一种判别煤灰结渣性能的方法与流程

1.本发明涉及动力用煤结渣性能判别的技术领域，具体涉及一种高精度判别煤灰结渣性能的方法，适用于动力用煤。


背景技术：

2.煤灰结渣是煤中的灰分在燃烧过程中发生熔融粘聚，在受热面上凝固堆积形成渣粒或渣块。煤粉锅炉结渣会造成锅炉效率下降、锅炉出力降低、严重时甚至造成锅炉灭火停炉等重大事故。当燃用煤种的结渣性能和锅炉设计不匹配时，容易造成锅炉结渣，而煤种自身的结渣性能是引起锅炉结渣的根本原因。因此，掌握煤种的结渣性能是非常重要的，目前判别煤灰结渣性能的方法主要包括煤灰熔融温度和煤灰成分指标，以及小型和中型燃烧结渣试验台。前者测试方法简单，但判别精度有限，没有相关指标能够准确判定所有煤种，而后者试验方法麻烦，且当煤种的结渣性能达到严重等级以后，对结渣性能的判别不能进一步精确划分，且需要到专业机构进行测试，需要耗费较长的时间。


技术实现要素：

3.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高精度判别煤灰结渣性能的方法，适用于动力用煤。
4.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案:
5.一种判别煤灰结渣性能的方法，包括如下步骤：
6.第一步：按照《gb/t 219煤灰熔融性的测定方法》和《gb/t 1574煤灰成分分析方法》测试煤灰软化温度st(℃)和煤灰成分(具体包括sio2、al2o3、fe2o3、cao、mgo、na2o、k2o、tio2、mno2和so3，％)；
7.第二步：将质量百分比的煤灰成分折算到去掉so3后的摩尔百分比的煤灰成分，具体计算如下:
[0008][0009]
mxo
i
表示第i种不含so3的煤灰成分的摩尔百分比，％；
[0010]
xo
i
表示第i种不含so3的煤灰成分的质量百分比，％；
[0011]
mm
i
表示第i种不含so3的煤灰成分的化学分子量；
[0012]
表示所有不含so3的煤灰成分的摩尔百分比之和；
[0013]
第三步：计算不同煤灰成分对煤灰软化温度st的修正
[0014]
1)如果mna2o>3，则tna＝
‑
2.5
×
(mna2o)2+89
×
mna2o
‑
208，否则tna＝0；
[0015]
2)如果mk2o>2，则tk＝
‑
1.5
×
(mk2o)2+54
×
mk2o
‑
100，否则tk＝0；
[0016]
3)如果mcao+mmgo>25且st>1200℃
[0017]
tcamg＝
‑
0.02
×
(mcao+mmgo)2‑
10
×
(mcao+mmgo)
‑
255，否则tcamg＝0；
[0018]
4)如果mfe2o3>8且mna2o>3，tfe＝
‑
0.28
×
(mfe2o3)2+24
×
mfe2o3‑
176，否则tfe＝0；
[0019]
其中，tna、tk、tcamg、tfe分别表示煤灰中na2o、k2o、cao+mgo以及fe2o3的摩尓百分比含量对煤灰软化温度的影响；
[0020]
第四步：计算最终修订后的煤灰软化温度str；
[0021]
str＝st
‑
tna
‑
tk
‑
tcamg
‑
tfe
[0022]
第五步：根据str值评价煤样的结渣性能，str值越低，煤灰的结渣性能越强；具体划分等级如下：
[0023][0024]
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
[0025]
本发明的优点是
①
采用常规的测试结果，通过简单修正即可得到高精度的煤灰结渣性能判别，方法简单但准确性更高；
②
保留了煤灰软化温度作为结渣性能判别的基础，在此基础上充分考虑了不同煤灰成分对煤灰熔融温度以及结渣性能的影响，给出了合理修正，弥补了煤灰熔融温度作为结渣性能判别指标的不足；
③
本发明结合不同煤种在实验室和现场的结渣情况，得到了影响煤灰结渣性能的关键煤灰成分k2o和na2o、fe2o3和cao、mgo对煤灰结渣性能的影响趋势，并充分考虑了不同煤灰成分之间对结渣性能的影响偏差以及相互影响；
④
由于不同煤灰成分之间反应生成更低熔点的化合物是按摩尔比例反应的，因此本发明创新性地提出采用煤灰成分摩尔百分比的方法进行修正；
⑤
本发明计算不同煤灰成分摩尔百分比时剔除了so3指标，降低了高钙煤灰中so3含量测试值较高时对其它煤灰成分含量的干扰
⑥
