不同煤种的动力配煤技术
摘要：对朔州煤、忻州煤和大同煤分别与太原煤作了配煤试验研究，发现朔州煤及忻州煤与10%～30%的太原煤相配时能降低这2种煤的挥发分，同时还能提高配煤的热值和可磨性，大同煤与10%～30%的太原煤配后既可提高大同煤的灰熔融性温度，又能提高其哈氏可磨性指数。
关键词：动力；配煤；研究
文献标识码：A
文章编号：0253-2336(2000)03-0043-03
关键词：动力；配煤；研究
文献标识码：A
文章编号：0253-2336(2000)03-0043-03
动力配煤在国内外已有几十年的应用实践经验，如美国、日本、德国及西欧一些其他工业发达国家的燃煤电厂已普遍采用配煤燃烧，均取得了较好的经济效益，国内一些大中型电厂也多采用配煤燃烧。自1979年初上海市燃料总公司生产动力配煤以来，全国已有20多个城市生产动力配煤，年产配煤近2 000万t，主要供城市的工业锅炉及窑炉使用，都取得了较好的效益，节煤率可达5%以上，同时还大大降低了烟尘的林格曼黑度。为了进一步扩大朔州和忻州等高挥发分煤的用户，这次专对朔州和忻州的气煤以及大同弱粘煤分别配入太原低挥发分的贫瘦煤作了一系列的配煤试验的研究。
1 朔州煤、忻州煤、大同煤和太原煤的基本性质
从表1看出，朔州、忻州、大同和太原三分公司销煤的灰分基本都在25%～27%之间，而大同分公司煤的灰分最低，还不到8%；煤的全水分以大同弱粘煤最高，太原贫瘦煤的全水分最低；挥发分以朔州和忻州煤最高，太原煤的挥发分最低。上述4种煤的硫分都在1%以下，其中又以太原和大同煤的硫分较低，煤的收到基低位发热量以大同煤最高，朔州煤的发热量最低，太原煤的Qnet,ar则相对较高，为23.473MJ/kg。煤的哈氏可磨性指数以太原煤最高，为77，大同煤最低，为55，朔州煤和忻州煤均为60。所以，利用太原煤与上述3种煤相配时，将可提高他们的哈氏可磨性指数。
表1 朔州、忻州、大同和太原分公司销煤的基础煤质分析结果
|
煤 种
|
Mt/%
|
Mad/%
|
Ad/%
|
Vdaf/%
|
CRC(1～8)
|
St,d/%
|
HGI
|
Qnet,ar／MJ.kg-1
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
朔州
|
5.9
|
4.00
|
25.38
|
39.20
|
4
|
0.91
|
60
|
20.377
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
忻州
|
4.2
|
2.77
|
26.91
|
38.23
|
3
|
0.84
|
60
|
20.929
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
大同
|
9.5
|
6.37
|
7.98
|
33.52
|
2
|
0.65
|
55
|
25.873
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
太原
|
2.7
|
1.06
|
26.51
|
16.22
|
2
|
0.65
|
77
|
23.473
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
煤 种
|
元 素 成 分 /%
|
煤 灰 成 分 /%
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Cad
|
Had
|
Nad
|
SiO2
|
Al2O3
|
Fe2O3
|
TiO2
|
CaO
|
MgO
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
朔州
|
56.42
|
3.65
|
0.99
|
44.78
|
39.43
|
3.66
|
1.30
|
4.58
|
0.24
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
忻州
|
55.09
|
3.79
|
1.04
|
46.98
|
43.75
|
2.48
|
1.65
|
1.79
|
0.56
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
大同
|
71.43
|
4.28
|
0.88
|
52.24
|
17.64
|
16.43
|
1.30
|
4.96
|
1.25
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
太原
|
64.12
|
3.22
|
1.22
|
52.52
|
39.34
|
2.90
|
1.55
