第36卷第4期煤炭科學(xué)技術(shù)VoL 36 No.42008年4月C0AL SCIENCE AND TECHNOLOGYApr. 2008家煤炭加工與環(huán)保褐煤動(dòng)力配煤研究與分析涂華'，李文華”，姜英'(1.煤炭科學(xué)研究總院北京煤化工研究分院，北京1003; 2.中國煤炭學(xué)會(huì)煤化學(xué)專業(yè)委員會(huì)，北京1003)摘要: 將褐煤摻配入煙煤中，研究了其主要煤質(zhì)指標(biāo)變化規(guī)律，分析了預(yù)測(cè)配煤煤質(zhì)的影響因素。研究結(jié)果表明，在進(jìn)行褐煤動(dòng)力配煤時(shí)，由于水分因易受環(huán)境影響而不具有加和性，所以對(duì)預(yù)測(cè)配煤性質(zhì)(水分、可磨性等)的影響尤其明顯，但灰分、揮發(fā)分、全硫和高位發(fā)熱量在干燥基基準(zhǔn)下表現(xiàn)出了較好的線性加和性。通過熱重分析，研究了動(dòng)力配煤燃燒性能變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果.表明，中等揮發(fā)分的煙煤摻配入一定量的高揮發(fā)分褐煤，能明顯降低著火溫度和燃盡溫度。關(guān)鍵詞:褐煤;動(dòng)力配煤;加和性;燃燒性能中圖分類號(hào): TQ53文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào): 0253 -2336 (2008) 04 -0101 -05Research and analysis on steam coal blending with ligniteTU Hua', LI Wen-hua2 , JIANG Ying'(1. Beijing Research Institute of Cool Cheistry, China Coal Research Intinute, Bejing 100013, China;2. Coal Chemisty Comnitte of China Coal Society, Beijing 100013, China)Abstract: The variation law of the main coal quality index was researched was bituminous coal blended with lignite. The influence factorsto the blending coal quality were analyzed. The research resuts showed that due to the moisture of lignite could be easily inluenced by theenvironment and not have the aditivity during the lignite blending with the steam coal, therefore lignite would have obvious influenced tothe blending coal quality ( such as the moisture, grindabitity and others) , but the ash, volatile matter, total sulfur, gross calorific valuecould show a prefeable additivity in dry basis. The variation law of the combustion performance was researched with the thermal gravity analysis method. The experiment results showed that the kindling temperature and the bunout temperature was obviously descended whenthe medium volatile matter bituminous coal blended with the high volatile matter lignite.Key words: lignite; steam coal blending; aditity; combustion performance褐煤是煤化度最低的礦產(chǎn)煤，它具有水分大、般煙煤中原則上不配人褐煤}],而由于近年來局含碳量低、含氧量高、著火溫度低、發(fā)熱量低、化部地區(qū)煤炭供應(yīng)形勢(shì)緊張，現(xiàn)國內(nèi)已有數(shù)家煙煤電學(xué)反應(yīng)性好等特點(diǎn)，不僅可作坑口電站的燃料，還廠采用或計(jì)劃采用低廉的低灰、低硫、低熱值褐.