兩種高鈉煤的摻燒結(jié)渣特性對(duì)比實(shí)驗(yàn)

程友良，施宏波，張 寧，趙 娜，史亞駿，薛占璞

(華北電力大學(xué) 電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071003)

兩種高鈉煤的摻燒結(jié)渣特性對(duì)比實(shí)驗(yàn)

程友良，施宏波，張 寧，趙 娜，史亞駿，薛占璞

(華北電力大學(xué) 電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071003)

新疆高鈉煤儲(chǔ)量大，且是良好的動(dòng)力煤，然而其燃燒過(guò)程中結(jié)渣沾污嚴(yán)重，對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生了影響?；谝痪S爐結(jié)渣實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)比分析新疆兩種高鈉煤的結(jié)渣特性，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)得出:在相同的容積熱負(fù)荷下，準(zhǔn)東高鈉煤結(jié)渣比大南湖高鈉煤要嚴(yán)重;大南湖高鈉煤較準(zhǔn)東高鈉煤更難通過(guò)摻燒低鈉煤來(lái)改善結(jié)渣;兩種高鈉煤均易通過(guò)摻燒煤矸石來(lái)改善結(jié)渣狀況且最佳摻燒比例為10%。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)新疆地區(qū)燃用高鈉煤提供一定的參考。

高鈉煤;結(jié)渣特性;一維爐;摻燒

目前煤炭仍處于并將長(zhǎng)期處于我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)地位[1]，其中新疆高鈉煤儲(chǔ)量大，且是良好的動(dòng)力煤，然而其燃燒過(guò)程中結(jié)渣沾污嚴(yán)重，由此引起了鍋爐受熱面結(jié)渣、沾污和高溫腐蝕等問(wèn)題。由于積灰嚴(yán)重，造成鍋爐尾部煙道積灰坍塌，嚴(yán)重影響鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[2]。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)準(zhǔn)東高鈉煤燃燒特性的研究較多，劉大海[3]等通過(guò)對(duì)脫鈉過(guò)程中鈉存在形式進(jìn)行評(píng)估實(shí)驗(yàn)，得出:新疆高鈉煤中的鈉主要以水溶鈉為主，有機(jī)鈉和不可溶鈉含量較少。陳川等[4]采用逐級(jí)萃取的實(shí)驗(yàn)方法對(duì)高鈉煤進(jìn)行研究，其中每級(jí)萃取都采用不同的萃取液，分別把高鈉煤中不同形式存在的鈉萃取出來(lái)并分析其對(duì)燃燒特性的影響。張軍等[5]研究發(fā)現(xiàn)煤中鈉的釋放在燃燒初期變化不大，但整體上有變小的趨勢(shì)，并且在燃燒初期不同形式鈉的變化規(guī)律不一樣。劉敬等[6]研究發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)東煤中堿金屬的釋放主要發(fā)生在燃燒后期。劉家利[7]分析準(zhǔn)東煤嚴(yán)重結(jié)渣傾向與其較高的灰熔點(diǎn)不符合的原因，論證了準(zhǔn)東煤煤灰中堿性氧化物含量高是引起其灰熔融性高的主要原因。

