研究論文水煤槳混合灰熔融特性試驂研究蘭澤全,曹欣玉,趙顯橋,饒更,劉建忠,黃鎮(zhèn)宇,周俊虎,岑可法(浙江大學(xué),浙江杭州310027)[摘要]對(duì)取自2臺(tái)水煤漿鍋爐3對(duì)各具代表性的灰所組威的混灰的熔融溫度和熔融過(guò)程動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了深入研究,發(fā)現(xiàn)熔融特性相近且熔點(diǎn)都較高的2種單一灰配成的混灰具有更高的熔融溫度。熔點(diǎn)很低與熔點(diǎn)很高的2種灰組成的混灰,其熔融溫度隨著高熔點(diǎn)灰配比的増加而逐漸升高。[關(guān)鍵詞]水煤漿;煤灰;混灰;熔融溫度;熔融特性[中圖分類號(hào)]TK16[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1002-364(200904-0013-04煤灰熔融性是動(dòng)力用煤及氣化用煤的一項(xiàng)重要指除塵器灰差別較大,而爐底灰差別更大,因而涵蓋內(nèi)容標(biāo),對(duì)鍋爐燃燒有重要影響。對(duì)動(dòng)力用煤而言,它關(guān)系比較全面。試驗(yàn)過(guò)程中采用封碳法以保持爐內(nèi)為弱還著爐膛出口煙溫的設(shè)計(jì)、排渣方式的選擇和燃煤結(jié)渣原性氣氛,在5E-AF測(cè)定儀上做平行樣測(cè)試,以提高特性的判斷,是影響鍋爐正常運(yùn)行的一個(gè)重要因素。精度?；义F熔融的動(dòng)態(tài)過(guò)程如圖1所示近年來(lái),很多電廠為了降低成本,大量燃用混煤。鑒于此,國(guó)內(nèi)相關(guān)單位開(kāi)展了對(duì)混煤的研究131,但迄今為止,還未見(jiàn)對(duì)水煤漿混合灰熔融特性研究的報(bào)道。隨著石油資源的短缺及油價(jià)的不斷上漲,越來(lái)越多的電站鍋爐、工業(yè)爐窯為提高經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了油爐改燒水煤漿的改造,水煤漿的應(yīng)用愈來(lái)愈廣1試驗(yàn)方法測(cè)定煤灰熔融性的方法主要有三角錐法和熱顯微圖1煤灰熔融動(dòng)態(tài)過(guò)程示意鏡法,本次試驗(yàn)采用三角錐法。實(shí)驗(yàn)裝置為5E-AF智能灰熔點(diǎn)測(cè)定儀。2試驗(yàn)結(jié)果與分析為了研究水煤漿混合灰的熔融特性,本試驗(yàn)選用了遼河油田和新汶的水煤漿鍋爐各3個(gè)灰樣(水煤漿對(duì)取自遼河油田和新汶的3個(gè)不同灰樣作熔融特灰爐底灰和除塵灰)組成3組混合灰在每組中又按性測(cè)試,2個(gè)平行灰樣間的溫差:DT最大不超過(guò)3種不同的比例配成3對(duì)混合灰樣,灰樣和灰錐的制15℃.ST~FT在1℃~4℃以內(nèi),可見(jiàn)精度很高。為備完全遵照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。選用這2臺(tái)鍋爐灰樣作為研究丁考察不同配比對(duì)熔融特性的影響,試驗(yàn)中采用遼河對(duì)象基于以下考慮熔融特性2種水煤漿灰比較接近,與新汶灰樣按2:1,1:1,112,7:3和3:7等不同配比(質(zhì)量比)配制了混灰測(cè)得的各種單灰及各對(duì)混收稿日期:2002-10-30作者簡(jiǎn)介:蘭擇全(1972-),四川廣安人浙江大學(xué)熱能工程研究所在讀博上生。主要從事能源的潔凈燃燒、利用與鍋爐優(yōu)化運(yùn)行等方面的研究工作熱力發(fā)電·20934)研究論文灰的4個(gè)特征溫度如長(zhǎng)1~3所示。