可用作直接液化或間接液化實(shí)現(xiàn)煤變油或煤化工產(chǎn)煤，與熱值較高的煙煤摻配后燃燒。目前國內(nèi)褐煤品合成，也可作為氣化用煤制造城市煤氣和合成甲- -般只用于褐煤鍋爐,為滿足主流煙煤鍋爐用戶的醇等合成氣用，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值"。需要，有必要研究褐煤與煙煤混配后煤質(zhì)及燃燒性中國是世界上主要儲(chǔ)煤和產(chǎn)煤國家之一,到能的變化規(guī)律。2005年底，全國已探明的褐煤保有儲(chǔ)量達(dá)1 300多1試驗(yàn) 用煤與配煤方案億t,約占全國煤炭總儲(chǔ)量的13%。2006 年全國生產(chǎn)褐煤10511 多萬t,占全國原煤產(chǎn)量的選用了1種褐煤和2種煙煤3個(gè)煤樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)4.51%[2]。室混配試驗(yàn)，煤樣化驗(yàn)結(jié)果見表1。褐煤雖然水分大、發(fā)熱量低，但一些優(yōu)質(zhì)褐煤中國煤化工)分別采用不同具有灰分較低且含硫量也很低等優(yōu)點(diǎn)。為了更好利配比三配，按以下6個(gè)用這些優(yōu)質(zhì)褐煤，隨著褐煤利用技術(shù)水平的提高,方案CHC NMHS.0%:80.0%;②褐煤的應(yīng)用范圍正在逐步擴(kuò)大。在動(dòng)力配煤時(shí)，一A:B為30.0%:70.0%;③B:C為40.0%:1012008年第4期煤炭科學(xué)技術(shù)第36卷60.0%;④A: B:C為15. 0%:65. 0%:20.0%;⑤A35. 0%: 15.0%:50.0% (以上均為干燥基質(zhì)量配煤:B:C為25. 0%:30.0%:45.0%;⑥A:B:C為比，下同)。表1實(shí)驗(yàn)窒配煤試驗(yàn) 單煤化驗(yàn)結(jié)果煤樣工業(yè)分析(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%干基全硫質(zhì)發(fā)熱量/MJ.kg1灰熔融性軟哈氏可磨代號(hào)名稱MM.sAgVar量分?jǐn)?shù)/%Qg.化溫度/C性指數(shù)褐煤24. 023. 813.9248.460.5429. 1620.9712105煙煤[8.62. 8616.78 37.420.5627.3924.051450煙煤II2.2.0321.19 29. 270.6626. 7125. 221 32068注: M，Mu分別為全水分和空氣干燥基水分; As為干燥基灰分: V為干燥無從基揮發(fā)分: Qg.s, Mm分別為千基高位和收到基低位發(fā)熱量。2.2試驗(yàn)結(jié)果與分析2配煤試驗(yàn) 與分析將配煤的主要煤質(zhì)指標(biāo)實(shí)測(cè)結(jié)果、預(yù)測(cè)計(jì)算值2.1配煤煤質(zhì)指標(biāo)預(yù)測(cè)值計(jì)算及二者之間的偏差值列于表2中。根據(jù)動(dòng)力配煤主要煤質(zhì)指標(biāo)間加和性關(guān)系得到1)表2中干燥基灰分(Ag)、揮發(fā)分(V)、預(yù)測(cè)計(jì)算值，由于采用了干燥基配煤比，則干燥基全硫(S.)、 高位發(fā)熱量(Q.)的偏差絕對(duì)值配煤的煤質(zhì)指標(biāo)X預(yù)測(cè)值計(jì)算公式為:分別為0.09% ~0.48%，0.23% ~0.97%， 0~x= ERX(1)0.04%，0.21 ~0. 84 MJ/kg,均分別處于其實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)性誤差允許范圍內(nèi)( <0.5%，< 1. 0%,式中R.一 第i種煤配煤比;X一第i種煤煤質(zhì)指標(biāo)中灰分、 全硫、揮<0.1%，<1. 25 MJ/kg)，個(gè)別數(shù)據(jù)甚至處于其實(shí)驗(yàn)室重復(fù)性誤差允許范圍內(nèi)。說明在干燥基基準(zhǔn)發(fā)分、發(fā)熱量等?？諝飧稍锘褪盏交嘿|(zhì)指標(biāo)預(yù)測(cè)值計(jì)算則分下，以上煤質(zhì)指標(biāo)具有較好的可加性。