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| 标准编号 | GB/T 39836-2021 (GB/T39836-2021) | | 中文名称 | | | 英文名称 | Test methods for slagging indexes in coal combustion | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | D21 | | 字数估计 | 14,14 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 39836-2021
(Method for measuring coal combustion slagging index)
ICS 73.040
CCSD21
中华人民共和国国家标准
煤的燃烧结渣指数测定方法
2021-03-09发布
2021-10-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定
起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国煤炭工业协会提出。
本文件由全国煤炭标准化技术委员会(SAC/TC42)归口。
本文件起草单位:浙江大学、西安热工研究院有限公司、上海交通大学、煤炭科学技术研究院有限
公司。
本文件主要起草人:程军、刘建忠、王桂芳、姚伟、张忠孝、丁华、张宇宏。
煤的燃烧结渣指数测定方法
1 范围
本文件规定了煤的燃烧结渣指数的测定方法、试验装置、试验用仪表及方法、数据处理和计算方法。
本文件适用于电站锅炉、工业锅炉等燃用动力煤产品的燃烧结渣指数测定,适用煤种为褐煤、烟煤
和无烟煤(不包括煤灰中Na2O和K2O总含量大于3%的煤种)。
本文件以方法A作为仲裁方法。
注:本文件还给出了煤的燃烧结渣指数测定方法C---煤灰聚类结渣判别指数F法,参见附录A。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文
件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于
本文件。
GB/T 219 煤灰熔融性的测定方法
GB/T 474 煤样的制备方法
GB/T 1574 煤灰成分分析方法
GB/T 3715-2007 煤质及煤分析有关术语
GB/T 19494.2 煤炭机械化采样 第2部分:煤样的制备
GB/T 39833 煤的燃烧特性测定方法 一维炉法
DL/T 567.5 火力发电厂燃料试验方法 第5部分:煤粉细度的测定
DL/T 1106-2009 煤粉燃烧结渣特性和燃尽率一维火焰炉测试方法
3 术语和定义
GB/T 3715-2007界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
煤灰探针结渣判别指数 probeslaggingindex
Sc
用碳化硅棒作为结渣探针,根据一维炉内煤粉燃烧时探针采样的不同渣型,对相应渣型赋值计算得
到煤结渣严重程度的判别指数。
3.2
在灰熔融性测定中,灰锥弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球形时的温度。
[来源:GB/T 3715-2007,3.2.57]
3.3
SiO2/Al2O3
煤灰中二氧化硅与三氧化二铝的质量分数之比。
3.4
煤灰中二氧化硅与煤灰主要成分(SiO2、Fe2O3、CaO和 MgO之和)的质量分数之比。
3.5
碱/酸比 base/acidratio
B/A
煤灰中的碱性组分(铁、钙、镁、锰等的氧化物)与酸性成分(硅、铝、钛的氧化物)之比。
[来源:GB/T 3715-2007,3.2.61]
3.6
综合煤灰软化温度、硅铝比、硅比和碱/酸比按加权平均方法计算出的综合结渣判别指数。
3.7
整体考虑煤灰软化温度、硅铝比、硅比、碱/酸比和综合结渣得出的判别指数。
4 测定方法A(煤灰探针结渣判别指数Sc法)
4.1 方法提要
一维炉是在试验过程中以一定量的空气流携带煤粉,进入炉膛后接受炉壁放热而着火、燃烧,以致
燃尽。一维炉可以在动态条件下实现煤粉与空气的悬浮燃烧试验,燃烧着的煤粉气流沿炉膛高度方向
向下运动。利用碳化硅棒作为结渣探针在一维炉内煤粉燃烧时进行采样,然后用刀片切刮碳化硅棒表
面的渣样以判断渣型,对相应渣型赋值计算得到煤灰探针结渣判别指数。
4.2 试验装置
一维炉试验装置示意图如图1所示。一维炉试验台主要由给粉系统、加热和温度控制系统、燃烧炉
体系统、风烟系统和取样分析系统等组成。一维炉炉体采用垂直布置的电加热积木式结构,主要由着火
段、稳燃段和燃尽段组成。着火段上接给粉机,燃尽段末端与烟气冷却器相连,后接除尘器和引风机等。
炉体底部为灰渣槽,用于收集煤粉气流燃烧所剩的灰渣。炉膛外面包覆耐火材料和保温材料以保证炉
体外壁温度≤60℃。煤粉颗粒在炉内停留时间控制为2s~10s,可满足煤粉颗粒在炉内的燃尽要求。
整个一维炉试验装置的漏风率(即漏入空气质量占该装置进口烟气质量的百分数)控制在5%以内。
煤粉燃烧器装于炉膛顶部,一次风携带煤粉由炉膛顶部送入,二次风布置在一次风周围也由炉膛顶