水煤漿灰表單一及混合水煤漿灰樣熔融特征溫度測(cè)試結(jié)果一遼河弱還原性氣下灰特征溫度/遼:新=2:1水煤漿灰一遼:新=1:21613631382新汶13631438遼河:新汶=114151438遼河:新漢=1:2138890010001001200130014001500160013071381143>150溫度/℃裹2單一及混合除塵番灰樣熔融特征溫度測(cè)試結(jié)果除塵器灰遼河除塵器灰弱還原性氣下灰特征溫度/℃4遼:靳=2:1遼:新·1:1遼河1170122813071339遼:新=1:2一新汶遼河;新汶=2:1遼河:新汶=1:1遼河:新汶-1:29001000110012001300140015001600新汶11261437溫度/℃表3單一及混合爐底灰樣熔融特征溫度測(cè)試結(jié)果爐底灰弱還原性氣氛下灰特征溫度/℃遼河爐底灰←遼:新=7:3遼:新=1:1一遼:新=3:7遼河:新汶=7:3新汶遼河:新汶=1:11351遼河:新汶=3:73651406143614429001000110012001300l4001501600在試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)單一及混合煤灰熔融過(guò)程動(dòng)態(tài)特圖2單一及混合灰熔融過(guò)程動(dòng)態(tài)特性曲線性進(jìn)行了深入研究,仔細(xì)觀察了灰錐高度隨溫度而變化的規(guī)律,并作出了各灰錐高度隨溫度變化的熔融動(dòng)由表1~3可以發(fā)現(xiàn)以下現(xiàn)象態(tài)特性曲線(圖2)。因灰錐在900℃以前高度不會(huì)發(fā)(1)水煤漿灰熔融溫度遼河比新汶低,但相差不生變化,所以從900℃開(kāi)始作圖。太大(表1),其原因是遼河與新汶灰相比(表4),AO3在煤灰成分中,對(duì)灰熔融性影響較大的主要有和TiO2含量分別低6.94%和0.44%,結(jié)果使后者熔SiO3、AO)、(nO、鐵的氧化物和堿金屬氧化物。融溫度較高。但由于助熔性氧化物Fe2O3、CaO含量Al2O4在煤灰熔融時(shí)起“骨架”作用,和Ti(2一樣能明遼河比新汶分別低1.65%和1.13%,因此熔融溫度相顯提髙熔融溫度,其含量越高熔融溫度則越高;SiO2差不是很大。的含量與熔融溫度似乎無(wú)明顯關(guān)系2,有時(shí)起助熔作當(dāng)2種水煤漿灰按2:1.1:1和:2的比例混用,有時(shí)則起提高熔融溫度作用;當(dāng)Fe2O3、CaO含量合后隨著混灰中新汶灰質(zhì)量份額的增加,熔融溫度逐高時(shí),SO含量增加熔融溫度降低;當(dāng)AL2O含量高漸升高但升幅不大。這是因?yàn)殡S著新汶灰配比的增時(shí)·Si()含量增加熔融溫度升高。另外·,據(jù) vassily加,AlO和TiO)含量逐漸增大,使熔融溫度升高的研究結(jié)果,煤中主要結(jié)晶礦物是石英、高嶺石、伊利同時(shí)助熔性的Fe2O)、CaO含量也有所增加,所以熔融石、長(zhǎng)石、方解、黃鐵礦和石膏。通常畜含石英、高嶺溫度升幅不是很明顯石、伊利石的煤,灰熔融溫度較高們水煤漿混灰熔融溫度之所以高于單一灰,極有可[熱力發(fā)電·20034研究論文「能是因?yàn)榛旎以谏郎剡^(guò)程中礦物質(zhì)相互反應(yīng)生成了較灰按2:1,1:1和1:2的比例混合后,加熱過(guò)程中出單一灰更多的石英、高嶺石和伊利石等高熔點(diǎn)礦物現(xiàn)劇烈收縮的起始溫度分別為1344℃,1352℃和2)除塵器灰熔融溫度新汶比遼河高較多,是因1381℃,呈逐漸升高趨勢(shì),這與灰熔融溫度的變化規(guī)為耐熔性氧化物Al2O3和TiO2的含量前者比后者分律一致。