別先按照式(2)、式(3)將干燥基配煤比換算成2)表2中除不含褐煤的第③試驗(yàn)方案外,其空氣干燥基和收到基配煤比，再利用式(1) 進(jìn)行他方案的全水分M、空氣干燥基水分M.實(shí)測(cè)值普遍低于預(yù)測(cè)計(jì)算值，而且偏差較大，其偏差絕對(duì)值配煤加和計(jì)算。分別為3.9% ~5.9%，1.70% ~4. 69%，均大幅R. =-R/(100 - M..)(2)度超過了實(shí)驗(yàn)室的重復(fù)性誤差允許范圍，顯然是由2 R,/(100-M.)于水分容易受到大氣濕度的影響而不具有可加性,R./(100- Mas,)而且因?yàn)楦咚趾置号淙肓康脑黾佣乖撚绊懠覴es,i =E R,./(100 - Mau,)劇，也會(huì)在一定程度上加大水分的分析誤差。式(2)和式(3) 中，R., R.，R.,分別3)由于水分的影響，表2中空氣干燥基和收為第i種煤收到基、空氣干燥基、干燥基的配煤.到基煤質(zhì)指標(biāo)出現(xiàn)了較大程度的偏差?；曳?Au,比; M.,，, M..分別為第i種煤的收到基、空氣干A)偏差絕對(duì)值的最大值分別為0.89%和.燥基的水分，下同。1.01%，揮發(fā)分(Vd， ..)偏差絕對(duì)值的最大值煤灰熔融性軟化溫度按照式(4)計(jì)算得到預(yù)分別為1. 60%和2.72%，發(fā)熱量(Qp.u, Q..n)測(cè)值[3-4。偏差絕對(duì)值的最大值分別為1.79 MJ/kg和2. 482 Ts.As.R,.MJ/kg,均明顯超出實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)性誤差范圍。Tsr =(4)如以實(shí)測(cè)的水分(M, M.)數(shù)據(jù)來修正預(yù)測(cè)SA.R..直中國煤化工當(dāng)標(biāo)修正后的偏差均式(4)中，Ts和Sr,分別為第i種煤及配煤在干燥基全硫(S,a)的煤灰熔融性軟化溫度，A.為第i種煤的干燥基偏差MHCNM H G單煤的全硫分均較灰分。低，而且相差不大的緣故。102涂華等:褐煤動(dòng)力配煤研究與分析2008年第4期表2實(shí)驗(yàn)室配煤試驗(yàn)配煤化驗(yàn)結(jié)果工業(yè)分析(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%全硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%發(fā)熱量/MJ.kg干基氫灰熔融哈氏可配煤方案-質(zhì)量分性軟化磨性M.M_JAsAwA. V。V_ v_ S.d S.uS.u Qp.s Qg. lm.數(shù)/%溫度/心指數(shù)實(shí)測(cè)值6.2 5.82 13.90 13.09 13.04 34.6432.6232.49 0.55 0.52 0.52 28.0126.38 25.32 4.19 1460 57預(yù)測(cè)佳12.17.92 14.21 13.08 12.49 34.22 31.51 30.080.56 0.52 0.427.74 25.54 23.34 4.20 1440偏差-5.9 -2.10-0.31 0.01 0.55 0.42 1.11 2.41 -0.01 0 0.03 0.27 0.84 1.98 -0.01 20 -6修正后預(yù)測(cè)值13.38 13.3332.23 32. 100.53 0.526.13 25.07修正后偏差-0.29-0.29 一0.39 0.39 - - -0. 01 -0.010.25 0.258.0 7.60 12.53 11.58 11.53 36.47 33.70 33.55 0.53 0.49 0.49 28.76 26.57 25.49 4.13 1450 55預(yù)測(cè)值13.8 10.26 12.92 11.59 11.14 35.77 32.10 30.830.55 0.49 0.4727.9225.0623.014.18 1430 62-5.8 -2.66-0.39-0.01 0.39 0.70 1.60 2.72 -0.02 0 0.02 0.84 1.52 2.48 -0.05 20-7②修正后預(yù)測(cè)值11.94 11.8933.05 32.910.51 0.525.80 24.71-0.36-0.36 - 0.65 0.64 - . 0.02 -0. 