1、中华人JB!T 7610-94 范1 主题内容与适用范围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鼓据适用于煤粉悬捍燃烧设备的设计和运行，以及煤粉炭位燃烧速率的计算，煤燃烧特性评价和煤粉炉燃尽率预示等.2 引用标准GB 212 媒的工业分析方法GB 474 煤祥制备方法GB 475 商品煤梓采样方法GB 483 煤质分析试验方法一般规定GB/T 6425热分析术语MT 58 煤粉筛分试验方法3 术语3.1 煤粉颗拉着火指数T，单颗粒煤在空气中自发着火的最低温度，用来表示媒的着火特性.3.2 热分析及有关术
2、语采用GB/T6425中的术语-3.3燃烧速率系数K.在燃料颗拉表面，单位氧分压下，单位几何表面积上碳的消耗速率，即gK.-q!P. 式中，q-单位几何表面积碳的消耗速率，g/ (m.吵，P.一一炭粒表面上氧气分压力，MP80 通常表示为自K.=Aexp (-E/RTl 式中，E一一活化能，J/mol , A 指前因于.g/ (cmz s. MPa), R一-气体常数，J/ (0101. Kl , T-一炭粒表面的绝对温度，K. 4 方法摘要4. 1 煤粉颗桂着火指数，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，用来表示媒的着火特性.4.2特制的煤
3、焦粉试祥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.机械工业部1994-12-09批准1995-06-01实施1 JB/T 7610-94 4.3 使用管式沉降炉测定煤(焦)燃烧化学动力学参数(指前困于和活化能).来给出燃烧速率系数等S试验肇置1 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1).图l煤检颗粒着火测试装置1 J、空气压缩机，2 辑于施量叶，, 给柑器， 振动控制器，5 振动器，6 不锈钢喜霄，7 温度控制器，8 热电偶，9 啻式电护，10 ;0英植璃智，11 沉降施，12 过滤器，13 真空壶，14 观测菌
4、，5.1.1 给粉装置S. 1. 1. 1 给粉装置应能连续均匀地给出微量煤粉试样O.01-0. 05 g/min.并由载粉气流送入测试炉膛-5.1.1.2 除给粉装置给粉所必须的供粉气流Q，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0.40.6m/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Q，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结出煤粉，试验气流Q，从输粉营的外套管送入(详见图2).5. 1. 2 管式电炉1.2.1 管式电炉妒膛尺寸为60mmX900 mm，电功率为4kW.最高使用温度1200C.炉内
5、恒温区长度不小于700 mm.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Z2mm，且长度为1150皿皿，下部带有水玲套详见图3).5. 1. 2.3 石英玻璃管景于管式电炉中，两端用硅酸铝耐火纤维毡封住，上端设观测窗详见图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政璃管内的稳定流动，为保护真空泵安伞工作，泵前设粉尘过也装置见图1).2 J8/T 7610-94 1 困2给粉示意图1 柑斗2 给精器3 振动器4 外套管5 结粉智。同028X3 cmN-R 时。四面llXl.S图3石英玻璃管结构尺寸图3 5.2煤焦燃尽分析装