許多學(xué)者研究了兩種煤的不同摻混比例對(duì)煤灰熔點(diǎn)的影響[8-10]，實(shí)驗(yàn)表明，灰熔點(diǎn)的變化和摻燒的比例不成線(xiàn)性關(guān)系。王學(xué)斌等[11]研究了溫度和SiO2添加物對(duì)高鈉煤中堿金屬賦存形態(tài)及遷移特性的影響。馬巖等[12]發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)升高準(zhǔn)東煤灰的硅鋁比(SiO2/Al2O3)可以降低灰熔點(diǎn)，而在這個(gè)范圍外，灰熔點(diǎn)受硅鋁比的影響減小。崔育奎等[13]研究了高鈉煤摻混不同比例低鈉煤對(duì)混煤灰熔融特性的影響。結(jié)果表明兩種煤在不同比例的摻混下，混煤灰的熔融溫度與相應(yīng)三元相圖上的液相線(xiàn)溫度具有一定的相似性，而與兩種煤的摻混比例不呈線(xiàn)性關(guān)系。李紅等[14]以五彩灣煤與烏東煤及這兩種煤的不同摻燒比例的混煤為研究對(duì)象，研究其物理化學(xué)特性、燃燒特性、結(jié)渣沾污特性，并對(duì)各種混煤的著火、燃盡和結(jié)渣性進(jìn)行了評(píng)定，分析得出了高鈉煤與低鈉煤及其混煤的結(jié)渣傾向。王禮鵬等[15]采集了新疆某電廠燃用75%準(zhǔn)東煤時(shí)鍋爐各部位的灰渣樣，并對(duì)灰渣樣進(jìn)行了系統(tǒng)分析。楊忠燦等[16]引進(jìn)了德國(guó)美國(guó)高鈉煤評(píng)價(jià)指標(biāo)并通過(guò)對(duì)烏魯木齊周邊煤種的燃燒試驗(yàn)，論述了100,200和300 MW等級(jí)鍋爐安全摻燒準(zhǔn)東煤時(shí)的準(zhǔn)東煤灰中的鈉含量。隨關(guān)于新疆地區(qū)煤種研究的深入，準(zhǔn)東高鈉煤已經(jīng)可以作為發(fā)電用煤，但將哈密大南湖礦區(qū)的高鈉煤作為大規(guī)模燃煤發(fā)電用煤仍處于起步階段[17]，本文利用一維爐結(jié)渣實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)這兩種高鈉煤的結(jié)渣特性進(jìn)行了對(duì)比研究，對(duì)新疆地區(qū)燃用高鈉煤的摻燒具有一定的指導(dǎo)意義。

1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及方法介紹

1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

一維火焰爐的結(jié)構(gòu)為電加熱積木式，爐體立置，煙道水平布置，整體呈“L”型，爐體由錐體爐頂和6級(jí)可分別控制壁溫的電加熱爐組成。實(shí)驗(yàn)爐包括送風(fēng)、給粉、空氣預(yù)熱、測(cè)溫及取樣系統(tǒng)。該實(shí)驗(yàn)爐的系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 煤粉燃燒一維火焰爐實(shí)驗(yàn)臺(tái)Fig.1 One dimensional furnace slagging test bench of coal combustion

沿爐膛高度方向，每隔30 cm開(kāi)有一個(gè)φ3 cm的徑向測(cè)量孔，用于測(cè)量火焰溫度以及插入結(jié)渣探針。結(jié)渣探針選取規(guī)格為1.5 cm×18 cm×1 cm的硅碳棒，硅碳棒上表面粗糙度一定，硅碳棒外沿由不銹鋼管固定，結(jié)渣面近似垂直于煙氣方向放置。

由硅碳棒取渣的特殊性,硅碳棒表面溫度到達(dá)熔融溫度時(shí)，灰渣表面開(kāi)始融化，其捕捉飛灰的能力增強(qiáng)，當(dāng)硅碳棒溫度繼續(xù)升高時(shí)，表面熔融灰渣達(dá)到臨界黏度值后灰渣黏性減小，導(dǎo)致液態(tài)灰渣在重力作用下攤開(kāi)，灰渣均勻分布且厚度減小，表面溫度也隨之降低，此時(shí)厚度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，灰渣停止生長(zhǎng)，僅在某一范圍內(nèi)波動(dòng)。結(jié)渣時(shí)間由煤的灰分來(lái)決定。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

選取典型的大南湖高鈉煤及其與大南湖低鈉煤配煤、準(zhǔn)東高鈉煤及其與準(zhǔn)東低鈉煤配煤、兩種高鈉煤添加不同比例的煤矸石在相同工況下進(jìn)行一維爐結(jié)渣性實(shí)驗(yàn)，對(duì)比分析其結(jié)渣特性。煤種特性參數(shù)見(jiàn)表1。

實(shí)驗(yàn)選取一維火焰爐結(jié)渣工況，給粉量以入爐熱量控制，保證一維爐容積熱負(fù)荷290 kW/m3，爐內(nèi)過(guò)量空氣系數(shù)為1.25。具體實(shí)驗(yàn)條件見(jiàn)表2，3，在結(jié)渣源上沉積下的灰渣依照其黏結(jié)的緊密程度由強(qiáng)到弱進(jìn)行分類(lèi)賦值，見(jiàn)表4。