020.77 0.78 -4.6 2.14 19.30 18.89 18.41 26.07 25.51 24.87 0.61 0.60 0.58 26.77 26.20 24.62 4.14 1360 684.9 2.36 19.43 18.97 18.48 26.30 25.68 25.010.62 0.61 0.5926.98 26.34 24.73 4.14 1370 67纂-0.3 -0.22 -0.13-0.08 -0.07 -0.23-0.17-0.14 -0.01 -0.01-0.01 -0.21 -0.14 -0.11 0 -10 119.01 18.54 一25.74 25.09- 0.61 0.59 .26.34 24.76- -0.12-0.13 - -0.23-0.22 - -0.01 -0.01.-0.14 -0.14 一5.24.86 15.82 15.05 15.00 31.58 30.05 29.94 0.58 0.55 0.55 27.74 26.39 25.36 4.19 1440 6110.26.56 15.73 14.70 14.13 31.84 29.75 28.59 0.58 0.54 0.527.52 25.72 23.71 4.17 1410 64-5.0 -1.700.09 0.35 0.87 -0.26 0.30 1.35 0 0.01 0.03 0.22 0.68 1.65 0.02 30 - 314.97 14.9130.29 30. 18- 0.55 0.526.18 25.150.08 0.09 - -0.24-0.24.000.21 0.21.5 6.14 15.35 14.41 14.35 30.4628.5928.48 0.64 0.60 0.60 28.06 26.34 25.30 4.10 1330 6010.5 10.83 15.55 13.87 13.92 31.36 27.96 28.07 0.60 0.54 0.5427.53 24.55 23.64 4.13 1360 64-4.0 -4.69-0.200.54 0.43 -0.900.63 0.41 0.04 0.06 0.06 0.53 1.79 1.66 -0.03 -30 -414.60 14.5429.43 29.320.56 0.5625.84 24. 80.一一-0.19-0.19 - -0.84-0.84 一0.04 0.040.50 0.508.1 7.93 14.96 13.77 13.75 31.53 29.03 28.98 0.63 0.58 0.58 27.33 25.16 24.14 4.14 1330 5712.011.04 14.48 12.88 12.74 32.50 28.91 28.60 0.60 0.53 0.527.6724.62 23.33 4.11 1330 62-3.9 -3.11 0.48 0.89 1.01 -0.97 0.12 0.38 0.03 0.05 0.05 -0.34 0.55 0.81 0.03 0 - 5。修正后預(yù)測(cè)值13.33 13.3129.92 29.870.55 0.524.56 23.55- 0.44 0.44 - -0.89-0.89.0.03 0.030.61 0.59注: S,a, S,u, S,.分別為干燥基、空氣干燥基、收到基全碗; Qg.d, Q.d， Qm,分別為高位干基、高位空氣干燥基、低位收到基發(fā)熱量。4)灰熔融性軟化溫度偏差的絕對(duì)值為0~重復(fù)性誤差允許范圍，個(gè)別甚至超出了其實(shí)驗(yàn)室再30C,處于其實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)性誤差允許范圍內(nèi)。然現(xiàn)性誤差允許范圍內(nèi)。雖然3個(gè)單煤的可磨性指數(shù)而，灰成分差異的程度會(huì)直接影響配煤的灰熔融性相差并不大，但由于高水分褐煤的配人，在一定程溫度加和性計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性,幾種煤配合后的熔度上會(huì)影響可磨性指數(shù)的試驗(yàn)測(cè)定，且由于褐煤配融性溫度并不完全等于線性加和的結(jié)果,但大致介比的中國煤化工于單煤最大值和最小值之間。5)表2中只有不含褐煤的試驗(yàn)方案③的可磨THCNMHG性指數(shù)偏差為1,其他方案的偏差均超出實(shí)驗(yàn)室的1)選取表1中3個(gè)單煤和表2中5個(gè)有褐煤1032008年第4期煤炭科學(xué)技術(shù)第36卷配煤方案的混煤共8個(gè)煤樣進(jìn)行了熱重分析試驗(yàn)。