6、置5.2.1 热分析仪J8/T 761。一所用热天平的技术性能应满足，称量精度为1闯，测重量程为0.1-1000皿匾，使用温度范围，室温至1000C，升温速率1.-40C!min，并能程序控制试验瘟度升、恒、阵等变化-5.2.2 t甘辆我地扇，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，井最终控制不同分析阶段试验气体的氧激皮-5.3媒燃烧化学动力学参数测试装置5.3.1 管式沉降炉革统由管式电炉、温控装置、配凤装置、供勘装置和取祥、测温装置等几部分组成见图4).10 困4管式沉降炉革统l 班量汁，2 护体保画圈，3 加热元件， 自甜罩，5
7、 预她炉护黯臂， 连接管，7 直陪输椅臂，8 撮咄给抽器，9 匠应妒护黯臂，10气班调直器，11 匾控辑置，IZ 草禅探针，13 固体试橡升高理，14压力调点，15 温庄测点，16 空气压蝠机-5. 3. 2 管式电炉5.3.2.1 预热电炉将试验气流预热. J试撞温度，最高使用温度不低于1500C 5.3.2.2 试验电炉内径50mm，最高使用温度不低于1500C.恒温区畏的长度不小于600m皿g恒温区上部设-蜂窝孔气流调真辘，使进入恒温区的试验气流均匀稳定地流动，取样、测温探针由下部伸入并能密封.4 J8/T 7616-114 5.3.2.3联接管段实现预热妒和试验妒无泄漏地联接，并尽可能
8、保温-5.3.3温控装置在预热炉和试验妒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配凤装置由气源和流量计气路组成-5.3.4.1气源试验所需空气由小型空气压缩机或风机供给，其他试验用气由储气瓶供给-5.3.4.2 瘫量计气路不同量理的玻璃转于流量计直接指示，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供粉装置由结勘器和输粉臂组成(见图5).5. 3. 5. 1 给杨器应连续均匀地提供煤试样.以满足煤焦制样、焦样燃烧等不同试验工况的需要-5.3.5.2输精管应为冷却式，保证试样在进入反应区段之前
9、不发生热变化.1 2 4 因5管式沉降妒供粉装置1 粉牛2 结橱稽3 振动器4 输粉曹5 在冷营5.3.6 测温和取样装置5.3.6.1 抽气泵满足铀气热电偶租取样探针工作及维持试验护膛正常压力所需要的抽气量-5.3.6.2 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-5.3.6.3 取样探针可伸至妒内试验需要的取样点，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5 JB!T 761094 采用水冷套管-5.3.6.4 粉坐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JjlJ纯氯气:N，纬度为99.9%以上g氧气:O2 7试样制备7.1 煤
10、粉颗粒着火指数测试煤样按附录A制备200X400窄筛分媒粉样.400目筛下的粉量应低于磨前样髦的10% 7.2 热分析试样的制备7. 2. 1 按附录A制取65X200塔筛分煤粉样.7.2.2 接GB212规定的技术条件去掉煤粉样的挥发分制取煤焦.1.2.3 将所得煤焦按附录A制备200X400塔筛分媒焦粉样，装瓶密封保存作为热分析试样，400日筛F的组煤焦粉墨应不!li过煤焦磨前量的10%.7.3 管式沉降抽试验用样7. 3. 1 接附录A制取200X400窄筛分煤粉样，作为用管式沉降炉制取煤焦的试样.7, 3.2 管式沉降炉制取煤焦的工艺条件为s控制温度s注1200C介质s纯氯气，纯度不低
11、于99.9%气体流量I800 l/h 验粉风量.30 !h 给粉速率，O. 5- Og/min 取祥位置z炉膛出口1. 3. 3 将管式沉降炉制得的煤焦参照附录A制成200X400窄筛分煤焦试样，400日筛下量不超过10% ，装瓶密封待用-8 测试前的准备8. 1 煤粉款粒著:k.试验装置在测试前应做好如下准备s8. 1. 1 检查电源，温控仪，给粉器，排气装置等各部件工作是否正常.R 1. 2 控制合适的通气量，将温控仪设定在几个温度值，使用精度在E级以上的镇错镰硅热电偶沿轴向测定石英玻璃管内的温度，校验恒温区段的长皮，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.