|
0.56
|
0.32
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
煤 种
|
灰 熔 融 性/℃
|
反 应 性 试 验 α/℃
|
煤炭
类别 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
DT
|
ST
|
HF
|
FT
|
950
|
1 000
|
1 050
|
1 100
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
朔州
|
>1 450
|
>1 450
|
>1 450
|
>1 450
|
13.6
|
26.5
|
46.0
|
58.6
|
气煤
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
忻州
|
>1 450
|
>1 450
|
>1 450
|
>1 450
|
13.2
|
25.8
|
44.4
|
56.1
|
气煤
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
大同
|
1 070
|
1 160
|
1 180
|
1 200
|
14.2
|
27.6
|
47.3
|
66.4
|
弱粘煤
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
太原
|
>1 450
|
>1 450
|
>1 450
|
>1 450
|
8.5
|
12.9
|
16.6
|
23.0
|
贫瘦煤
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
煤灰熔融性温度除大同煤较低，ST 1 160 ℃外，其余3种煤灰的ST均在1 450 ℃以上，属难熔灰。因而用太原煤配入大同煤后将可提高其煤的灰熔融性温度。煤灰成分除大同煤的灰中Al2O3含量较低，Fe2O3含量较高外，其余3种煤的灰成分均以SiO2和Al2O3为主，其含量分别高至44.78%～52.52%和39.34%～43.75%，CaO等的含量均不超过5%。煤对CO2的反应性以大同煤最好，在1100℃时的CO2分解率为66.4%，太原煤的反应性相对较低，1100℃的CO2分解率仅23.0%，朔州煤和忻州煤的反应性均较好，1100℃时的α值分别高达58.6%和56.1%。
从上述几种煤的基础分析结果可以看出，当利用太原煤分别与朔州煤和忻州煤相配时，不仅可降低这2种煤的挥发分，同时在一定程度上还可以提高它们的发热量和可磨性，而太原煤与大同煤相配时，则可提高后者的煤灰熔融性温度和可磨性。 2 朔州煤与太原煤配煤时各种实用方案的比较
从表2看出，当朔州煤的配比为90%、太原煤的配比为10%时的1号方案，其配煤的收到基低位发热量(Qnet,ar)仅20.629MJ/kg，看来这一配方还不甚理想，而朔州煤占80%的2号方案，不仅其Vdaf能降至35%左右，Qnet,ar也达到20.923MJ/kg，硫分也可降至0.85%，因而该方案是一种比较可行的配煤方案。至于朔州煤的配比占70%的第3方案，其配煤挥发分和发热量更适于电厂和工业锅炉及窑炉的需要。所以第3方案将是一种更为理想的配方，同时上述3种方案还可提高配煤的哈氏可磨性指数。
煤灰熔融性温度除大同煤较低，ST 1 160 ℃外，其余3种煤灰的ST均在1 450 ℃以上，属难熔灰。因而用太原煤配入大同煤后将可提高其煤的灰熔融性温度。煤灰成分除大同煤的灰中Al2O3含量较低，Fe2O3含量较高外，其余3种煤的灰成分均以SiO2和Al2O3为主，其含量分别高至44.78%～52.52%和39.34%～43.75%，CaO等的含量均不超过5%。煤对CO2的反应性以大同煤最好，在1100℃时的CO2分解率为66.4%，太原煤的反应性相对较低，1100℃的CO2分解率仅23.0%，朔州煤和忻州煤的反应性均较好，1100℃时的α值分别高达58.6%和56.1%。从上述几种煤的基础分析结果可以看出，当利用太原煤分别与朔州煤和忻州煤相配时，不仅可降低这2种煤的挥发分，同时在一定程度上还可以提高它们的发热量和可磨性，而太原煤与大同煤相配时，则可提高后者的煤灰熔融性温度和可磨性。 2 朔州煤与太原煤配煤时各种实用方案的比较
从表2看出，当朔州煤的配比为90%、太原煤的配比为10%时的1号方案，其配煤的收到基低位发热量(Qnet,ar)仅20.629MJ/kg，看来这一配方还不甚理想，而朔州煤占80%的2号方案，不仅其Vdaf能降至35%左右，Qnet,ar也达到20.923MJ/kg，硫分也可降至0.85%，因而该方案是一种比较可行的配煤方案。至于朔州煤的配比占70%的第3方案，其配煤挥发分和发热量更适于电厂和工业锅炉及窑炉的需要。所以第3方案将是一种更为理想的配方，同时上述3种方案还可提高配煤的哈氏可磨性指数。