表1新疆的地區(qū)高鈉煤及當(dāng)?shù)氐外c煤的工業(yè)及元素分析
Table1ProximateandultimateanalysisofXinjianghighsodiumcoalandlowsodiumcoal

樣品工業(yè)分析/%MarAarVdafQnet,ar/(MJ·kg-1)元素分析/%CarHarNarSt,arOar準(zhǔn)高煤*25.87.7430.6718.3853.592.280.470.559.57大高煤*27.216.3142.5214.7542.172.290.610.4910.93準(zhǔn)低煤*21.324.6831.814.6842.612.150.510.228.53大低煤*24.224.8646.9313.4237.092.430.630.4410.35

注：準(zhǔn)高煤*表示新疆準(zhǔn)東地區(qū)的高鈉煤;大高煤*表示新疆哈密大南湖地區(qū)的高鈉煤;準(zhǔn)低煤*表示新疆準(zhǔn)東地區(qū)的低鈉煤;大低煤*表示新疆哈密大南湖地區(qū)的低鈉煤。

表2入爐熱量及風(fēng)量
Table2In-furnaceheatvalueandairflow

工況入爐熱量/(MJ·h-1)入爐總空氣量/(Nm3·h-1)一次風(fēng)風(fēng)率/%風(fēng)溫/℃二次風(fēng)風(fēng)率/%風(fēng)溫/℃爐膛容積熱負(fù)荷/(MJ·h-1)結(jié)渣工況46.0614.0545225520046.06

表3電加熱控制最低壁溫
Table3Minimumwalltemperatureofelectricalheating℃

工況第1級(jí)第2級(jí)第3級(jí)第4級(jí)第5級(jí)第6級(jí)結(jié)渣工況90010001100110011001000

表4渣型賦值
Table4Assignmentlistofslaggingtypes

渣型特征賦值N熔融硅碳棒表面由全熔融致密凝固渣層所覆蓋,并有渣泡形成2.50黏熔沉積灰層由部分凝固渣層凝固黏聚而成,已無(wú)法切刮1.75強(qiáng)黏聚灰渣堅(jiān)硬,切刮后硅碳棒上仍殘留不規(guī)則黏結(jié)硬渣1.00黏聚灰層黏聚成硬渣、切刮困難,仍能切刮0.50弱黏聚灰有明顯黏聚特征,切下灰渣具有一定硬度0.25

每組實(shí)驗(yàn)結(jié)束，記錄渣棒樣圖以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，按下式計(jì)算結(jié)渣特性指數(shù)Sc并對(duì)結(jié)渣特性等級(jí)進(jìn)行比較。

其中，Sc為煤粉燃燒的結(jié)渣特性指數(shù);Nmax為結(jié)渣最嚴(yán)重的渣型對(duì)應(yīng)的賦值;Tmax為結(jié)渣最為嚴(yán)重的渣型對(duì)應(yīng)的火焰溫度，℃，當(dāng)結(jié)渣等級(jí)最為嚴(yán)重的渣棒有兩級(jí)及以上時(shí)，Tmax選取溫度較低值;T2為結(jié)渣等級(jí)次為嚴(yán)重的渣型對(duì)應(yīng)的火焰溫度;當(dāng)與結(jié)渣等級(jí)最為嚴(yán)重的渣棒相鄰的渣棒結(jié)渣均為次嚴(yán)重結(jié)渣等級(jí)時(shí)，T2選取溫度較高值。當(dāng)結(jié)渣等級(jí)最為嚴(yán)重與次為嚴(yán)重的渣型相差一個(gè)等級(jí)時(shí)，采用式(1)。當(dāng)結(jié)渣等級(jí)最為嚴(yán)重與次為嚴(yán)重的渣型相差兩個(gè)及以上等級(jí)時(shí)，采用式(2)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 準(zhǔn)東高鈉煤及大南湖高鈉煤灰渣

