混煤燃烧特性及动力学分析

电厂锅炉混煤燃烧技术应用现状及分析

摘要： 众所周知,我国火力发电厂的主要设备锅炉是按煤种进行设计和使用的.设计的煤种决定了火力发电厂锅炉的类型、结构和制粉系统.我国幅员辽阔,产煤地多,地质构造差异大,煤种多,煤质和特性不同,电厂实际运行中不可能设计出各种煤种.为了使燃煤电厂锅炉可靠、稳定、经济、环保运行,掺烧不同煤种是目前大多数火电厂的应对策略.国内外大量的研究和实践表明,许多电厂通过使用混煤锅炉燃烧,使企业的利润得到了提高。

关键词：电厂锅炉；混煤；燃烧技术

1 混煤燃烧技术概述

混煤燃烧技术是在锅炉燃烧时将不同种类的煤按照不同比例和方式混合以后实现高效率发现的过程。混煤燃烧技术的应用难点在于不同的煤炭和不同的锅炉应用的技术要点不同，应用的优势在于能够充分利用不同煤炭资源的特性提高煤炭的燃烧效果，避免资源浪费，同时还能够提高热能的释放程度，改善电厂锅炉内部结渣的问题，最终要的是能够减少污染物的排放，对于保护环境有着重要的意义。我国是一个煤炭发电的大国，每年电厂发电产生的污染物对自然环境和人的身体健康的影响非常大。利用混煤燃烧技术一方面能够节约煤炭资源，另一方面可以降低污染，因此对于我国的可持续发展也有着重要的意义。因此，混煤燃烧技术不论对于发电企业还是对于保护人类赖以生存的环境，都是人类发展进步意义的体现。

2、电厂锅炉燃混煤燃烧模式简析

2.1炉前掺配，炉内混烧

该模式主要是在送到磨煤机之前按照一定的比例输送不同种类的原煤，之后在输送皮带上进行掺混，在此过程中还需要确保能够掺混均匀，然后再到磨煤机中进行磨粉处理，并送到炉膛中进行燃烧。该掺烧方式要求具备非常高的管理要求，并且只有具备良好堆煤场条件的才能够有效运用。此外在这一混煤燃烧模式之中，被送入到各个燃烧器中的煤粉成分还需要保持一致性，并需要借助于掺混单煤种类以及比例进行调整的方式，来合理地调整炉煤的各项指标。该方法能够实现对混煤的着火特性接近于易着火煤种优点的充分利用，其在具体燃烧的过程中还能够保持足够的稳定性，但是因为混煤的自身特性，容易在具体燃烧的过程中出现煤种难以燃尽等问题，并会造成煤资源的严重浪费。

第25卷第2期 电 站 系 统 工 程 Vol.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：A Study on Effect of Blended Coal Way on Blended Coal Combustion Characteristics MO 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 Cb, 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。由于混煤的燃烧特性因其组分煤种不同而不同，因此研究混煤的燃烧特性是非常必要的。国内外学者做了大量混煤的研究工作[1～4]，都是从不同的煤种或不同掺混比例入手进行混煤燃烧特性或热解特性的研究，但是还没有人研究不同的混煤掺混方式对混煤燃烧特性的影响。 本文主要以两种燃烧性能相差较大的典型无烟煤—巩义金鼎煤、典型烟煤—平煤天安煤和他们不同掺混方式的混煤为试验对象，利用热天平对单煤及两种混煤进行研究，引用可燃性指数Cb、综合燃烧特性指数S、稳燃指数G，对两种混煤的燃烧特性进行探索和研究。 1 实验仪器及条件