表2 朔州煤与太原煤相配的几种实用方案比较
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
方案
号 |
煤
种 |
配比
/% |
配 煤 质 量 指 标
|
HGI
|
灰熔融性
ST/℃ |
煤 灰 成 分 /%
|
反应性
α/% |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Mt
/% |
Mad
/% |
Ad
/% |
Vdaf
/% |
CRC
(1～8) |
St,d
/% |
Qnet,ar
/MJ.kg-1 |
|
|
SiO2
|
Al2O3
|
Fe2O3
|
CaO
|
MgO
|
TiO2
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1
|
朔州
太原 |
90
10 |
5.6
|
3.68
|
26.07
|
36.99
|
3
|
0.88
|
20.629
|
61.7
|
>1 450
|
45.61
|
39.42
|
3.58
|
4.15
|
0.25
|
1.33
|
52.8
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2
|
朔州
太原 |
80
20 |
5.3
|
3.38
|
26.17
|
34.94
|
2
|
0.85
|
20.923
|
63.5
|
>1 450
|
46.42
|
39.41
|
3.50
|
3.73
|
0.26
|
1.35
|
51.5
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
3
|
朔州
太原 |
70
30 |
4.9
|
2.96
|
26.35
|
32.96
|
2
|
0.83
|
21.195
|
65.1
|
>1 450
|
47.22
|
39.40
|
3.42
|
3.31
|
0.27
|
1.38
|
47.9
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
3 忻州煤与太原煤配煤时各种实用方案的比较
由表3表明，当4号方案已基本达到了降低其挥发分的目的，即配煤的Vdaf由其单煤的38.23%而降为35.51%，其收到基低位发热量为21.098 MJ/kg，硫分也降低至0.83%，同时还提高了煤的热值，因而该方案是一种较为可行的配煤生产方案。但如太原煤的配比改为20%时的5号方案则其经济效益更好，不仅其配煤的挥发分适宜，且配煤的发热量更高，硫分也降至0.78%。至于6号方案，其配煤的低位发热量更高，且配煤的哈氏可磨性指数还有不同程度的提高。此外，配煤的灰熔融性温度则无论是何种方案都能满足发电煤粉锅炉、工业锅炉和窑炉的需要，这些方案的配煤灰软化温度均在1450 ℃以上，不论在何种炉中燃烧均不会产生结渣现象。
表3 忻州煤与太原煤相配的几种实用方案比较
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
方案
号 |
煤
种 |
配比
/% |
配 煤 质 量 指 标
|
HGI
|
灰熔融性
ST/℃ |
煤 灰 成 分 /%
|
反应性
α/% |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Mt
/% |
Mad
/% |
Ad
/% |
Vdaf
/% |
CRC
(1～8) |
St,d
/% |
Qnet,ar
/MJ.kg-1 |
|
|
SiO2
|
Al2O3
|
Fe2O3
|
CaO
|
MgO
|
TiO2
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
4
|
忻州
太原 |
90
10 |
4.1
|
2.54
|
26.55
|
35.51
|
3
|
0.83
|
21.098
|
61.7
|
>1 450
|
47.54
|
43.31
|
2.52
|
1.67
|
0.54
|
1.64
|
52.8
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
5
|
忻州
太原 |
80
20 |
3.9
|
2.45
|
26.65
|
33.81
|
2
|
0.78
|
21.571
|
63.5
|
>1 450
|
48.09
|
42.87
|
2.56
|
1.54
|
