第36卷第4期煤炭科學技術VoL 36 No.42008年4月C0AL SCIENCE AND TECHNOLOGYApr. 2008家煤炭加工與環(huán)保褐煤動力配煤研究與分析涂華'，李文華”，姜英'(1.煤炭科學研究總院北京煤化工研究分院，北京1003; 2.中國煤炭學會煤化學專業(yè)委員會，北京1003)摘要: 將褐煤摻配入煙煤中，研究了其主要煤質指標變化規(guī)律，分析了預測配煤煤質的影響因素。研究結果表明，在進行褐煤動力配煤時，由于水分因易受環(huán)境影響而不具有加和性，所以對預測配煤性質(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)熱量在干燥基基準下表現出了較好的線性加和性。通過熱重分析，研究了動力配煤燃燒性能變化規(guī)律。試驗結果.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。關鍵詞:褐煤;動力配煤;加和性;燃燒性能中圖分類號: TQ53文獻標志碼: A文章編號: 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)煤炭供應形勢緊張，現國內已有數家煙煤電學反應性好等特點，不僅可作坑口電站的燃料，還廠采用或計劃采用低廉的低灰、低硫、低熱值褐.可用作直接液化或間接液化實現煤變油或煤化工產煤，與熱值較高的煙煤摻配后燃燒。目前國內褐煤品合成，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，具有較好的經濟價值"。需要，有必要研究褐煤與煙煤混配后煤質及燃燒性中國是世界上主要儲煤和產煤國家之一,到能的變化規(guī)律。2005年底，全國已探明的褐煤保有儲量達1 300多1試驗 用煤與配煤方案億t,約占全國煤炭總儲量的13%。2006 年全國生產褐煤10511 多萬t,占全國原煤產量的選用了1種褐煤和2種煙煤3個煤樣進行實驗4.51%[2]。室混配試驗，煤樣化驗結果見表1。褐煤雖然水分大、發(fā)熱量低，但一些優(yōu)質褐煤中國煤化工)分別采用不同具有灰分較低且含硫量也很低等優(yōu)點。為了更好利配比三配，按以下6個用這些優(yōu)質褐煤，隨著褐煤利用技術水平的提高,方案CHC NMHS.0%:80.0%;②褐煤的應用范圍正在逐步擴大。在動力配煤時，一A:B為30.0%:70.0%;③B:C為40.0%:1012008年第4期煤炭科學技術第36卷60.0%;④A: B:C為15. 0%:65. 0%:20.0%;⑤A35. 0%: 15.0%:50.0% (以上均為干燥基質量配煤:B:C為25. 0%:30.0%:45.0%;⑥A:B:C為比，下同)。表1實驗窒配煤試驗 單煤化驗結果煤樣工業(yè)分析(質量分數) /%干基全硫質發(fā)熱量/MJ.kg1灰熔融性軟哈氏可磨代號名稱MM.sAgVar量分數/%Qg.化溫度/C性指數褐煤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試驗結果與分析2配煤試驗 與分析將配煤的主要煤質指標實測結果、預測計算值2.1配煤煤質指標預測值計算及二者之間的偏差值列于表2中。根據動力配煤主要煤質指標間加和性關系得到1)表2中干燥基灰分(Ag)、揮發(fā)分(V)、預測計算值，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.)的偏差絕對值配煤的煤質指標X預測值計算公式為:分別為0.09% ~0.48%，0.23% ~0.97%， 0~x= ERX(1)0.04%，0.21 ~0. 84 MJ/kg,均分別處于其實驗室再現性誤差允許范圍內( <0.5%，< 1. 0%,式中R.一 第i種煤配煤比;X一第i種煤煤質指標中灰分、 全硫、揮<0.1%，<1. 25 MJ/kg)，個別數據甚至處于其實驗室重復性誤差允許范圍內。說明在干燥基基準發(fā)分、發(fā)熱量等。空氣干燥基和收到基煤質指標預測值計算則分下，以上煤質指標具有較好的可加性。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試驗方案外,其空氣干燥基和收到基配煤比，再利用式(1) 進行他方案的全水分M、空氣干燥基水分M.實測值普遍低于預測計算值，而且偏差較大，其偏差絕對值配煤加和計算。分別為3.9% ~5.9%，1.70% ~4. 69%，均大幅R. =-R/(100 - M..)(2)度超過了實驗室的重復性誤差允許范圍，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,)而且因為高水分褐煤配入量的增加而使該影響加Res,i =E R,./(100 - Mau,)劇，也會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.到基煤質指標出現了較大程度的偏差?；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， ..)偏差絕對值的最大值煤灰熔融性軟化溫度按照式(4)計算得到預分別為1. 60%和2.72%，發(fā)熱量(Qp.u, Q..n)測值[3-4。偏差絕對值的最大值分別為1.79 MJ/kg和2. 482 Ts.As.R,.MJ/kg,均明顯超出實驗室再現性誤差范圍。Tsr =(4)如以實測的水分(M, M.)數據來修正預測SA.R..直中國煤化工當標修正后的偏差均式(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:褐煤動力配煤研究與分析2008年第4期表2實驗室配煤試驗配煤化驗結果工業(yè)分析(質量分數) /%全硫質量分數/%發(fā)熱量/MJ.kg干基氫灰熔融哈氏可配煤方案-質量分性軟化磨性M.M_JAsAwA. V。V_ v_ S.d S.uS.u Qp.s Qg. lm.數/%溫度/心指數實測值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預測佳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修正后預測值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預測值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修正后預測值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。