由　ｒ　国科技核心期刊矿业类核心期刊Ｊ　鼢　自强固昀国略　勖　学　廖正祝，田　红　（广东石油化工学院机电工程学院，广东茂名　５２５０００）　摘要：以石油焦与煤的混合燃料为研究对象，采用ＴＧ—ＤＴＧ—ＤＳＣ联用实验技术对混合试　样进行了燃烧热重实验。分析了混烧特性曲线，计算了各个燃烧特性指数，并采用差减微分　法Ｆｒｅｅｍａｎ—Ｃａｒｒｏｌｌ计算了燃烧反应动力学参数。结果表明：各混合试样均只出现一个位于高　温区段的ＤＴＧ曲线峰和方向向下的ＤＳＣ曲线的热量释放峰，混合试样的燃烧过程主要是高　温阶段焦炭的着火燃烧过程；混合试样ｓ２，Ｓ３及Ｓ５热量释放相对较少且不集中，燃烧时间长　且不完全；混合试样Ｓ４及Ｓ６的热量释放集中且时间短，燃烧释放的热量相对较多；烟煤含量　最多的混合试样Ｓ６的着火特性、燃尽特性指数及综合燃烧特性参数均高于其它混合试样以及　石油焦的各个相应值，且试样ｓ６的可燃特性指数也大于石油焦的可燃特性指数；混合试样活　化能均小于石油焦燃烧的活化能，混合试样比石油焦更易着火燃烧；只要石油焦与煤的混合　比例适＂－３，石油焦掺烧烟煤后的燃烧特性优于石油焦单独燃烧特性，此为解决石油焦难以单　独燃烧利用提供了方法。　关键词：石油焦；煤；燃烧；动力学；热重试验　中图分类号：ＴＥ９９２；ＴＤ８４９　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌ００６—６７７２（２Ｏ１３）０６－００７１—０５　Ｃｏ－ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｃｏｋｅ　ａｎｄ　ｃｏａｌ　ＬＩＡＯ　Ｚｈｅｎｇｚｈｕ，ＴＩＡＮ　Ｈｏｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａｏｍｉｎｇ　５２５０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｉｘｅｄ　ｆｕｅｌ　ｏｆ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｃｏｋｅ　ａｎｄ　ｃｏａｌ　ａｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｂｊｅｃｔ，ｄｏ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ＴＧ—ＤＴＧ—ＤＳＣ（ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ．ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｔｈｅｒｍ０ｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ—ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）　ｔｈｅｒｍａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ　ｔｈｅ　ＣＯ．ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｃｕｒｖｅｓ　ａｎｄ　ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｖａｒｉｅｔｙ　ｏｆ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｉｎｄｅｘ．Ｃｏｍｐｕｔｅ　ｔｈｅ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｋｉｎｅｔｉｃ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｂｙ　ｓｕｉｎｇ　ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｍｅｔｈｏｄ　Ｆｒｅｅｍａｎ—Ｃａｒｒｏｌ１．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｖｅｒｙ　ｍｉｘｅｄ　ｆｕｅｌ　ｈａｓ　ａ　ｓｉｎｇｌｅ　ＤＴＧ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｐｅａｋｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｏｗｎｗａｒｄ　ＤＳＣ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃ　ｐｅａｋ　ａｔ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅ　ｍｉｘｅｄ　ｆｕｅｌ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉＳ　ｔｈｅ　ｉｇｎｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｃｏｋｅ　ａｔ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅ　ｈｅａｔ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｘｅｄ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｏｆ　Ｓ２，Ｓ３　ａｎｄ　Ｓ５　ａｒｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｓｍａｌｌ　ａｎｄ　ｎｏｔ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｓ　ｌｏｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｉｓ　ｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅ．　Ｔｈｅ　ｈｅａｔ　ｒｅｌｅａｓｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｘｅｄ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｏｆ　Ｓ４　ａｎｄ　Ｓ６　ａｒｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｌａｒｇｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｅａｔ　ｒｅｌｅａｓｅｄ　ｔｉｍｅ　ｉｓ　ｓｈｏｒｔ．Ｔｈｅ　ｉｇｎｉｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｉｎｄｅｘ，ｔｈｅ　ｂｕｒｎｏｕｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｉｎｄｅｘ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｘｅｄ　ｆｕｅｌ　Ｓ６　ｈａｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ　ｃｏａｌ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ａｒｅ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｖａｌｕｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｔｈｅｒ　ｍｉｘｅｄ　ｓａｍｐｌｅｓ　ａｎｄ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｃｏｋｅ．ｔｈｅ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｉｎｄｅｘ　ｏｆ　ｍｉｘｅｄ　ｓａｍｐｌｅ　Ｓ６　ｉＳ　ｌａｒｇｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｃｏｋｅ．Ｔｈｅ　ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ　ｅｎｅｒｇｙ　ｏｆ　ａｌｌ　ｔｈｅ　ｍｉｘｅｄ　ｆｅｕｌｓ　ａｒｅ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｃｏｋｅ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｉｘｅｄ　ｓａｍｐｌｅｓ　ａｒｅ　ｅａｓｉｅｒ　ｉｇｎｉｔｉｎｇ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｔｈａｎ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｃｏｋｅ．Ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒ　ｍｉｘｉｎｇ　ｒａｔｉｏ　０ｆ　Ｄｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｃｏｋｅ　ａｎｄ　ｃｏａｌ　ｌｅａｄｓ　ｔｏ　ｇｒｅａｔ　ｍｉｘｅｄ　ｆｕｅｌｓ　ＣＯ．ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｗｈｉｃｈ　ｉＳ　ｂｅｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｐｕｒｅ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｃｏｋｅ．Ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｃｏｋｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｃｏｋｅ；ｃｏａｌ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ；ｋｉｎｅｔｉｃｓ；ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　收稿日期：２０１３—０９—０５　责任编辑：宫在芹　基金项目：广东省自然科学基金资助项［］（５２０１２０］００１０４４８）；厂东省科技计戈　项［￣（２０１１Ｂ０３０９０００１１）；７－东石油化工学院博士启动项＠（５１２１１９）　作者简介：廖正祝（１９７Ｏ一），女，四川会理人，工程师，主要从事燃料的燃烧及循环流化床锅炉的研究。Ｅ－ｍｏｉｌ：Ｉｚｚ７０８１０＠１２６．ｃｏｍ。　引用格式：廖正祝，田红．石油焦与煤混烧特性及动力学Ｉ－Ｊ］洁净煤技术，２０１３，１９（６）：７１—７５，８４　