0.51
|
1.63
|
49.5
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
6
|
忻州
太原 |
70
30 |
3.8
|
2.30
|
26.92
|
31.50
|
2
|
0.78
|
21.663
|
65.1
|
>1 450
|
48.65
|
42.42
|
2.61
|
1.42
|
0.49
|
1.62
|
46.2
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
4 大同煤与太原煤配煤时各种实用方案的比较
由表4表明，当大同煤与太原煤相配时，无论他们的配比如何，配煤低位发热量均在25.308MJ/kg以上，属优质动力配煤，且配煤的灰分也都在14%以下，配煤的硫分均不超过0.66%，只是配煤的挥发分有一定变化，即以大同煤占90%、太原煤占10%的7号方案挥发分相对较高，Vdaf为31.43%，而大同煤占80%、太原煤占20%的8号方案的Vdaf稍有下降，为30.32%，但7号方案的配煤灰软化温度相对最低，ST仅大于1241℃，8号方案的ST则将达1300℃左右，因而，如从提高配煤的灰熔融性温度考虑，则以采用大同煤占80%、太原煤占20%的8号方案较好，至于大同煤占70%、太原煤占30%的9号方案，则其灰熔融性温度更高，ST可达1334℃以上，因而如太原煤的供应量充足，则该方案将是一种经济效益更高的方案。
表4 大同煤与太原煤相配的几种实用方案比较
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
方案
号 |
煤
种 |
配比
/% |
配 煤 质 量 指 标
|
HGI
|
灰熔融性
ST/℃ |
煤 灰 成 分 /%
|
反应性
α/% |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Mt
/% |
Mad
/% |
Ad
/% |
Vdaf
/% |
CRC
(1～8) |
St,d
/% |
Qnet,ar
/MJ.kg-1 |
|
|
SiO2
|
Al2O3
|
Fe2O3
|
CaO
|
MgO
|
TiO2
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
7
|
大同
太原 |
90
10 |
8.8
|
5.62
|
10.71
|
31.43
|
2
|
0.65
|
25.637
|
57.0
|
>1 241
|
52.32
|
23.73
|
12.63
|
3.73
|
0.99
|
0.94
|
62.1
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
8
|
大同
太原 |
80
20 |
8.1
|
5.11
|
11.87
|
30.32
|
2
|
0.66
|
25.590
|
59.0
|
>1 296
|
52.37
|
27.78
|
10.11
|
2.90
|
0.82
|
1.10
|
57.7
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
9
|
大同
太原 |
70
30 |
7.5
|
4.62
|
13.86
|
29.14
|
2
|
0.62
|
25.308
|
61.6
|
>1 334
|
52.41
|
30.68
|
8.30
|
2.32
|
0.69
|
1.21
|
53.4
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
5 结 论
(1)根据国内外的研究结果和多年的生产实践表明，无论是燃烧煤粉的发电锅炉或是燃烧混煤的工业锅炉和窑炉，使用动力配煤时都能取得良好的社会效益、经济效益和环境效益。从目前国内年动力配煤2 000万t左右的现状看，煤炭企业建立动力配煤生产线仍然将会有广阔的市场和发展前景。
(2)朔州和忻州气煤以及大同的弱粘煤分别与太原的贫瘦煤相配生产动力配煤时都能取得较好的经济效益；太原煤的配比从10%～30%之间均可，随着太原煤配比的不断增高，可不断提高以朔州煤和忻州煤为主的配煤发热量，同时还将提高哈氏可磨性指数；配入10%～30%的太原煤将可不断提高大同煤的灰熔融性温度(ST、HT和FT)及其哈氏可磨性指数(HGI)。 (3)为了尽快建立起配煤生产线，在本试验研究的基础上，可再进一步作配煤的燃烧台架试验及卧式一维炉等半工业性的燃烧试验，为配煤生产时确定各种煤最优的配比提供可靠的技术依据。 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