反映在動(dòng)態(tài)特性曲線上(圖2),混灰3條曲別高8.21%和0.16%,而助熔性Fe2O、Ca()和堿金線的劇烈收縮段都位于單一灰的右上側(cè),且隨著新汶屬氧化物(K:O+NaO))含量前者比后者分別高灰量的增加曲線向右上側(cè)移動(dòng)0.05%,低0.14%和低1.9%。(2)對(duì)于熔融特性相差較大的遼河和新汶除塵器(3)爐底灰熔融溫度遼河比新汶低很多。因?yàn)閺幕?發(fā)生劇烈收縮的起始溫度分別為1120℃和表4的灰成分?jǐn)?shù)據(jù)可知,耐熔性的A2O3和TO2含量1355℃,當(dāng)兩者以2:1,1:1和1:2的配比組成混灰前者比后者分別低10.58%和0.54%,而助熔性后,在升溫過(guò)程中出現(xiàn)劇烈收縮的起始溫度分別為Fe(O1、CaO和堿金屬氧化物(K2O+Na2O)含量前者1172℃,1206℃和1223℃。這與上述灰熔融溫度比后者分別高4.07%,0.51%和0.51%結(jié)果使得新變化情況相一致隨著新汶灰配比的增多,混灰要在更汶灰比遼河灰熔融溫度高出許多高的溫度下才能發(fā)生劇烈收縮。(4)對(duì)于除塵器灰和爐底灰這2組混灰,熔融特(3)對(duì)于熔融溫度相差很大的2種爐底灰,發(fā)生性的變化趨勢(shì)有兩點(diǎn)是相同的。其一是,隨著新汶灰劇烈收縮的起始溫度遼河和新汶分別是1081℃和量的增加,混灰熔融溫度逐漸升高,且升幅較大。這是1385℃,當(dāng)混灰中遼河與新汶質(zhì)量比依次為7:3,由于隨著高熔點(diǎn)新汶灰量的增加,耐熔性氧化物1:1和3:7時(shí),出現(xiàn)劇烈收縮的起始溫度分別為(AO和T(2)含量逐漸增多,而助熔性氧化物1098℃,1202℃和1288℃。與熔融特征溫度的變(Fe、(10和堿金屬氧化物)含量逐淅減少,所以混化趨勢(shì)一樣,隨著新汶灰顯的增加,發(fā)生劇烈收獵的溫灰要在較高的溫度才會(huì)發(fā)生熔融。其二是,無(wú)論這2度后移組混灰中單一灰的配比如何變化,混灰熔融溫度始終從熔融過(guò)程動(dòng)態(tài)特性曲線還可看出,對(duì)于除塵器處于單一灰之間,不會(huì)超過(guò)新汶灰的熔融溫度。因?yàn)榛液蜖t底灰,混灰的3條曲線始終位于單一灰之間,并2種單一灰無(wú)論怎樣混合,主要的耐熔氧化物含量總且隨著新汶灰配比的增加,收縮段曲線逐漸向右上方是不會(huì)高出新汶灰或低于遼河灰,并且相互混合后在移動(dòng)。其機(jī)理與灰熔融溫度變化時(shí)一致。加熱過(guò)程中所生成的高熔點(diǎn)礦物如石英、高嶺石和伊研究表明,煤灰發(fā)生收縮主要是由于在升溫過(guò)程利石等也不會(huì)高出單一的新汶灰。屮,鈉鉀的硅鋁酸鹽逐漸熔化,在到達(dá)ST之前灰錐內(nèi)部發(fā)生液相燒結(jié),使未熔化的顆粒之間相互聯(lián)接,并表4遼河和新汶水媒漿樣品灰成分分析結(jié)果%在2個(gè)顆粒的聯(lián)接處形成一所謂的頸部在液相門面樣50 z Al2 O3 FezO3Ca0 MgO K? Nay0mS處產(chǎn)生-個(gè)負(fù)壓,結(jié)果使灰樣內(nèi)部固體顆粒之間因毛水煤漿55.2624,547.901.880.711.563.430.910.80細(xì)管壓力作用而相互靠攏,大量氣孔、空隙被排除或壓爐底灰55.8221.3513.652.320.811.432.350.780.05縮減小,灰樣本身則形成緊密堆積。