_120 r70.6熱重分析試驗(yàn)升溫速率為50C/min,試驗(yàn)氣氛為:100+0.4數(shù)80, DTG空氣(氣速90 mL/min)，試驗(yàn)平衡氣為氮?dú)?氣F 60JT0.2速10 mL/min)。號(hào)400.02)得到的8個(gè)煤樣失重曲線(TG) 和失重微820分曲線(DTG)，如圖1和圖2所示。比較圖1和200400600 8001000圖2中的曲線形態(tài)，除2個(gè)煙煤?jiǎn)蚊涸囼?yàn)曲線外，(a)煤樣A10.4褐煤?jiǎn)蚊汉推渌?個(gè)摻有褐煤的曲線形態(tài)基本相似。加熱的初始階段為水分析出階段(低于文80rGDTG0.2冊(cè)五60100C)，隨著溫度的繼續(xù)升高，煤樣的揮發(fā)分開0.140始以較快速度析出并開始燃燒，接下來隨著溫度的器20:; 0.0進(jìn)一步升高，煤中的固定碳開始燃燒，除褐煤?jiǎn)蚊?~400600800100外，其他煤樣均在將近700C時(shí)基本燃燒完全。(b)煤樣B從圖1和圖2中可以得到一系列的特征溫度點(diǎn)數(shù)據(jù)，匯總列于表3。圖1煤樣A和B熱重分析 曲線凌11010.員120rξ120[DTG 40.3想0.2￥5爾80f τG'70 Tc'0.2 580t TG50-.1面60t-0.186040.1 e0.0日冊(cè)杭開20o 200400_6008001000舞0200400600 8001000o- 2004006008001000溫度/C(間)方案①(6)方案②(c)方案③10.4。g_資10010.4.賴80-DTG 0.3型工、-DTG-0.3型1/DTG 0.3型60F T+0.205聚80[ TG-0.2于80[ TG'0.2元0.1盤更e040.1+0.120[~長200.0世0200100600 8001000類02004006008001000樓0200400_6008001000(d)方案④(e)方案⑤.(f)方案⑧圖2不同方案的熱重分析曲線表3熱重分析試驗(yàn) 結(jié)果數(shù)據(jù)揮發(fā)分外推起始易燃峰.難燃峰最大失重率外推終止煤樣名稱Val/% .溫度/煤樣A(褐煤)46. 56467445343440煤樣B(燜煤1)31. 141255(655煤樣C(煙煤I)23. 0747574667方案①A: B(20.0%:80.0%)34.648005532504628方案②A: B(30. 0%:70.0%)36.4750001985619方案④A: B: C(15. 0%:65. 0%:20. 0%)31.584317566668方案⑤A: B: C(25. 0%:30.0%:45.0% )30.469660488方案⑥A: B: C(35. 0%:45.0%:50.0% )31.532368482641表3中外推起始溫度、外推終止溫度通常分別中國煤化工取的是外推起始溫稱為著火溫度、燃盡溫度，分別為揮發(fā)分開始析出度YHCNMH氏重率溫度。并開始燃燒時(shí)的溫度和煤中的固定碳開始燃燒時(shí)的從表3可以看出:104涂華等: 褐煤動(dòng)力配煤研究與分析2008年第4期1)揮發(fā)分與著火溫度、燃盡溫度有著密切的分、揮發(fā)分、全硫和高位發(fā)熱量在干燥基的基準(zhǔn)下關(guān)系，褐煤的揮發(fā)分明顯比另外2個(gè)煙煤高，褐煤表現(xiàn)出較好的線性加和性，可以采用該方法對(duì)配煤的5個(gè)特征溫度點(diǎn)均明顯較其他煤樣低,而且其失性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。.重曲線和失重微分曲線與另外2個(gè)煙煤?jiǎn)蚊合啾炔?)中等揮發(fā)分的煙煤摻配人一定量的高揮發(fā)異較大，出現(xiàn)了易燃峰和難燃峰，在70C左右時(shí),分褐煤，能明顯降低著火溫度和燃盡溫度，但由于煤樣中的水分開始析出, 246C時(shí)達(dá)到了著火溫度,褐煤配比的增加，配煤的發(fā)熱量必然會(huì)降低，這將447C時(shí)就已基本燃燒完全。會(huì)影響到鍋爐的出力，可能危及鍋爐的正常運(yùn)行。2)對(duì)比2種煤組合的配煤方案(方案①和方所以將褐煤配人煙煤時(shí)，應(yīng)注意配比的控制，在保案②)試驗(yàn)數(shù)據(jù),方案②的褐煤配比比方案①多證鍋爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，追求其最佳配比。