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混煤的结渣特性
S Sua,, Pohla, D beb and Hartc
a Department of Chemical Engineering, The University of Queensland, Brisbane, QLD 4072, Australia
b ACIRL Limited, 1 ACIRL St., Riverview, QLD 4303, Australia
c CRC for Black Coal Utilization, The University of Newcastle, University Drive, Callaghan, NSW 2308, Australia
摘要:本文介绍的三组混煤在澳大利亚煤炭工业研究实验室炉结渣特性的测试,以及实验结果。结果表明:没有一种煤或混煤产生强烈的熔融沉积。在最坏的情况下,结渣中含有一些中等烧结材料。大部分混煤的结渣行为都比其单一组分要略差。为了排名各种混煤的结渣特性,我们确定了以热通量方面为基础,进行最低热通量对于总热流量的比例比较。这种方式要优于其他的比如比较集结速度或是结渣的视觉物理特性等方法。在本次研究中,Fe2O3/CaO的摩尔比作为5种煤与六种混煤相比较的关联。。这个比率可以解释为什么单一组分的煤的结渣状况要优于混煤。然而,我们也注意到还有在以上所述之外的情况。
关键词:结渣特性;混煤;Fe2O3/CaO摩尔比

灰分通常占煤的10%-25%[1]。灰分的来源主要是其自身的无机盐矿物质组分以及操作不当带来的杂质。一般来说,结渣是指在路中直接暴露于火焰辐射区域比如炉壁或是大间距过热器管的熔融沉积。煤或混煤结渣特性的测定是非常受关注的研究项目。燃煤设备厂商以及实际烧煤程序使用结渣特性预测的结果在知道煤的选择和操作。
在我们进一步讨论混煤的结渣特性之前,有三种值得说明的由结渣引起的锅炉运行中的问题。第一,炉渣可以堆积在炉壁上而无法被吹灰工序清除。这些炉渣将会隔绝水壁,降低供应蒸汽压力,增大过热器压力。第二,壁上的结渣也可能导致腐蚀。第三,渣可能可以进入炉的底部或被清理进炉的底部。在此过程中,落下的渣可能会损坏管道,导致灰斗堵塞和底灰清理障碍。因此,只要三个问题出现了一个,实际的工作程序就会面临结渣问题。
为了提高煤的性能以满足电厂需求和降低成本,使用混煤已经成为了相当普遍的模式。然而根据数据,只有少量的实验进行了混煤的结渣特性的测定。以往的研究共使用三种不同规模的设施:沉降炉[2、3],中规模的炉[3-6],全尺寸炉[7-11]。例如,由70%的波德河盆地煤(PRB)和30%伊利诺伊6#煤搭配的混煤在康寿试验点进行测试,其结果是该混煤的结渣特性稍大于单一煤的结渣特性[4]。与此相异,在能源与环境合作(EER)实验中心的试验中,组分为50%LR和50%PM的混煤有最低的渣沉积速率。混煤的炉渣性能可能比个别煤炭性能差。不过,还是有某些混煤的灰分沉积性能优于纯煤[12]。
在条件接近电站锅炉实际状况的情况下,很难去成功有效地确定结渣的倾向。这些结渣特性的预测信息还需要参考经验指数。作者作了一些尝试,以确定在前人研究结渣特性所获得数据的准确性。在一般情况下,在之前的对于煤和混煤结渣特性的研究中,在如下方面进行评估:
以沉积质量或沉积厚度为指标的沉积速率[2、4-6、11];
热传递问题,即管道表面或物质毗邻管表面(传导)的温度下降或冷流体的流量与温度上升[4-6、13]。
目测(物理特性)[5、6];
消除积灰的能力[5]。
然而,这些方式都没有成功建立用于排定煤或混煤结渣特性性能的对比数据体系。例如,在使用评估渣沉积聚率和热通量的方法中,未考虑到结渣有时会发生脱落的问题,这降低了该方法的可靠性。而对于结渣速率,在一个确定的测试时间,如6或8个小时,在中间工厂规模的试验设备中如EER的实验炉[5]和澳大利亚煤炭工业研究实验室(ACIRL)的实验炉[6]中,因为脱落问题受到了质疑。图4很清晰的显示,由于脱落问题,一个典型的热流量方面通过了结渣板。
本文开发了新的参数数值进行结渣特性的排名比较,该参数基于一段时间内通过结渣面的热流量。然后,本文出示三种在ACIRL实验炉中进行测试的混煤的结渣特性测定结果。同时,一个讨论也被提了出来:为什么混煤的结渣特性
差于单一煤的结渣特性。
2实验细节

五个煤种被选作这项研究,他们的主要性能见表1。三对混煤由这些不同性质的煤配成,这些混煤是AB(67%A、33%B),BA(33%A、67%B),CD(75%C、25%D),DC(50%C、50%D),AE(67%A、33%E),EA(33%E、67%