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用热分析技术研究陕西主要煤种的燃烧特性

煤炭科学院西安分院张彩蒙张书荣

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摘要：利用国产LCT一差热天平测试、研完了陕西主要煤种的燃烧特性。提出反
映不同煤种燃烧特性的四个温度参数．探讨分析了影响这些参数的因数以及这些参
数与煤变质程度的关系。其结果能指导工业燃煤与民用型煤的研究与利用。

．*前亩、烧过程，是一种简单而”有效的手段，’已日益得

陕西省是我国重要的产煤基地之一。煤
2实验
种以烟煤为主。本省生产的烟煤除极少量用
于炼焦工业外，绝大多数属于动力用煤。过去试验仪器：L一差热天平(北京光学仪
常常用煤的固定碳、挥发分、燃料比等来反映器厂){
燃煤特性．随着用煤途径的逐步扩大及对用试验煤样：粒度<0．2mm．原煤分析样；
煤技术要求的日趋严格，上述指标已远远不试验用煤量：】O士0．2mgI
能满足科研和生产实践的需要。利用热分析升温速度：15"C／rain{静态空气气氛。
技术研究煤的燃烧特性，可以从燃煤质量变表l为各种试验煤样的分析结果
化、体系热效应变化两方面测试、记录整个燃
、表1各种试煤样的工业分析结果

由图l中曲线1可见，1、2、3、4煤
3结果与讨论
样在反应过程中，煤样随温度升高先增重，曲
3．1各蝶样的热分析曲线一燃烧特性曲线线1出现低答。此现象表明这几种煤在低温
图l为备煤样的热分析曲线——燃烧特时(<350℃)．煤样干燥水分逸出与煤微孔中
性曲线。它是由煤热失重一次导数曲线1及气体的脱附量之和小于煤对环境气体的吸附
燃煤热效应曲线2组唬。曲线1表示燃煤质量试验测得、2、3、4媒掸增重分别为
量变化和温度的关系}曲线2表示不同温度3．1、3．0％、1．6、1．2。随煤变质程度降
燃煤热效应变化。曲线中波峰为煤样放热或低，煤样增重量减少。5、6样与此不同，煤
失重}低谷为吸热或增重。样随温度升高，1O0℃时失去水分，样品减重，

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出现第一波峰。温度进一步升高，各煤挥发分挥发分、固定碳燃烧分期进行，挥发分释出燃
逸出、燃烧，曲线I均出现失重主峰。烧，煤样失重。稍后固定碳起燃，煤样继续失
重比较各煤掸失重曲线】发现，变质程度相
近的煤，失重曲线相似，不同煤级间曲线差异
显著。
各煤样热效应曲线2上均有两个明显的■
放热峰。l、2煤两放热峰间隔较宽，6煤前
峰不完整与后峰重迭。说明低变质煤挥发分
燃烧低温放热与固定碳燃烧高温放热间隔不
明显。这与其失重曲线l中失重主峰对称、无
’前波转折现象相吻台。
热效应曲线2中4个拐点可给出四个重
要燃烧特性参数。第一个拐点T为煤中挥发
分燃烧特征温度r第二个拐点B为固定霸l}起
燃温度I第三个拐点T为燃烧反应最大速率
温度l第四个拐点T为煤焦燃尽温度。
3．2煤祥燃烧特性温度参敷
表2为热分析所得各煤样的燃烧特性温
度参数及各特征温度对应的燃烧时间。
由表2数据可知，不同l煤种燃烧特征温
度各异。同一煤种特征温度相近。T、Ls、
T．各温度随煤变质程度升高而增高，燃烧时
间随变质程度增高而延长。
J．C．Crellln8认为，挥发分燃烧温度T
高于煤样开始燃烧温度。由图i中曲线2可
看出，此温度点并不是煤放热的起点，而是放
热前峰端点世置，它反映煤中挥发分前期燃
烧反应最大速率温度，且随煤热分解温度高
低不同而异。煤受热产生的挥发分与空气混
台燃点较低。其关键在于不同变质程度煤的
6
结构、组成差异显著。低变质煤的结构单元
一⋯一一
中，官能团、支链、不饱和键较多，化学热稳定
目．1不焉牌号烟堞热分折曲线一燃烧特性曲线性差．在较低温度下煤发生热解反应析出挥
发分．随煤变质程度增高．煤中原子间排列有
值得注意的是，5、6“煤失重主峰渡形序、键台牢固，煤的性质趋于稳定，挥发分析
对称．其右倪!『嚼滑，无前渡拐折现象说矾煤出温度较高。T还反映各煤样挥发分起燃温
中挥发分与固定碳燃烧分期不明显。I、2、度的高低，即代表煤炭点火难易。其值愈小点
3，4煤失重主峰右侧存在程度不同的前波火愈易，反之则难。随煤变质程度升高，T-增
转折l、2煤明显．3、4煤次之。说明煤中高。
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固定磺起燃盈度是反映煤着火难易低时煤燃烧反应速度快，不完全燃烧损失量
的另一重要参数，此温度的高低取决于煤焦小I反之，反应速度慢，时间长，固定碳不易完
的物理、化学性质实验表明，煤焦化学活性全燃烧，损失量大。Tt随煤变质程度降低而
强，煤粒表观密度低，则煤焦着火温度低I反减小。l贫瘦煤与6长焰煤相比，相差
之着火温度提高。T的高低直接影响燃煤的80℃以上。
燃烧速度，影响煤的不完全燃烧损失量。
表2备煤样热分析结秉

由图1热效应曲线2可看出，燃烧反应碳起燃温差较大由于高变质煤挥发分相对
最大速率温度为燃煤放热最高