10個(gè)百分點(diǎn)，揮發(fā)分升高了將近12個(gè)百分點(diǎn)，后3)由于實(shí)驗(yàn)室的熱重分析試驗(yàn)條件與鍋爐的者的5個(gè)特征溫度點(diǎn)均較前者低5 ~30C，較煤樣燃燒工況有很大差異，在褐煤配煤實(shí)際應(yīng)用前，應(yīng)B的溫度低30~60C。在相同配煤組合情況下，通過半工業(yè)性或工業(yè)性燃燒試驗(yàn)來進(jìn)一-步 驗(yàn)證其燃隨著褐煤配比的提高，其著火溫度、最大失重率溫?zé)阅?。度、燃盡溫度均下降。參考文獻(xiàn):3)對(duì)比3煤組合的配煤方案(方案④、方案.[1] 戴和武，謝可玉.褐煤利用技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出⑤和方案⑥)試驗(yàn)數(shù)據(jù), 3個(gè)方案中褐煤配比依次版社, 1999提高了10個(gè)百分點(diǎn)，但由于三者配煤的揮發(fā)分[2]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局調(diào)度統(tǒng)計(jì)司.媒炭工業(yè)統(tǒng)計(jì)提(Vax)均在31%左右，相差不大,其試驗(yàn)得到的5要(1949-2006) [R]. 北京:國家煤礦安全監(jiān)察局, .2007.個(gè)特征溫度點(diǎn)也相差不大，但與配入2個(gè)煙煤?jiǎn)蚊篬3]MT/T 1009 - 2006,0動(dòng)力配煤導(dǎo)則[S].相比，均有不同程度的下降。所以，中等揮發(fā)分的[4] 陳文敏，張自劭，陳懷珍。動(dòng)力配煤[M].北京:煤炭工煙煤配入一定量的高揮發(fā)分褐煤，能降低著火溫度業(yè)出版社，1999和燃盡溫度，即降低了著火點(diǎn)并易于燃燒完全。作者簡(jiǎn)介:涂華(1976-),男,江西鄱陽入，工程師，博4結(jié)論士研究生，現(xiàn)主要從事煤質(zhì)技術(shù)和煤化工研究工作。Tel: 010 -84263443, E - mail; tu_ hua@ sohu. com1)水分因易受環(huán)境影響而不具有加和性，在進(jìn)行褐煤動(dòng)力配煤時(shí)，水分的影響在預(yù)測(cè)配煤性質(zhì)收稿日期: 2007-11-16; 貴任編輯:劉軍娥(水分、可磨性等)時(shí)的誤差尤其明顯;而由于灰(上接第6頁)[2] Ordemir L, Neil D M. Aplicatio of hery duty roadheaders for置,并合理配重。undergound development of the Yucca Mountain exploratorystudy faciliy [ A]. Proceedings of Intermational High Level Nu-5)根據(jù)重型掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)，開發(fā)堅(jiān)固穩(wěn)定的cler Waste Management Conference, Las Vegas, 1994.伸縮式截割機(jī)構(gòu)和重載回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。[3]張明敏. 重型掘進(jìn)機(jī)性能主要限制因素及其改進(jìn)方向[J].6)采用掘進(jìn)機(jī)導(dǎo)向定位及斷面監(jiān)視系統(tǒng),改煤炭科學(xué)技術(shù), 2005 (1).善重型掘進(jìn)機(jī)操作性能。[4]黃華城. 懸臂式掘進(jìn)機(jī)兩種截割方式的對(duì)比分析[J].煤7)以重型掘進(jìn)機(jī)為技術(shù)平臺(tái)，采用還可以裝炭科學(xué)技術(shù)，1996 (9). .備自動(dòng)滅塵裝置和錨桿支護(hù)系統(tǒng),提高工作人員的作者簡(jiǎn)介:郁建生(1977-), 男,山西太谷人，工程師，長安全性、綜掘工作面效率等。期從事煤礦部分?jǐn)嗝鎽冶凼骄蜻M(jìn)機(jī)的研究與開發(fā)工作,現(xiàn)任煤炭科學(xué)研中國煤化工副所長。Tel: 0351 -76850YHCNMHG_[1]郝建生. 掘進(jìn)機(jī)縱軸式截割頭截割效率的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].煤炭科學(xué)技術(shù), 200 (2). .收稿日期: 2007-12-10;貴任編輯:王宗禹105