JB/T 7610-1994 锅炉煤燃烧特性试验规范

中华人民共和国机械行业标准JB/T7610—94锅炉煤粉燃烧特性试验规范主题内容与适用范本标准规定了用专门的试验装置测定煤粉着火特性,用热分析仪测定煤燃尽特性和用管式沉降炉测定煤燃烧速率系数的方法。本标准测定的煤燃烧特性数据适用于煤粉悬浮燃烧设备的设计和运行,以及煤粉炭粒燃烧速率的计算,煤燃烧特性评价和煤粉炉燃尽率预示等。引用标准GB212煤的工业分析方法GB474媒祥制备方法GB475商品煤样采样方法GB483煤质分析试验方法一般规定GB/T6425热分析术语MT58煤粉筛分试验方法术语3.1媒粉颗粒着火指数T1单颗粒煤在空气中自发着火的最低温度,用来表示煤的着火特性。32热分析及有关术语采用GB/T6425中的术语。3.3燃烧速率系数K在燃料颗粒表面,单位氧分压下,单位几何表面积上碳的消耗速率,即K=q/P式中:q——单位几何表面积碳的消耗速率,g/(m2·s);P炭粒表面上氧气分压力,MPa通常表示为K=Aexp (E/RT式中:E一活化能,J/molA—指前因子,g/(cm2·s·MPa)pR——气体常数,J(mo·K);T——炭粒表面的绝对温度,K。4方法摘要4.1煤粉颗粒着火指数,是使充分离散的煤粉颗粒在空气中自发着火的最低环境(空气)温度,在专门的试验装置中进行测定,用来表示煤的着火特性。4.2特制的煤焦粉试样在热分析仪中控制试验气体的氧浓度,进行恒温热重分析,用所得出的热重曲线来表示煤的燃尽特性。机橘工业部1994-12-09批准1995-06—01实施JB/T7610944.3使用管式沉降炉测定煤(焦)燃烧化学动力学参数(指前因子和活化能),来给出燃烧速率系数等。5试验装置51煤粉颗粒着火指数测试装置主要由给粉装置,管式电炉和排气装置组成(详见图图1煤粉颗粒着火测试装置1小空气压缩机;2转子流量计:3给粉器;4振动控制器:5振动器6不锈钢套管;7瀣度控制器;8热电偶;9管式电炉;10石英玻璃管;11沉降瓶;12过滤器13真空泵:14观测窗;5.1.1给粉装置51.1,1给粉装置应能连续均匀地给出微量煤粉试样0.01~0.05g/min,并由载粉气流送入测试炉膛51.1.2除给粉装置给粉所必须的供粉气流Q1外,还应该有约束试样颗粒进入测试炉时弥射、并维持煤粉气流实际流速为0.4~0.6m/s的试验气流Q:。5.1.1.3可使用振动气力微量粉样给料器,供粉气流Q1在振动给粉管入口形成一个局部流化区域,流化和振动共同作用以保证均匀地给出煤粉,试验气流Q:从输粉管的外套管送入(详见图2)。5.1.2管式电炉5.1.2.1管式电炉炉朦尺寸为60mm×900mm,电功率为4kW,最高使用温度1200℃,炉内恒温区长度不小于700mm,温控仪控制炉膛内的工作温度5.1.2.2内置石英玻璃管石英玻璃管的主体尺寸为内径22mm,总长度为1150mm,下部带有水冷套(详见图3)5.1.2.3石英玻璃管置于管式电炉中,两端用硅酸铝耐火纤维毡封住,上端投观测窗(详见图1)。5.1.3排气装置真空泵等设备作为抽气动力来维持煤粉气流在石英玻璃管内的稳定流动,为保护真空泵安全工作,泵前设粉尘过滤装置(见图1)JB/T7610-94Q3×056×0.5图2给粉示意图1粉斗2给粉器3振动器4外套管5给粉管O1X1.5共428×3aC40×3'×1.5图3石英玻璃管结构尺寸图JB/7610-9452媒焦燃尽分析装置52.1热分析仪所用热天平的技术性能应满足:称量精度为1#测重量程为0.1~1000m使用温度范围:室温至1000℃;升速率1~40℃/min,并能程序控制试验温度(升、恒、降等)变化。