隨著溫度的不斷除塵灰55.7222.3811.602,040.901.562.970.830.72升高,液相燒結(jié)加劇進(jìn)行,因而灰錐急劇收縮,高度減水煤漿46.7931,489.553.010.830.513.501.35爐底灰48.6031.939.581.810.750.532.741.32小非常迅速。除塵灰18.0630,5911.75L.900.810.492.,1403結(jié)論灰的熔融動(dòng)態(tài)特性曲線與熔融溫度一樣,也是表示灰在高溫下的一種特性。與熔融溫度相比,能更全(1)熔融溫度較高且熔融特性相近的2種水煤漿面、直觀地反映灰樣隨升溫過(guò)程的連續(xù)變化情況。從灰組成的混灰熔融溫度將高于任何單一灰,熔融過(guò)程圖2可見(jiàn)混灰的熔融過(guò)程明顯不同于單一灰動(dòng)態(tài)特性也將好于單一灰。這說(shuō)明,結(jié)渣傾向性都不(1)對(duì)于熔融溫度相差不大的2種水煤漿灰發(fā)強(qiáng)的2種灰組成的混灰,有可能更不易結(jié)渣生膨脹的溫度范圍遼河和新汶分別是1135℃~1236(2)熔融溫度相差較大的2種除塵器灰及相差很℃和1155℃-1249℃,發(fā)生劇烈收縮的起始溫度分大的2種爐底灰分別按不同配比組成的混灰,其熔融別是1236℃和1249℃左右。當(dāng)遼河和新汶水煤漿溫度和熔融過(guò)程動(dòng)態(tài)特性介于各單一灰之間,并且隨熱力發(fā)電·2034)●研究論文著高熔點(diǎn)灰質(zhì)量份額的增加混灰熔點(diǎn)逐漸升高,發(fā)生態(tài)的研究[J].工程熱物理學(xué)報(bào).1998,1(19)急劇收縮的溫度將向高溫推移。2]王泉海邱建榮李帆等.混煤燃燒過(guò)程屮礦物質(zhì)的形態(tài)(3)2種不同特性的灰按一定比例相混后熔融溫變化及相變L].化工學(xué)報(bào),2000,51(6)度不按線性規(guī)律變化但有較好的正向關(guān)系。這與文L3張曉杰王陽(yáng),李振中,等褐煤及其混煤燃燒、結(jié)渣特性獻(xiàn)[1對(duì)混煤灰的研究結(jié)果一紋。的實(shí)驗(yàn)研究[J].動(dòng)力工程,1999,19(6)(4)從結(jié)液角度考慮,無(wú)論是結(jié)渣特性相近的還4王泉海,曾蒲君煤灰熔融性的研究現(xiàn)狀與分析煤炭轉(zhuǎn)化,1997,20(2)是差別很大的2種煤灰按一定比例相混,都可能不同[5]高福燁,李帆。媒的高溫灰在加熱過(guò)程中的行為研究[門程度地改善結(jié)渣狀況?？梢?jiàn),配煤對(duì)優(yōu)化燃燒特性是燃料化學(xué)學(xué)報(bào),1989,17(2)有利的。若在遼河水煤漿鍋爐中摻燒一定比例的新汶[6]李帆,邱建榮,鄭楚光,煤中礦物質(zhì)對(duì)灰熔融溫度影響的水煤漿,結(jié)渣程度將會(huì)得到很大改善三元相圖分析[,華中理工大學(xué)學(xué)報(bào),1996,24(10).[7] S Su, J H. Pohl, D, Holcombe, et al. Slagging propensi考文獻(xiàn)]ties of blended coals [J]. Fuel, 2001, 80: 1351-1360「1」李帆邱建榮鄭楚光等.混煤煤灰熔融特性及礦物質(zhì)形研究論文1200MW汽輪機(jī)自調(diào)整汽封的應(yīng)用楊云乾(洛陽(yáng)首陽(yáng)山電廠,河南偃師471900)首陽(yáng)山電廠2號(hào)汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的窩中心然后對(duì)自調(diào)整汽封進(jìn)行測(cè)量、安裝和調(diào)整。