电厂锅炉混煤燃烧技术应用现状及分析顾宇明

摘要：目前我国各类发电技术中使用煤炭的比例还较高，为了更好的使用煤炭能源同时降低对自然环境的影响，世界各国对于电厂锅炉混煤燃烧技术的研究都非常重视。一般来说，燃煤电厂锅炉是根据特定煤种进行设计的。本文研究了我国电厂锅炉混煤燃烧的三种方式，不同煤种混煤燃烧技术的应用现状及分析展开探讨，以供相关人员参考学习。

关键词：电厂锅炉;混煤燃烧技术;应用现状

一、电厂锅炉燃混煤燃烧模式简析

1.1炉前掺配，炉内混烧

该模式主要是在送到磨煤机之前按照一定的比例输送不同种类的原煤，之后在输送皮带上进行掺混，在此过程中还需要确保能够掺混均匀，然后再到磨煤机中进行磨粉处理，并送到炉膛中进行燃烧。该掺烧方式要求具备非常高的管理要求，并且只有具备良好堆煤场条件的才能够有效运用。此外在这一混煤燃烧模式之中，被送入到各个燃烧器中的煤粉成分还需要保持一致性，并需要借助于掺混单煤种类以及比例进行调整的方式，来合理地调整炉煤的各项指标。该方法能够实现对混煤的着火特性接近于易着火煤种优点的充分利用，其在具体燃烧的过程中还能够保持足够的稳定性，但是因为混煤的自身特性，容易在具体燃烧的过程中出现煤种难以燃尽等问题，并会造成煤资源的严重浪费。

1.2对于不同煤种着火特点的把控

为了保证燃煤能有充分的燃烧，需要保证锅炉中的温度的能达到燃煤燃烧分解时候所需要达到的燃烧温度，当燃煤达到相应温度之后才能完全分解，但每种燃煤的燃烧温度点存在一定的差异，需要工作人员才采用燃煤掺烧处理技术的时候能关注燃煤的分解温度，从而保证掺烧质量。在对掺烧技术进行分析时，通过将不同的燃煤曲线进行统计、绘制就会发现不同燃煤在燃烧点以及分解点之间存在着明显差异。因此在进行燃煤混烧处理的时候要能根据所使用燃煤种类的不同、燃点的不同来科学制定燃烧方案。一般情况下，先要保证燃烧室内的温度达到易着火类型煤种的具体温度，之后在逐渐升温的阶段中控制好锅炉内的温度变化。