圖2為準(zhǔn)東高鈉煤及大南湖高鈉煤在結(jié)渣實(shí)驗(yàn)中所得渣棒樣貌，可見(jiàn)準(zhǔn)東高鈉煤屬于嚴(yán)重結(jié)渣煤種，渣型等級(jí)為熔融，其熔融態(tài)灰渣主要出現(xiàn)在前2級(jí)渣棒即1 200 ℃以上的高溫，其灰渣在高溫下發(fā)生嚴(yán)重熔融燒結(jié)，與渣棒黏結(jié)嚴(yán)重，不易清除。大南湖高鈉煤同樣屬于嚴(yán)重結(jié)渣煤種，渣型等級(jí)為熔融，其中處于1 300 ℃煙溫區(qū)域的第1級(jí)渣棒覆蓋了較厚的非玻璃體熔融狀灰渣，其底層呈均勻熔融狀而熔渣外表面則黏結(jié)了堅(jiān)硬的沉積灰顆粒。對(duì)比準(zhǔn)東高鈉煤可知，在同樣的容積熱負(fù)荷下，準(zhǔn)東高鈉煤的結(jié)渣要明顯比大南湖高鈉煤要嚴(yán)重，其灰渣量也明顯高于準(zhǔn)東高鈉煤。這兩種灰渣渣型與燃用高鈉煤實(shí)際鍋爐中灰渣較為相近。實(shí)際鍋爐中此類(lèi)灰渣由于高溫下熔融且與水冷壁黏結(jié)嚴(yán)重，普通參數(shù)吹灰蒸汽難以將其徹底清除。實(shí)驗(yàn)灰渣渣型及其對(duì)應(yīng)煙溫見(jiàn)表5。

圖2 準(zhǔn)東高鈉煤及大南湖高鈉煤渣棒樣貌Fig.2 Slag rod condition of Zhundong and Dananhu high sodium coal

煤種 第1級(jí)第2級(jí)第3級(jí)第4級(jí)準(zhǔn)高煤煙溫/℃1345125511751088渣型熔融熔融強(qiáng)黏聚黏聚大高煤煙溫/℃1295121511751056渣型熔融強(qiáng)黏聚強(qiáng)黏聚黏聚

2.2 兩種高鈉煤摻燒當(dāng)?shù)氐外c煤灰渣

目前新疆高鈉煤的應(yīng)用以和當(dāng)?shù)氐牡外c煤摻燒使用為主，圖3為準(zhǔn)東高鈉煤與當(dāng)?shù)氐牡外c煤摻燒所得灰渣樣貌。由于該低鈉煤灰分較大，堿金屬含量相對(duì)較低，隨高鈉煤的混煤比例降低，混煤渣型樣貌得到明顯改善:90%高鈉煤比例下，渣棒上灰渣在前兩級(jí)呈熔融大顆粒狀，較之準(zhǔn)東高鈉煤所結(jié)灰渣玻璃光澤消失;80%高鈉煤比例下，非玻璃體狀熔融灰渣均勻覆蓋第1級(jí)渣棒，第2級(jí)則未出現(xiàn)熔融態(tài)灰渣;70%高鈉煤比例下煤種結(jié)渣性明顯改善，前3級(jí)渣棒均表現(xiàn)為黏熔渣型。60%及50%高鈉煤比例下灰渣渣型為易清除黏聚渣型，該比例混煤結(jié)渣性接近煙煤的結(jié)渣性。實(shí)驗(yàn)灰渣渣型及其對(duì)應(yīng)煙溫見(jiàn)表6。

圖3 準(zhǔn)東高鈉煤與當(dāng)?shù)氐牡外c煤摻燒渣棒樣貌Fig.3 Slag rod condition of Zhundong high sodium coal blended with low sodium coal