在N200-130/535/535型超高壓、中間再熱式汽輪機(jī),調(diào)整汽封的同時(shí),進(jìn)行隔板和動(dòng)葉頂部汽封徑向間隙988年12月投產(chǎn)。在1995年9月至10月的第3次的測(cè)量和調(diào)整工作,這樣可節(jié)省大量工時(shí)。大修中,首次用美國(guó)布萊登( BRANDON)自調(diào)整汽封2號(hào)汽輪機(jī)汽封改造完成后,不僅機(jī)組的振動(dòng)情技術(shù)對(duì)其高、中壓隔板汽封及軸端汽封進(jìn)行改造。自況有了明顯改善,而且取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在汽調(diào)整汽封系美國(guó)布萊登工程公司(簡(jiǎn)稱ABE)的專利封改造前,由ABE技術(shù)人員和中方技術(shù)人員一起對(duì)開(kāi)技術(shù),其利用蒸汽壓差變化可以自動(dòng)調(diào)整汽封的漏汽缸后的汽輪機(jī)進(jìn)行了汽道評(píng)估。據(jù)評(píng)估數(shù)據(jù)測(cè)算,若間隙。在起停機(jī)過(guò)程中布萊登汽封與汽輪機(jī)軸之間的該機(jī)利用小時(shí)按7000h計(jì)算,則由于隔板、軸端和動(dòng)徑向間隙達(dá)(3.00~3.80)mm,這樣就避免了由于開(kāi)機(jī)葉的汽封徑向間隙過(guò)大造成漏汽增加而引起的電量損過(guò)程中過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)振動(dòng)增大而引起汽封與軸之間的失每年可高達(dá)3800萬(wàn)kWh。汽封改造后,由于汽封動(dòng)靜摩擦,保證了機(jī)組運(yùn)行的安全性。同時(shí)由于在機(jī)徑向間隙比改造前減小,大大減少了通流部分的漏汽組帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí),關(guān)閉到正常狀態(tài)的自調(diào)整汽封比傳損失,提高了汽輪機(jī)的熱效率。在180MW工況下大統(tǒng)汽封能保持更小的軸封間隙,從而提髙了機(jī)組的經(jīng)修后的汽輪機(jī)熱耗率比大修前降低了濟(jì)性98.5kJ/kW宀h,即比大修前降低了1.13%。高壓缸首陽(yáng)山電廠2號(hào)汽輪機(jī)對(duì)高中壓部分共54圈汽相對(duì)內(nèi)效率比大修前提高了2.0%,中壓缸相對(duì)內(nèi)效封進(jìn)行了自調(diào)整汽封改造,對(duì)2~21級(jí)動(dòng)葉葉頂汽封率提高了2.80%。運(yùn)行實(shí)踐表明,改造前180MW工進(jìn)行了配套改造,改造費(fèi)用共150萬(wàn)元。54圈新汽封況與改造后20MW工況下的主蒸汽流量相當(dāng),各段塊委托東方汽輪機(jī)廠按照ABE提供的加工圖紙進(jìn)行抽汽壓力也基本相同。初步估算,每年1臺(tái)200MW補(bǔ)充加工,電廠按技術(shù)要求對(duì)其進(jìn)行逐塊驗(yàn)收。改造機(jī)組可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約39601年經(jīng)濟(jì)效益在80萬(wàn)元左中,首先對(duì)汽輪機(jī)軸系按聯(lián)軸器找中心,并調(diào)整隔板洼右收痛日期:2002熱力發(fā)電·20314)」