12、1. 3 调节输粉空气量Q，和振动器输入电压V.校核给瀚器的工作特性，确定在给粉量为0.01-0.04 g/min时，也和V的控制值.8. 1. 4开启排气装置，调节试验空气量也，使Q.+Q，保证在相应试验温度Hi英营内流速为0.4-0.6 m/. 8.2 煤焦燃尽特性测试前应做好如下准备s8. 2. 1 接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 管式沉降妒测试前应做好如下准备z8. 3. 1 已备好的试祥ItGB 212中的规定进行干燥后，装入给粉器.8. 3. 2 在输粉风最为30L/h的条件下，标走出所说寇
13、所给粉墨对应的振动器工作电压.6 J8/T 7610-94 8.3.3 控制通气量.装量通电什捏，在预甜苦妒出口气温稳定后町用抽气热电偶挥军反应!J.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。, 测试程序9.1 煤粉颗粒着火指数的测试按如F步强进行s9. 1. 1 将温控仪定在一个估计温度，控制QI+Qt使在该温度下，石英黯璃管内的气温速度却口.40.5m/s 9. 1. 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9. 1. 3 若炉内出现连续的火星(花)，则降低炉温，继续观祭;若炉内没有出现连续火星
14、(花)，则JI高炉温观察，直至寻求出能使媒粉颗粒着火的最低温度，即着火指数，并记F温控仪的指数，r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、降炉臆温度各二次以上，对青火指数进F.校核，每次所测出的着火指数值的偏差应在lOC以内.9. 1. 5 取各次着火指数的平均值，并加上对温控仪指示的修茧值作为煤颗粒的蕾业指数。9. 1. 6 煤粉颗拉着火指数的测试允许偏差为土10C。9.2 煤焦燃尽过程热分析按如下步骤进行s9. 2. 1 考虑灰分，在薄铝件上称取干燥无灰基约为10mg的ZOOX400目窄筛分煤焦样倒入或用锅内.摊芋，置于热分析仪中-9. 2. 2 以纯氮气为介质，
15、以20C/min的温升速率自室温加热升温室700C 9. 2. 3将介质切换为吉0，浓度为7%的0，十N，气体并恒温在700C，直至不再失革.9.2.4 试验中记录热重曲线.9. 2. 5 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29. 3. 1 试验条件为2试验温度范围，900-1500巳试验温度水平不少于3个)反应介质s空气输粉风量:30 L/h 试验风量，900-1000 L/h 供粉量:0.1.0.2 g/min 取梓点:不少于2个各温度水平尽可能相同9. 3. 2 将妒膛温度稳定在定值.9. 3. 3 将水冷探针伸入反应炉，固定在预定位置.9. 3.
16、 水冷探针固定后稳10 mn，顺序连接好过滤器和抽气泵，并技预先标寇的条件启动供钳在foJ妒内供粉撑。9. 3. S 取出的国体样不少于0.3g时可停止供粉，将困体样收集起来并装脱密时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，清理其内壁和头部，以备F次取样用-10试验结果10.1 着火指数z取多次观测结果的平均值加上惊定修正值作为着火指数.C 10.2 煤焦燃尽曲线绘制见囱6) 7 JBfT 7610-94 a永安煤b合山煤c焦作煤d大同媒e扎责诺尔煤时间B分钟捕民时繁仲主f 吧阳岭的每40媒的燃尽特性曲线因6原始试样无水无灰厨数量计算a(1) 100-M.-A. Gf=G
17、X mm100 10. 2. 1 式中;Gdaf试样无水元灰质重量，mgf G.一一空气干燥试样重量.mg , M.一一试样空气干燥基水分，%, A.一一试佯空气干燥基灰分，%试验时称取的试样量s100 1000 G.t=GdafX 一一一一一一一一;-，ffiJl .-.lOO-MA.一lOO-My-A.画以时间(min)为横坐标，以失重率TG%)作为纵坐标来绘制燃尽曲线GDdJ.f-Gtdar. 14 TG一一.XI00%. . . (3) U , G酬.Gt.w分别为试验开始和时刻的无水元灰质重量.mg.可由热分析仪测试的热重曲线来确定-10. 2. 3燃尽符性不同的煤种，煤焦燃尽热重曲
18、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按难燃尽.10.3 煤焦表面燃烧速率革数用动力学参被指前因子A和活化能来表示，表这式为aK.=Aexp E/RT)(2) 10.2.2 A和E的计算见附录B.试验报告11 煤粉颗粒着火指数测试报告见附录C.煤焦燃尽特性测试结果报告见附录D.动力学参数测试报告应包括如下内容s试验单位名称，试验时间及试验规范说明.试验燃料的基础数据，如s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.完整的管式沉降护试验数据及试验结果整理、分析的数据.其它必要的说明等.11. 1 11.2 11.3 11. 3