圖4為大南湖高鈉煤與當(dāng)?shù)氐牡外c煤摻燒所得灰渣樣貌。本實(shí)驗(yàn)中混煤比例從10%增至90%，共計(jì)9組混煤結(jié)渣實(shí)驗(yàn)。大南湖高鈉煤混煤比例較低時(shí)，黏熔狀灰渣不規(guī)則分布于渣棒表面，部分灰渣表面呈現(xiàn)暗紅色，推測(cè)可能為含鐵晶體的析出所致。隨大南湖高鈉煤的比例升高，可知灰渣沉積量有變大趨勢(shì)，渣型由黏熔變?yōu)槿廴?，?dāng)大南湖高鈉煤比例升至40%時(shí)，灰渣渣型轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴诨以?。隨混煤比例從50%升至100%時(shí)，灰渣渣型宏觀上無(wú)明顯差異。這說(shuō)明大南湖高鈉煤結(jié)渣傾向不易通過(guò)高比例混煤改善，主要原因在于大南湖高鈉煤灰成分中的堿金屬百分比含量較低且灰分的基數(shù)總量高，同時(shí)大南湖低鈉煤的堿金屬百分比含量與大南湖高鈉煤相差不是很大，從而導(dǎo)致?lián)綗外c煤時(shí)混煤的堿金屬百分比含量變化較小。實(shí)驗(yàn)灰渣渣型及其對(duì)應(yīng)煙溫見(jiàn)表7。

圖4 大南湖高鈉煤與當(dāng)?shù)氐牡外c煤摻燒渣棒樣貌Fig.4 Slag rod condition of Dananhu high sodium coal blended with low sodium coal

摻燒比例第1級(jí)第2級(jí)第3級(jí)90%大高煤煙溫/℃127011881147渣型熔融強(qiáng)黏聚黏聚80%大高煤煙溫/℃126511701145渣型熔融強(qiáng)黏聚黏聚70%大高煤煙溫/℃125811951120渣型熔融強(qiáng)黏聚黏聚60%大高煤煙溫/℃126011851112渣型熔融強(qiáng)黏聚黏聚50%大高煤煙溫/℃127112011136渣型熔融強(qiáng)黏聚黏聚40%大高煤煙溫/℃125311871110渣型黏熔黏熔黏聚30%大高煤煙溫/℃126512071119渣型黏熔黏熔黏聚20%大高煤煙溫/℃128312121121渣型黏熔黏熔黏聚10%大高煤煙溫/℃125011871106渣型黏熔黏熔黏聚

2.3 兩種高鈉煤摻燒煤矸石灰渣

圖5為大南湖高鈉煤與不同比例煤矸石摻燒的渣棒樣貌，由于大南湖高鈉煤灰分較大所以從5%開(kāi)始摻燒。當(dāng)摻燒5%煤矸石時(shí)，第1級(jí)渣棒仍為熔融型，但相比大南湖高鈉煤第1級(jí)渣棒熔融的渣泡消失并出現(xiàn)黑色的熔融物質(zhì)，這表明結(jié)渣有明顯減輕的趨勢(shì)。當(dāng)摻燒10%煤矸石時(shí)，第1級(jí)渣棒介于黏熔和強(qiáng)黏聚之間，更接近強(qiáng)黏聚渣型。此時(shí)結(jié)渣已經(jīng)得到明顯的改善，接近煙煤的結(jié)渣性。實(shí)驗(yàn)灰渣渣型及其對(duì)應(yīng)煙溫見(jiàn)表8。

圖5 大南湖高鈉煤與不同比例煤矸石摻燒的渣棒樣貌Fig.5 Slag rod condition of Dananhu high sodium coal blended with different proportion of coal gangue

煤種第1級(jí)第2級(jí)第3級(jí)第4級(jí)5%煤矸石煙溫/℃1284122111621082渣型黏熔強(qiáng)黏聚強(qiáng)黏聚黏聚10%煤矸石煙溫/℃1265121411551068渣型黏熔黏聚黏聚黏聚

圖6為準(zhǔn)東高鈉煤與不同比例煤矸石摻燒的渣棒樣貌，由于準(zhǔn)東高鈉煤灰分較小所以從3%開(kāi)始摻燒。當(dāng)摻燒3%的煤矸石時(shí)，前兩級(jí)渣棒表現(xiàn)為熔融，但相比與準(zhǔn)東高鈉煤，其中有光澤的玻璃體渣泡消失，結(jié)渣有明顯減輕的趨勢(shì)。當(dāng)摻燒6%的煤矸石時(shí)，前兩級(jí)渣棒表現(xiàn)為黏熔，結(jié)渣得到了改善。當(dāng)摻燒10%的煤矸石時(shí)，第1級(jí)渣棒表現(xiàn)為黏熔，但更接近強(qiáng)黏聚渣型，結(jié)渣得到了明顯的改善。

