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maximum combustion rate temperature(Tm), and the burnet out temperature(Tf). TG-DTG results show that: with the increase in the proportion of lignite, the ignition temperature decreases but the burning time increase the maximun burning rate and the average rate are mutated; DTA results show that：with the proportion of blended lignite, the radio of volatile combustion and fixed carbon combustion increased by 8:2 and 7:3. Two groups of blended coal had two endpoints in the combustion process.
南华大学机械工程学院毕业设计（论文）
TG-DTG/DTA 研究混煤的燃烧特性
摘要：煤炭在我国的能源结构中具有重要的战略地位，对国民经济发展与现代
化建设发挥了不可替代的作用。然而面对无烟煤等优质动力煤资源枯竭，燃煤电 厂不得不采用掺混褐煤燃烧的实际情况， 采用常规分析手段和综合热分析对混煤 燃烧特性进行研究。 本实验采用 TG-DTG/DTA 法研究混煤 （无烟煤与褐煤） 10:0， 9:1， 8:2, 7:3， 6:4，5:5，4:6, 3:7, 2:8, 1:9, 0:10（重量比）在氧气气氛中以 15℃/min 的 升温速率时的燃烧特性，获得了混煤的燃烧特性参数，比如着火温度（Tb） ，最 大燃烧速率 （ ） 及对应的最大燃烧速率温度 （Tm） 以及燃尽温度 （Tf） 等。 TG-DTG
3 综合热分析实验 ........................................................................ 24
3.1 实验仪器 ZRY-1P ................................................................................... 24 3.2 实验过程与方法 ..................................................................................... 28 3.4 与其他实验方法的比较 .......................................................................... 32 3.5 本章总结 ............................................................................................... 33
The combustion characteristics of blended coals were studied by routine analysis method and comprehensive thermal analysis.
In this experiment, TG-DTG/DTA method was used to studied the effects of blended coal(anthracite and lignite)10:0,9:1,8:2,7:3,6:4,5:5,4:6,3:7,2:8,1:9,0:10(weigh radio) combustion characteristic at an elevated temperature of 15℃/min in an Oxygen atmosphere, combustion characteristic of the blended coal were obtained, such as the ignition temperature(Tb), the maximum combustion rate( ), and the corresponding
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南华大学机械工程学院毕业设计（论文）
4 混煤的燃烧特性 ........................................................................ 34
4.1 煤的燃烧过程 ......................................................................................... 34 4.2 着火特性与着火温度 .............................................................................. 35 4.3 炭粒燃烧过程与燃烧速度的影响因素 .................................................... 36 4.4 燃尽特性与对应温度 .............................................................................. 38 4.5 综合燃烧特性指数与可燃指数 ................................................................ 39 4.6 其他特征速率与特征温度 .......................................... 错误！未定义书签。
单位 h ℃ ℃ ℃ ℃ kJ/mol ℃ ℃
符号 m
意义 质量 反应后质量 平燃烧指数 可燃指数 软化温度 流动温度 ℃ ℃
III
南华大学机械工程学院毕业设计（论文）
IV
南华大学机械工程学院毕业设计（论文）
目录
摘要 ................................................................................................ I Abstract ......................................................................................... II 符号表 .......................................................................................... III 1 绪论 ............................................................................................ 3
关键词：TG-DTG/DTA； 混煤； 燃烧特性
I
南华大学机械工程学院毕业设计（论文）
TG-DTG/DTAStudyonCombustionCharacteristicofBl endedCoals
Abstract:Blended coals an important strategic position in Chana’s energy structure,
on the national economic development and modernization has played an irreplaceable role.However, the face of anthracite and other high-quality thermal coal resources depleted, Coal-fired power plants have to use the actual situation of blending lignite combustion，
研究结果表明： 随着褐煤比例的增加着火温度降低但是燃烧时间加长燃尽温度升 高，最大燃烧速率和平均燃烧速率有突变；DTA 研究结果表明：随着掺混褐煤比 例， 挥发分燃烧和固定碳燃烧时间间隔增加 8:2 和 7:3 两组混煤在燃烧过程中有 两组峰有吸热现象，通过综合燃烧特性指数和可燃指数判断的结果较为一致。最 后通过动力学分析法获得混煤燃烧的活化能与反应级数， 通过模糊数学法确定较 好的混煤配比为 5:5。
1.1 我国能源利用现状与煤炭资源 .................................................................. 3 1.2 本课题研究的目的与意义 ......................................................................... 3 1.3 国内外发展历史与研究现状 ..................................................................... 4 1.4 本课题拟解决的问题和研究方法 .............................................................. 7
Key words:TG-DTG/DTA；mixed coal；combustion characteristics
II
南华大学机械工程学院毕业设计（论文）
符号表
符号 t T Tb Tv T E N DT ST
意义 时间 温度 着火温度 最大燃烧速率温度 燃尽温度 活化能 反应级数 变形温度 半球温度
5 混煤的配比分析 ........................................................................ 42