煤的结渣特性磁力分析的研究南京

煤的结渣特性磁力分析的研究

煤的结渣特性磁力分析的研究 2011： 分类号：TQ533.1　文献标识码：A文章编号：1001－2060（2000）02－0110-02A Study of the Magnetic Analysis of Coal-slagging CharacteristicsChen Lizhe　Ai Jing　Li Zhenqi, et al（Harbin Institute of Technology）Abstract：Coal-ash slagging characteristics are studied from the perspective of coal physical properties. Among the various kinds of substances present in the coal, iron compounds have the lowest melting temperature, which is the major cause of coal-related slagging during coal-firing in a boiler furnace. This paper describes a new method for determining the slagging tendency of various kinds of coal on the basis of a magnetic absorption percent of magnetic iron-to-coal. Furthermore, an in-depth analysis is conducted of the mechanism and use of the above method, which makes possible the rapid measurement on-site of the coal-slagging characteristics.Key words：coal quality, magnetic analysis, slagging▲1　引言　　近年来，国内外发展并得到广泛应用的结渣判别指标大致可分为煤的灰熔点、灰成分及灰粘度三种类型的煤质指标。其中以煤的碱酸比B/A、硅铝比SiO2／Al2O3、硅比G和软化温度ST四项指标较适合于我国煤种，有较高的置信度［1，2］，但分析时间较长，不适合于锅炉运行前煤是否易结渣的分析。本文提出的煤质结渣特性快速测定法——磁力分析法，具有耗时短，操作简捷，能现场应用的优点，且判别结渣性比较准确，如果能与软化温度ST判别法和煤粉燃烧型态结渣特性判定法共同判别，则准确成度更高。2　研究机理　　除原生矿物质(均匀分布在煤中)以外煤中的矿物质在原煤经开采、运输、干燥、破碎等过程中，存在状态都会发生变化。此外，在煤燃烧过程中，矿物质的物理化学特性有很大差异，这些差异虽与煤粒周围环境的气氛等有关外，但主要的还是取决于煤粒本身的组成，重度、表面特性、孔隙率、硬度、粘结力等因素。某些矿物质成份在燃烧过程中会发生选择性沉积。煤灰内各类物质中，铁化合物具有最低的熔化温度。含铁量高的颗粒可能会形成比重大的熔融球体，这种球体的阻力系数很小，因而它就很容易穿过烟气流到达水冷壁管上。而熔化温度很高的灰粒就不能熔融成球状，这种不规则形状的颗粒阻力系数很大，因此能随气流流动。有些熔化温度很低的颗粒含有碳酸盐化合物，它的气体生成物CO2会引起新的球体产生，但由于其内部是空的，比重很小，所以也随气流流动。因此，笼统地采用煤中的总铁量来评价炉膛结渣往往会出现误差，其原因就在于没有考虑铁在煤中的存在状态和分布情况。铁在煤中常常以黄铁矿(FeS2)、菱铁矿(FeCO3)或者以白云石和方解石的混合物出现，很少以其它形式出现［3］，常见铁化合物的物理性质可见表1。表1　铁化合物的物理性质比较化合物FeS2FeSFeCO3FeO比重5.024.643.965.70熔化温度/℃7501 1946001 377　　黄铁矿和菱铁矿在燃料过程中有如下反应 FeS2(c)FeS(l)+SO2　（g）　　(1)FeCO3(c)FeO(c.l)+CO2　（g）　　(2)　　式中　c.l.g分别表示结晶物、液体和气体。　　从反应式(1)可看出，FeS2开始氧化成FeS和SO2，是矿物质在燃烧区域内发生的重要反应之一。FeS在燃烧过程中易形成一种熔融球体，其阻力小、密度高，很容易从烟气流中分离出来，接触到水冷壁并与管壁上早已出现的化合物反应形成低熔点化合物，其反应方程式如下［4］。FeS(l)+Fe2O3(c.l)+3/2O2→Fe3O4(c.l)+SO2（g）　　(3)1371℃分解2FeS(l)+3O2(g)→2FeO(c.l)+2SO2(g)　　(4)FeO(l)+SiO2(c.g)→FeSiO3(c.l)　　(5)1147 ℃熔化　　方程(3)所形成的磁铁矿Fe3O4在分解成FeO和O2之前，可承受很高的温度，使沉积物的熔点升高，在相应范围内呈固态沉积。而Fe3O4和FeS反应出来的FeO和SiO2作用可形成低熔点化合物FeSiO3易熔化沉积。　　从方程式(2)中可看出，碳酸铁在燃烧过程中放出CO2气体，自身变成空心球体，由于很轻可随烟气带走。　　由以上分析可知，黄铁矿是引起结渣的根本原因之一，测定出它的含量，就能预测出煤种的结渣倾向。　　黄铁矿一般为FeS2和FeS的混合物，它具有磁性，而煤中另一种常见的铁化合物FeCO3是没有磁性的，因此，就可以采用

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