圖6 準(zhǔn)東高鈉煤與不同比例煤矸石摻燒的渣棒樣貌Fig.6 Slag rod condition of Zhundong high sodium coal blended with different proportion of coal gangue

綜上可見(jiàn)，無(wú)論是準(zhǔn)東高鈉煤還是大南湖高鈉煤，當(dāng)煤矸石摻燒比例達(dá)到10%時(shí)結(jié)渣都得到了明顯的改善，達(dá)到灰渣對(duì)鍋爐的影響在可控范圍內(nèi)，利用鍋爐吹灰蒸汽基本可以清除。所以在高鈉煤的開(kāi)采洗選過(guò)程中，可適當(dāng)保留些煤矸石，以達(dá)到改善結(jié)渣的作用。實(shí)驗(yàn)灰渣渣型及其對(duì)應(yīng)煙溫見(jiàn)表9。

2.4 結(jié)渣指數(shù)Sc

根據(jù)式(1)，(2)計(jì)算得到結(jié)渣指數(shù)Sc，結(jié)果見(jiàn)表10～12。

表9準(zhǔn)東高鈉煤與不同比例煤矸石摻燒的結(jié)渣實(shí)驗(yàn)渣型及煙溫
Table9SlaggingtypeandgastemperatureofZhundonghighsodiumcoalblendedwithdifferentproportionofcoalgangue

煤種第1級(jí)第2級(jí)第3級(jí)第4級(jí)3%煤矸石煙溫/℃1330127411981085渣型熔融熔融強(qiáng)黏聚黏聚6%煤矸石煙溫/℃1310126011851080渣型黏熔黏熔強(qiáng)黏聚黏聚10%煤矸石煙溫/℃1300127011951090渣型黏熔強(qiáng)黏聚黏聚黏聚

表10準(zhǔn)東高鈉煤及當(dāng)?shù)氐外c煤配煤摻燒結(jié)渣指數(shù)Sc
Table10SlaggingindexScofZhundonghighsodiumcoalblendedwithlowsodiumcoal

煤樣準(zhǔn)高煤準(zhǔn)低煤90%準(zhǔn)高80%準(zhǔn)高70%準(zhǔn)高60%準(zhǔn)高50%準(zhǔn)高Nmax2.501.752.502.502.501.751.75Sc1.060.740.890.910.770.740.68

由上述結(jié)果分析可見(jiàn)，在同樣的容積熱負(fù)荷下，準(zhǔn)東高鈉煤Sc值大于大南湖高鈉煤Sc值，即準(zhǔn)東高鈉煤結(jié)渣較大南湖高鈉煤要嚴(yán)重。在準(zhǔn)東高鈉煤與低鈉煤配煤摻燒實(shí)驗(yàn)中，由結(jié)渣指數(shù)Sc可知，隨準(zhǔn)東高鈉煤摻燒比例的減小，Sc值不斷降低，結(jié)渣有明顯減輕的趨勢(shì)，而在大南湖高鈉煤和低鈉煤配煤摻燒實(shí)驗(yàn)中，隨大南湖高鈉煤摻燒比例的不斷減小，Sc值變化不大，結(jié)渣沒(méi)有明顯減輕的趨勢(shì)，分析認(rèn)為主要是由于準(zhǔn)東高鈉煤灰成分中的堿金屬百分比含量較高且灰分的基數(shù)總量低，同時(shí)準(zhǔn)東低鈉煤的堿金屬百分比含量與準(zhǔn)東高鈉煤相差較大，從而導(dǎo)致?lián)綗外c煤時(shí)混煤的堿金屬百分比含量變化較大，所以易通過(guò)摻燒低鈉煤改善結(jié)渣，而大南湖高鈉煤灰分中的堿金屬百分比含量較低且灰分的基數(shù)總量高且大南湖低鈉煤的堿金屬百分比含量與大南湖高鈉煤相差不是很大，所以不易通過(guò)摻燒低鈉煤改善結(jié)渣。在高鈉煤摻燒煤矸石的實(shí)驗(yàn)中，不論是大南湖高鈉煤還是準(zhǔn)東高鈉煤，隨煤矸石的摻燒比例的增加，Sc值都有明顯的降低，當(dāng)摻燒煤矸石比例達(dá)到10%時(shí)兩種煤的結(jié)渣都有了明顯的改善，說(shuō)明煤矸石對(duì)于高鈉煤的結(jié)渣有著明顯的改善作用，其原因?yàn)橥ㄟ^(guò)摻燒煤矸石，增加灰的基數(shù)總量，從而導(dǎo)致堿金屬百分比含量變低，改善了結(jié)渣情況。