5.2.2坩埚浅坩埚,尽量降低热分析时的样层传质过程对分析结果的影响5.2.3气体流量控制器控制不同类别试验气体的流量,并最终控制不同分析阶段试验气体的氧浓度3煤燃烧化学动力学参数测试装置5.3.1管式沉降炉系统由管式电炉、温控装置、配风装量、供粉装置和取样、测温装置等几部分组成见图4)冷却水1015冷却水3I6气体取样图4管式沉降炉系统l流量计;2妒体保赓3加热元件;4密封單r5预烛炉炉管;5连接曾;7水冷输粉管;8振动给粉器↓9反应炉炉感管;10气流调直器11沮控装量;12取样探针;13固体试样分离器;1压力测点:15温度测点s16空气压缩机532管式电炉5.3.2.1预热电炉将试验气流预热到试验温度,最高使用温度不低于1500℃5.3.2.2试验电炉内径50mm,最高使用温度不低于1500℃,恒温区段的长度不小于600mm;恒温区上部设一蜂窝孔气流调直器,使进入恒温区的试验气流均匀稳定地流动y取样、测温探针由下部伸入并能密封。JB/T76t0-945323联接管段实现预热炉和试验炉无泄漏地联接,并尽可能保温533温控装置在预热炉和试验炉分别装设热电偶温度测点,联接到温控仪,温控仪记录管式电炉的工作温度,并调整供电来控制管式电炉的温度。5.3.4配风装置由气源和流量计气路组成。53.4.1气源试验所需空气由小型空气压编机或风机供给,其他试验用气由储气瓶供给53.4.2流量计气路不同量程的玻璃转子流量计直接指示,不同试验气体的流量,进入预热炉的气体可抽样送气体分析仪校验气体成分。5.3.5供粉装置由给粉器和输粉管组成(见图5)。53.5.1给粉器应连续均匀地提供煤试样,以满足媒焦制样、焦样燃烧等不同试验工况的需要。53.52输粉管应为冷却式,保证试样在进入反应区段之前不发生热变化。QHO图5管式沉降炉供粉装置1粉斗2给粉器3振动器给粉管5水拎管536测温和取样装置53.6.1抽气泵满足抽气热电偶和取样探针工作及维持试验炉膛正常压力所需要的抽气量5362抽气式热电偶带水冷套的抽气式热电偶用来检测试验温度及试验炉内的恒温区5363取样探针可伸至炉内试验要的取样点,并能使进入探针的炽热颗粒试样迅速冷却,立即终止化学反应,可JB/T761094采用水冷套管。5.3砾.4粉尘过滤器滤膜孔径应不大于1m,尽可能将试样全部收集下来。6试剂纯氯气:N2纯度为9.9%以上;氧气:O27试样制备7.1煤粉颗粒著火指数测试煤祥按附录A制备200×40窄筛分煤粉样,400目筛下的粉量应低于磨前样量的10%72热分析试样的制备7.2.1按附录A制取65×200窄筛分煤粉样7.2.2按GB212规定的技术条件去掉煤粉样的挥发分制取煤焦。7.2.3将所得煤焦按附录A制备200×400笮筛分煤焦粉样,装瓶密封保存作为热分析试样,400目筛下的细煤焦粉量应不挺过煤焦磨前量的10%7.3管式沉降炉试验用样7.3.1按附录A制取200×400窄筛分煤粉样,作为用管式沉降炉制取煤焦的试样。7,3,2管式沉阵炉制取煤焦的工艺条件为:控制温度:≥1200℃介质:纯氮气,纯度不低于99.9%气体流量800I/h粉风量:301/h给粉速率;0.5~1.0g/min取样位置:炉膛出口7.33将管式沉降炉制得的煤焦参照附录A制成200×400窄筛分媒焦试样,400目筛下量不超过1%,装瓶密封待用。8测试前的准各81煤粉颗粒着火试验装置在测试前应做好如下准备8,1.1控查电源,温控仪,给粉器,排气装置等各部件工作是否正常。R.L.2控删合适的通气量,将温控仪设定在几个温度值,使用精度在I级以上的镍铬一镍硅热电偶沿轴向测定石英玻璃管内的温度,校验恒温区段的长度,并获得恒温区段内的平均温度与温控仪相应设定值的差值作为测试修正值。8.1.3调节输粉空气量Q1和振动器输入电压V,校核给粉器的工作特性,确定在给粉量为0.01~0.04g/min时,Q1和Ⅴ的控制值。8.1.4开启排气装量,调节试验空气量Qz;使Q1+Q2保证在相应试验温度下石英管内流速为04~0.68.2煤焦燃尽特性测试前应做好如下准备:各.2.↓按仪器操作使用规程要求使热分析仪处于备用状态8.2.2检查试验气路将试验气流的氧浓度控制在试验要求的数值8.3管式沉降炉测试前应做好如下准备83.1已备好的试样按GB212中的规定进行千燥后,装入给粉器。832在输粉风量为39L/h的条件下,标定出所设定所给粉量对应的振动器工作电压。