修正后預測值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值為0~重復性誤差允許范圍，個別甚至超出了其實驗室再30C,處于其實驗室再現性誤差允許范圍內。然現性誤差允許范圍內。雖然3個單煤的可磨性指數而，灰成分差異的程度會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算結果的準確性,幾種煤配合后的熔度上會影響可磨性指數的試驗測定，且由于褐煤配融性溫度并不完全等于線性加和的結果,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方案③的可磨THCNMHG性指數偏差為1,其他方案的偏差均超出實驗室的1)選取表1中3個單煤和表2中5個有褐煤1032008年第4期煤炭科學技術第36卷配煤方案的混煤共8個煤樣進行了熱重分析試驗。_120 r70.6熱重分析試驗升溫速率為50C/min,試驗氣氛為:100+0.4數80, DTG空氣(氣速90 mL/min)，試驗平衡氣為氮氣(氣F 60JT0.2速10 mL/min)。號400.02)得到的8個煤樣失重曲線(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個煙煤單煤試驗曲線外，(a)煤樣A10.4褐煤單煤和其他5個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進一步升高，煤中的固定碳開始燃燒，除褐煤單煤0~400600800100外，其他煤樣均在將近700C時基本燃燒完全。(b)煤樣B從圖1和圖2中可以得到一系列的特征溫度點數據，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 結果數據揮發(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。并開始燃燒時的溫度和煤中的固定碳開始燃燒時的從表3可以看出:104涂華等: 褐煤動力配煤研究與分析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下關系，褐煤的揮發(fā)分明顯比另外2個煙煤高，褐煤表現出較好的線性加和性，可以采用該方法對配煤的5個特征溫度點均明顯較其他煤樣低,而且其失性質進行預測。.重曲線和失重微分曲線與另外2個煙煤單煤相比差2)中等揮發(fā)分的煙煤摻配人一定量的高揮發(fā)異較大，出現了易燃峰和難燃峰，在70C左右時,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時達到了著火溫度,褐煤配比的增加，配煤的發(fā)熱量必然會降低，這將447C時就已基本燃燒完全。會影響到鍋爐的出力，可能危及鍋爐的正常運行。2)對比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，應注意配比的控制，在保案②)試驗數據,方案②的褐煤配比比方案①多證鍋爐正常運轉的前提下，追求其最佳配比。10個百分點，揮發(fā)分升高了將近12個百分點，后3)由于實驗室的熱重分析試驗條件與鍋爐的者的5個特征溫度點均較前者低5 ~30C，較煤樣燃燒工況有很大差異，在褐煤配煤實際應用前，應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)性燃燒試驗來進一-步 驗證其燃隨著褐煤配比的提高，其著火溫度、最大失重率溫燒性能。度、燃盡溫度均下降。參考文獻:3)對比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[M].北京:煤炭工業(yè)出⑤和方案⑥)試驗數據, 3個方案中褐煤配比依次版社, 1999提高了10個百分點，但由于三者配煤的揮發(fā)分[2]國家安全生產監(jiān)督管理總局調度統(tǒng)計司.媒炭工業(yè)統(tǒng)計提(Vax)均在31%左右，相差不大,其試驗得到的5要(1949-2006) [R]. 北京:國家煤礦安全監(jiān)察局, .2007.個特征溫度點也相差不大，但與配入2個煙煤單煤[3]MT/T 1009 - 2006,0動力配煤導則[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，即降低了著火點并易于燃燒完全。作者簡介:涂華(1976-),男,江西鄱陽入，工程師，博4結論士研究生，現主要從事煤質技術和煤化工研究工作。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，在進行褐煤動力配煤時，水分的影響在預測配煤性質收稿日期: 2007-11-16; 貴任編輯:劉軍娥(水分、可磨性等)時的誤差尤其明顯;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)根據重型掘進機的特點，開發(fā)堅固穩(wěn)定的cler Waste Management Conference, Las Vegas, 1994.伸縮式截割機構和重載回轉機構。[3]張明敏. 重型掘進機性能主要限制因素及其改進方向[J].6)采用掘進機導向定位及斷面監(jiān)視系統(tǒng),改煤炭科學技術, 2005 (1).善重型掘進機操作性能。[4]黃華城. 懸臂式掘進機兩種截割方式的對比分析[J].煤7)以重型掘進機為技術平臺，采用還可以裝炭科學技術，1996 (9). .備自動滅塵裝置和錨桿支護系統(tǒng),提高工作人員的作者簡介: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。期從事煤礦部分斷面懸臂式掘進機的研究與開發(fā)工作,現任煤炭科學研中國煤化工副所長。Tel: 0351 -76850YHCNMHG_[1]郝建生. 掘進機縱軸式截割頭截割效率的優(yōu)化設計[J].煤炭科學技術, 200 (2). .收稿日期: 2007-12-10;貴任編輯:王宗禹105