表11大南湖高鈉煤及當(dāng)?shù)氐外c煤配煤摻燒結(jié)渣指數(shù)Sc
Table11SlaggingindexScofDananhuhighsodiumcoalblendedwithlowsodiumcoal

煤樣大高大低90%80%70%60%50%40%30%20%10%Nmax2.501.752.502.502.502.502.501.751.751.751.75Sc0.910.841.01.031.031.040.981.040.950.951.04

表12兩種高鈉煤摻燒煤矸石結(jié)渣指數(shù)Sc
Table12SlaggingindexScoftwohighsodiumcoalblendedwithcoalgangue

煤樣大高摻5%大高摻10%準(zhǔn)高摻3%準(zhǔn)高摻6%準(zhǔn)高摻10%Nmax1.751.752.501.751.75Sc0.710.690.980.780.61

3 結(jié) 論

(1)大南湖高鈉煤和準(zhǔn)東高鈉煤都具有嚴(yán)重的結(jié)渣傾向，在同樣的容積熱負(fù)荷下，準(zhǔn)東高鈉煤的結(jié)渣狀況比大南湖高鈉煤要嚴(yán)重。

(2)準(zhǔn)東高鈉煤易通過(guò)摻燒低鈉煤降低灰成分中堿金屬百分比含量，改善結(jié)渣狀況，而大南湖高鈉煤不易通過(guò)摻燒低鈉煤改變灰成分中堿金屬百分比含量來(lái)改善結(jié)渣狀況。

(3)大南湖高鈉煤和準(zhǔn)東高鈉煤均可以通過(guò)摻燒煤矸石改善結(jié)渣狀況，且當(dāng)摻燒煤矸石比例達(dá)到10%時(shí)，兩種高鈉煤的結(jié)渣狀況均得到明顯改善。

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Comparativeexperimentsoftwohighsodiumcoalmixedburningslaggingcharacteristics

CHENG Youliang,SHI Hongbo,ZHANG Ning,ZHAO Na,SHI Yajun,XUE Zhanpu

(MOE’sKeyLaboratoryofConditionMonitoringandControlforPowerPlantEquipment,NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding071003,China)

Xinjiang high sodium coal is a good steam coal with large reserves.However,the slagging of combustion process is a serious pollution,and influences the safe operation and economics of the boiler.This paper conducted is the study based on one dimensional furnace slagging test bench to compare and analyze the slagging characteristics of two different higher-sodium coals,through experiments.The result shows that in the same volume heat load,the higher-sodium coal of Zhundong has a high slagging characteristics than that of Dananhu high sodium coal.Dananhu coal is harder than Zhundong coal to reduce slagging by burning mixed low sodium coals.The two high sodium coals can be mixed with coal gangue to improve the slagging condition and the best ratio was 10%.The experimental results provide some guidance for the use of high sodium coal in Xinjiang area.

high sodium coal;slagging characteristic;one dimensional furnace;mix-burned

程友良，施宏波，張寧，等.兩種高鈉煤的摻燒結(jié)渣特性對(duì)比實(shí)驗(yàn)[J].煤炭學(xué)報(bào),2017,42(11):3021-3027.

10.13225/j.cnki.jccs.2017.0488

CHENG Youliang,SHI Hongbo,ZHANG Ning,et al.Comparative experiments of two high sodium coal mixed burning slagging characteristics[J].Journal of China Coal Society,2017,42(11):3021-3027.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2017.0488

TQ534

A

0253-9993(2017)11-3021-07

2017-04-13

2017-08-28責(zé)任編輯許書(shū)閣

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(2016MS154，2017MS126)

程友良(1963—)，男，湖北荊州人，教授，博士生導(dǎo)師。E-mail:ylcheng001@163.com。

施宏波(1994—)，碩士研究生。E-mail:2653534978@qq.com