6JB/7610948.3.3控制通气量,装置通电升温,在预熱炉岀口气温稳定后,用抽气热电偶定反应炉,自给粉器出口以下试验区段的气体温度,测点间距小于或等于100mm,取温度偏差在5%以内的区段为恒温区。9测试程序9.1媒粉颗粒着火指数的测试按如下步骤进行9.1.1将温控仪定在一个估计温度,控制Q1+Q使在该温度下,石英玻璃管内的气流速度为C4~0.69.2在温度稳定时开启给粉器,均匀连续地供粉,从炉顶观测窗观察是否出现火星(花)。91.3若炉内出现连续的火星(花),则降低炉温,继续观察;若炉内没有出现连续火星(花),则升高炉温观察,直至寻求出能使煤粉颗粒着火的最低温度,即着火指数,并记下温控仪射指数,作为原始记录9.1.4初步得出著火指数后,在该温度值附近升、降炉鹃温度各三次以上,对着火指数进行校核,每次所测出的看火指数值的偏差应在10℃以内。9.1,5取各次着火指效的平均值,并加上对温控仪指示的修正值作为煤颗粒的着火指数。91.6煤粉颗粒着火指数的测试允许偏差为±10C9.2煤焦撚尽过程热分析按如下步骤进行9.2.1考虑灰分,在薄铝件上称取干燥无灰基约为10mg的200×400目窄筛分煤焦样倒人浅坩埚内,摊平,置于热分析仪中。922以纯氮气为介质,以20℃/min的温升速率自室温加热升温至700℃。923将介质切换为含O2浓度为7%的O2+N2气体并恒温在700℃,直至不再失重。92.4试验中记录热重曲线925测试必须有平行样来进行校验。9.3煤燃烧化学动力学参数测试按如下步骤进行:9.3.1试验条件为试验温度范围:900~1500℃(试验温度水平不少于3个)反应介质:空气输粉风量:30L/h试验风量:900~1000L/h供粉量:0.1~0.2g/min取样点:不少于2个(各温度水平尽可能相同)932将炉膛温度稳定在定值。933将水冷探针伸入反应妒,固定在预定位暨。9.3,4水冷探针固定后稳定10min,顺序连接好过滤器和抽气泵,并按预先标定的条件启动供粉器向炉内供粉样。9.35取出的固体样不少于0.3g时可停止供粉,将固体样收集起来并装瓶密封送化学试验室分析其灰分9.3.6每次取样后应将取样器抽出,清理其内璧和头部,以备下次取样用。10试验结果10.1着火指数:取多次观测结果的平均值加上标定修正值作为着火指数,℃。10.2煤焦燃尽曲线绘制(见图6)。JB/T7610-94囊b鱼永安煤b合山煤c焦作煤d大同煤e扎责诺尔煤20时间:分钟图6煤的燃尽特性曲线10.2.1原始试样无水无灰质数量计算;G=CM×100-M-A100式中;G试样无水无灰质重量,mgG——空气干燥试祥重量,mgrM—试样空气干燥基水分,%AMd—试样空气于燥基灰分,%试验时称取的试样量:Gd=G1001000100-M-A=100-M-A,mg……(2)10.2.2以时间r(min)为横坐标,以失重率TG(%)作为纵坐标来绘制燃尽曲线Goduf-GtTG=-G100%…(3)Gods,GrM分别为试验开始和时刻的无水无灰质重量,mg可由热分析仪测试的热重曲线来确定。10.23燃尽特性不同的煤种,媒焦燃尽热重曲线在相同的坐标系中所处的位置不同,靠左上方曲线所代表的煤种容易燃尽,而右下方曲线所代表的煤种比较难燃尽。10.3煤焦表面燃烧速率系数用动力学参数指前因子A和活化能来表示,表达式为K,=Aexp (-E/RT)A和E的计算见附录B。11试验报告11.1煤粉颗粒着火指数测试报告见附录C。112煤焦燃尽特性测试结果报告见附录D。113动力学套数测试报告应包括如下内容:113.1试验单位名称,试验时间及试验规范说明。1.3.2试验燃料的基础数据,如:工业分析数据,煤样的灰分及试验中涉及到的其它基本参数数据。113.3完整的管式沉降炉试验数据及试验结果整理、分析的数据。I1.3.4其它必要的说明等。JB/T761094附录AA×B窄筛分粉体试样的制备方法(补充件)A1样品按GB474粉碎到3mm以下。A2缩取3mm以下的样品100g,用A,B(A