综合考虑不同煤种在实验室的实炉结渣性能测试结果、不同煤种在电厂的实际结渣情况以及不同煤种修订后的煤灰软化温度str值的特点，给出了str值对煤种结渣性能判别的区间划分，以及不同结渣等级煤种在实际锅炉的掺烧或者单烧要求和锅炉设计要求。
⑦
本发明对煤种适应范围广，适用于无烟煤、贫煤、烟煤和褐煤等所有动力用煤。
⑧
本发明的研究成果能够指导相关专业人员更好地掌握煤种结渣性能并进行实际运用，具有较高的工业应用价值。
具体实施方式
[0026]
下面结合实例对本发明作进一步详细说明。
[0027]
第一步：按照《gb/t 219煤灰熔融性的测定方法》和《gb/t 1574煤灰成分分析方法》测试煤灰软化温度st(℃)和煤灰成分(具体包括sio2、al2o3、fe2o3、cao、mgo、na2o、k2o、tio2、mno2和so3，％)；
[0028]
第二步：将质量百分比的煤灰成分折算到去掉so3后的摩尔百分比的煤灰成分，具体计算如下:
[0029][0030]
mxo
i
表示第i种不含so3的煤灰成分的摩尔百分比，％；
[0031]
xo
i
表示第i种不含so3的煤灰成分的质量百分比，％；
[0032]
mm
i
表示第i种不含so3的煤灰成分的化学分子量；
[0033]
表示所有不含so3的煤灰成分的摩尔百分比之和；
[0034]
第三步：计算不同煤灰成分对煤灰熔融温度st的修正；
[0035]
1)如果mna2o>3，则tna＝
‑
2.5
×
(mna2o)2+89
×
mna2o
‑
208，否则tna＝0；
[0036]
2)如果mk2o>2，则tk＝
‑
1.5
×
(mk2o)2+54
×
mk2o
‑
100，否则tk＝0；
[0037]
3)如果mcao+mmgo>25且st>1200℃
[0038]
tcamg＝
‑
0.02
×
(mcao+mmgo)2‑
10
×
(mcao+mmgo)
‑
255，否则tcamg＝0；
[0039]
4)如果mfe2o3>8且mna2o>3，tfe＝
‑
0.28
×
(mfe2o3)2+24
×
mfe2o3‑
176，否则tfe＝0；
[0040]
其中，tna、tk、tcamg、tfe分别表示煤灰中na2o、k2o、cao+mgo以及fe2o3的摩尓百分比含量对煤灰软化温度的影响；
[0041]
第四步：计算最终修订后的煤灰软化温度str；
[0042]
str＝st
‑
tna
‑
tk
‑
tcamg
‑
tfe
[0043]
第五步：根据str值评价煤样的结渣性能，str值越低，煤灰的结渣性能越强；具体划分等级如下
[0044][0045]
表1为典型高钠煤的str计算结果，由表1可见，不同高钠煤的煤灰软化温度st测试结果在1090
‑
1500℃之间，相差较大，但此类高钠煤无一例外不能达到在煤粉锅炉长周期满负荷的100％燃用。而修正后的str值在460
‑
950℃之间，较国内典型低钠煤低。st高达1400℃的高钠煤1修正后的str仅为464℃，尽管其煤灰中na2o摩尔百分比高达15.8％以及cao+mgo摩尔百分比高达70％以上有关，由于cao+mgo含量过高，造成煤灰熔点测试值假性偏高，因此本发明的str更能体现煤灰的真实结渣性能。尽管高钠煤6的na2o摩尔百分比最低，但str结果显示其结渣性能并不是最低，主要与cao+mgo含量高达80％以上有关。根据str的判别结果，表1中的典型高钠煤的结渣性能判别为ⅲ级和ⅱ级严重结渣，不能在目前的煤粉锅炉上达到纯烧，本发明判别结果和实际情况吻合。
[0046]
表1典型高钠煤的str计算结果
[0047][0048]
表2为典型非高钠低熔点煤的str计算结果，可见此类煤的str值通常和st值相等或者接近，采用常规的煤灰熔点判别煤灰的结渣性能具有较高的精度。根据str的判别结果，表1中的典型非高钠低熔点煤的结渣性能判别为ⅰ级严重结渣和高结渣，锅炉设计采用严格或者有效的防结渣优化设计可达到纯烧，本发明判别结果和实际情况吻合。
[0049]
表2典型非高钠低熔点煤的str计算结果
[0050][0051]
表3为典型非高钠中高熔点煤的str计算结果，可见此类煤的str值通常和st值相等或者接近，采用常规的煤灰熔点判别煤灰的结渣性能具有较高的精度。根据str的判别结果，表中的典型非高钠中高熔点煤的结渣性能判别为中结渣和低结渣，锅炉设计无需过多考虑结渣问题，本发明判别结果和实际情况吻合。
[0052]
表3典型非高钠低熔点煤的str计算结果
[0053]