部送入,一次风和二次风流量可通过流量计测量和控制。采用热风送粉,空气预热器可根据需要调节热
风温度。炉膛布置电加热元件,通过控制柜结合热电偶自动控制炉壁温度。煤粉燃烧气流沿炉膛由上
而下一维运动,最后高温烟气经冷却和除尘后排放。在炉膛沿轴线设置数个观测孔,插入碳化硅棒结渣
探针以检验沉积物形态及其沿程变化。探针采样后用刀片切刮碳化硅棒表面的渣样以判断不同渣型,
对相应渣型赋值计算得到煤灰探针结渣判别指数。
4.3 试验用仪表
4.3.1 一次风和二次风温度表(测温元件为热电偶):控制温度误差为±5℃。
4.3.2 一次风和二次风流量计:精确度等级为4%。
4.3.3 煤粉燃烧烟气温度表(将热电偶插入炉膛中测试):精确度等级为0.25%。
4.4 试验方法
4.4.1 煤粉制备
4.4.1.1 煤粉细度实测值
按照GB/T 474或GB/T 19494.2的要求制备煤粉,取不少于100g的空气干燥煤样全部研磨,按
照DL/T 567.5的要求筛选并计算煤粉细度,直至试验样煤样全部满足R200和R90细度要求,R200和R90
4.4.1.3 煤粉细度偏差要求
煤粉细度偏差根据式(4)计算:
ΔR90=|R90-R90'| (4)
R90允许偏差随Vdaf升高而升高:当Vdaf小于15%时,ΔR90为1~2;Vdaf为15%~25%时,ΔR90为2~3;
Vdaf大于25%时,ΔR90为3~4。
4.4.2 试验准备
按照GB/T 39833试验工况的规定条件将各段炉体预热到设定温度,先后启动引风机和送风机,调
整热风温度和过量空气系数;启动给粉机调整给煤粉量。待一维炉内煤粉燃烧的炉膛温度和烟气成分
稳定后,根据试验煤种的着火位置将六个碳化硅结渣棒(探针)沿火焰行程在选定的测孔插入,使各结渣
棒分别处于着火初期、火焰温度最高处、中值温度及炉膛出口处。
4.4.3 探针采样
维持一维炉煤粉燃烧的稳定运行工况,等待结渣探针上沉积足够量的灰垢渣层。探针采样的持续
结渣时间根据煤的灰分含量而定,一般为20min~30min。
4.4.4 观察渣型
试验结束后,小心地抽出结渣探针,保持其原有状态。冷却后用刀片切刮碳化硅棒表面的渣样,观
察并记录其渣型特征。
4.5 数据处理和计算方法
4.5.1 针对4.4试验取得的沉积有灰渣层的结渣探针,依次将其灰渣层的特征状态与其黏结的紧密程
度来确定其各自的渣型。为便于不同煤样结渣特性的数字化对比,将弱黏聚以上等级的渣型赋值如
表1所示。
4.5.2 确定出结渣最严重的渣棒,其渣型赋值为Nmax,该渣棒观测孔的相应火焰温度为Tmax。确定与
该渣型相对应的表征温度θ,采取以下规定:如果上下两相邻观测孔仅有一观测孔的渣型低一个等级,
则θ取为该观测孔火焰温度与Tmax的平均值;如果上下两相邻观测孔的渣型都只低一个等级,则取该两
观测孔中的偏高温度参与平均。如果相邻观测孔的渣型仅有一个低两个等级,则取θ=Tmax-ΔT/4
(式中ΔT 为Tmax与该低渣型观测孔温度的差值);如果上下两观测孔的渣型都低两个等级,则取该两观
测孔中的偏高温度参与ΔT 计算。按式(5)计算探针结渣判别指数:
Sc=100Nmax/(θ-1000) (5)
式中:
Nmax---结渣最严重的渣型对应的赋值;
θ ---渣型相对应的表征温度值,单位为摄氏度(℃)。
5 测定方法B(煤灰综合结渣判别指数R 法)
5.1 方法提要
根据煤灰各组分(以氧化物表示)的百分含量计算煤的单项结渣判别指标:硅铝比(SiO2/Al2O3)、
硅比(G)和碱/酸比(B/A)。综合煤灰软化温度(ST)与硅铝比、硅比和碱/酸比,加权计算煤的综合结渣
判别指数(R)来判断其结渣特性。煤灰软化温度(ST)测定和精确度按照GB/T 219执行。煤灰各组分
(以氧化物表示):SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O 和 TiO2 含量测定和精确度按照
GB/T 1574执行。
5.2 数据处理和计算方法
综合煤灰软化温度、硅铝比、硅比和碱/酸比,按式(6)经验系数加权平均方法,计算煤灰综合结渣判
别指数(R):
R=1.237×B/A+0.282×SiO2/Al2O3-0.0023×ST-0.0189×G+5.415 (6)
式中:
R ---煤灰综合结渣判别指数;
B/A ---煤灰的碱/酸比;
SiO2/Al2O3---煤灰的硅铝比;
ST ---煤灰软化温度,单位为摄氏度(℃);
G ---煤灰的硅比。
注:R 法是基于中国300MW~600MW机组大量煤样统计得到的经验系数加权平均方法。
6 结渣特性评价指标
煤的燃烧结渣特性评价指标及结渣特性分级参见附录B。
附 录 A
(资料性)
煤灰聚类结渣判别指数F 法
A.1 方法提要
考虑煤灰软化温度、硅铝比、硅比、碱/酸比和综合结渣判别指数的综合影响,注意分级界限的聚类
度,最终确定某个煤种归属于某个结渣等级的置信度,得出煤灰聚类结渣判别指数。
A.2 数据处理和计算方法
A.2.1 建立聚类因子集。选用综合结渣指数R、煤灰软化温度ST、碱/酸比B/A、硅比G 和硅铝比
SiO2/Al2O3 等五个结渣判别指数,组成因素集合:X={R,ST,B/A,......
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