19、. 1 11. 3. 2 11.3.3 11.3.4 8 JB/T 7610-94 附录AAXB窄筛分粉体试样的制备方法(补充件Al 样品放GB474粉碎到3mm以下。A2 缩取3mm以下的样品1日og.用A.B (AB)目的筛于筛分.A3 A目筛上的样品以手工研磨再次粉碎，然后再用A、B目的筛子筛分A4 重复工序A3.直到100g样品全部通过A目的筛.AS 收集B目筛下的样品称重，若该重量与筛分前试样重量之比不大于规定的数值如10%)，则取B目筛上粉料作为AXB窄筛分粉料试样，装瓶密封备用.A6 若B目筛下试样重量与筛分前试样重量之比大于规定值f如10%).则制样失败.调整工序A1.A3 中
20、的眩碎程度，重新制样，直到取得合格的AXB窄筛分粉料样品.Bl 燃尽率计算附录B试验结果计算(补充件)采用灰示踪法计算煤焦样的燃尽率.假定媒中的灰分是惰性的，在燃烧过程中其绝对量不变.煤焦的燃尽率可用下式计算sB(A-A.)/A(!一A.).B1式中，8煤焦的燃尽率A.-一-煤焦的灰分A一一残炭试样的灰分B2 气流速度WfJ计算W，二w.f+w.B2W皿I二O.854I(z)+0. 410h(z)-0. 344V，川川B3W，. (V, - V,exp( - 1. 877Z/D沪剧. B4 fCz)= (2. 0 -exp( -21. 371CZ!D R.)D.m)Vz. B5 h(z)门.5
21、-exp(一11.223(Z/D. R.) )V, . B6 式中=V j 给粉器输粉气流在炉入口处的平均速率(m/,) V，一一入炉试验气体流在反应炉入口的平均速率，Cm/s) Z 取样点与炉口之间的距离，(m) D 炉膛直径，(m) R. 护内流动雷诺数.B3 停留时间计算t J:寻idz.B7 M 燃烧且体反应速率系数计算K=3(l-(1-B)月/S.TP，.日8S.6Ipd. . B9 p;:=p瓦.!OBI) . . . . . . .川.川. .川. . B10 式中p 煤焦粒于f扣初y山J始表观密度怡g/c口旷n止煤焦位于初始重量平均直径(cm)9 P，-一一自由气流中氧气分压力
22、(MPa)P. 初始氧分压(MPa)一过量空气系数JII/T 7610 94 S 炭粒表面温度计算当炭粒燃烧达到稳态后，炭粒燃烧放出的热虽Q，等干其与环境介质的对流换热量Q.和与壁面的辐射换热量Qr之初，即.Q,.Q,-Q. -O ., . . . . ll Q,-KPQ ., . . . !2 Q.= I /.Zlil(Tp =一寸?斗古柏(T.-T. . . . . . . . . . . . . .卢.BJ3 d(l B)lf3 P Q，Ea(T旷-Tw). .川. ., .川. B14 式中，Q燃烧反应生成热(kJ/kg)-一一边界层气体导热系数(W/mk) B 波尔兹量常数(5.67
23、X 1Q-Sw/m2 K) 炭粒黑皮B6 扩散反应速率系数计算K, =(48DAB/R d.(1-B)川 CH/I+P. . . .Bl5 H= I+1/4 凡IO+P. B16 DAB-3. 49X CT 11600)1. 75 . . . . . . . BI7 式中:T，一-气体边界层平均温度(K)T阻止5X(T, +T,) 且气体常数8.3IMP. cm Imol k) T，一一炭颗粒表面温度CK)T，一一气流度CK)7 表丽反应速率系数计算Ks - KK,I (K, - KJ . .川BI8118 反应动力学参数计算lnKs=lnA一E/(RT，).川川.,.,. . . l9 式巾
24、，A燃烧反应的指前囚于(g/cm% MPa S) E一一燃烧反应的活化能U/mol)R 气体常数(8.3!J/(K rnol) 根据Bl9式采用最小二来法对1nKsl I/Tf间归即可求得A和E.10 试验煤种z试撞臼期3试磁垃度，NO 1 2 3 4 5 JB/r 7618-94 附最c煤粉颗辙着火指数测试报告(补充件)观测结果报告编号g试验单位s试样编号，修正值煤粉颗泣着火指数，备试验员2校核z注 11 12 试验煤种z试验日期z工业分析值试验条件试验结果附加说明:JBfT 7610-94 附录D热重法煤焦燃尽特性测试结果报告(补充件)M.d %) 氯气流量ml/min燃烧时间1 失重率G2 试验编号g试验单位zV.d (%) 空气流量mJmin3 本标准由机械工业部哈尔滨电站设备成套设计研究所提出并归口.本标准由机械工业部哈尔滨电站设备成套设计研究所负责起草.本标准主要起草人侯栋岐、王吉、军、路巫恩、仇兰英.A.d (%J 称量重量mg)4 5 6
