国家标准 GB/T39836一2021 煤的燃烧结渣指数测定方法 Testmethodsforslaggingindexesineoaleombustion 2021-03-09发布 2021-10-01实施国家市场监督管理总局发布国家标涯花管理委员会国家标准
GB/39836一2021 前言本文件按照GB/T1.1一2020<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
GB/39836一2021 煤的燃烧结渣指数测定方法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、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、烟煤本文件适用于电站锅炉、和无烟煤(不包括煤灰中Na.O和K.0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 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/T219煤灰熔融性的测定方法 GB/T474煤样的制备方法 GB/T1574煤灰成分分析方法 GB/T3715一2007煤质及煤分析有关术语 GB/T19494.2煤炭机械化采样第2部分;煤样的制备 GB/T39833煤的燃烧特性测定方法一维炉法 DL/T567.5火力发电厂燃料试验方法第5部分;煤粉细度的测定 DL/T1106-2009煤粉燃烧结渣特性和燃尽率一维火焰炉测试方法术语和定义 GB/T37152007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 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 软化温度softeningtemperature;ST 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/T37152007,3.2.57 3.3 massratioofSiOtoAl,O 硅铝比 SiO./Al.O 煤灰中二氧化硅与三氧化二铝的质量分数之比
GB/T39836一2021 3.4 硅比massratioofsioinceoalash G 煤灰中二氧化硅与煤灰主要成分(SiO,Fe,O,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、缸等的氧化物)与酸性成分(硅、铝、钛的氧化物)之比来源;GB/T37152007,3.2.61] 3.6 煤灰综合结渣判别指数comprehensiveslageingindex 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 煤灰聚类结渣判别指数custeringslaggingindex 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测定方法A煤灰探针结渣判别指数S 法 4.1方法提要 -维炉是在试验过程中以一定量的空气流携带煤粉,进人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 -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 s,可满足煤粉粒在炉内的燃尽要求整个一维炉试验装置的漏风率(即漏人空气质量占该装置进口烟气质量的百分数)控制在5%以内顶部送人,二次风布置在一次风周围也由炉膛顶煤粉燃烧器装于炉膛顶部，一次风携带煤粉由炉服部送人,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,插人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
GB/39836一2021 14 标引序号说明炉体; 炉顶; 燃烧器给粉机; 送风机; 流量计; 次风管; 二次风管空气预热器 10 -尾部烟道; 11 除尘器; 12 烟气冷却器; 引风机; 13 14 炉膛测试图1一维炉燃烧试验装置示意图 4.3试验用仪表 4.3.1 -次风补二次风温度表(渊温元件为热电偶);控制温度误差为士5七. 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(将热电偶插人炉膛中测试);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/T474或GB:/T19494.2的要求制备煤粉取不少于100【的空气干燥煤样全部研磨,按照DL/T567.5的要求筛选并计算煤粉细度,直至试验样煤样全部满足R和R细度要求,R和R
GB/T39836一202 的计算按照式(1)和式(2)进行: R=m/m×100 R=(m1十m1/×100 式中粒径大于2004nm的煤粉的质量分数,%; R0 R丽0 -粒径大于90m的煤粉的质量分数,%; 2004m筛上的煤粉质量,单位为克(g); m20o -904m筛上的煤粉质量,单位为克(g); m0 煤粉试样质量,单位为克(g) mm 4.4.1.2煤粉细度计算值试验时将煤粉细度R控制为0.11,按照DL/T11062009根据式(3)控制煤粉细度R' R'=0.5nV 式中煤粉均匀性系数(取=1); 煤粉的干燥无灰基挥发分,% Vaa 4.4.1.3煤粉细度偏差要求煤粉细度偏差根据式(4)计算， AR=|R一R' R允许偏差随V升高而升高:当Va小于15%时,AR为12;V画为15%25%时,AR为23; Va大于25%时,AR为34 4.4.2试验准备按照GB/T39833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人,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20min30min. 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
GB/39836一2021 表1弱黏聚以上等级的渣型赋值渣型赋值N 弱黏聚渣型" 0.25 黏聚渣型 0.50 强黏聚渣型 l.00 黏熔渣型" 1.75 2.50 熔融渣型" 碳化硅棒表面的灰层坚硬,切刮后的碳化硅棒仍会残留不规则的黏结硬渣碳化硅棒表面的灰层黏聚成硬渣,切刮困难,但仍能从渣棒上切刮下来碳化硅棒表面的灰层坚硬,切刮后的碳化硅棒仍会残留不规则的黏结硬渣碳化硅棒表面的沉积灰层由部分凝固渣层黏聚而成,已无法切割碳化硅棒表面由全熔融致密凝固渣层所覆盖,并有渣泡形成 4.5.2确定出结渣最严重的渣棒,其渣型赋值为N,该渣棒观测孔的相应火焰温度为Tm 确定与该渣型相对应的表征温度0,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0取为该观测孔火焰温度与T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0- T一T/4 式中A丁为T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AT计算按式(5)计算探针结渣判别指数: 5 S,=100N,/(0-1000) 式中结渣最严重的渣型对应的赋值; N maX 渣型相对应的表征温度值,单位为摄氏度(C). 测定方法B煤灰综合结渣判别指数R法 5.1方法提要龈据煤灰各组分(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(sio./ALO. 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/T219执行煤灰各组分以氧化物表示);SiO.、AlO、Fe.O、CaO,MgO、Na,O,K,O和TiO含量测定和精确度按照 GB/T1574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): (6 R=1.237×B/A+0.282×SiO./Al.O,一0.0023×ST一0.0189×G+5.415 式中: R -煤灰综合结渣判别指数; B/A 煤灰的碱/酸比
GB/T39836一202 SiO/A,O -煤灰的硅铝比; ST -煤灰软化温度,单位为摄氏度(C); G -煤灰的硅比注:R法是基于300Mw一600Mw机组大量煤样统计得到的经验系数加权平均方法结渣特性评价指标 h 煤的燃烧结渣特性评价指标及结渣特性分级参见附录B
GB/39836一2021 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 s:/AL等五个结造判别指数,组成因索集合;X=(R.ST.B/A.G.so./ALo A.2.2确定评判等级选取轻微结渣,中等结渣和严重结渣三个评判等级组成评价集和;V=轻微结渣,中等结渣,严重结渣》,其中五个结渣判别指数的三种结渣程度分级标准如表A.1所示表A.1五个结渣判别指数的三种结渣程度分级标准结渣判别指数中等结渣严重结渣轻微结清硅铝比(SiO/Al(O. <1.87 1.87~2.65 >2.65 66.178.8 硅比(G/% >78.8 <66.1 碱/酸比(B/A <0.206 0.206~0.4 >0.4 煤灰软化温度(ST)/C >1390 1260~1390 <1260 煤灰综合结渣判别指数(R s1.5 l.5一2.5 >2.5 A.2.3对五个结渣判别指数进行无量纲化处理确定其分级标准值为了消除不同指标数量级的差别用待判别所有煤样中每个指标的最大值去除该指标对应的所有值(包括标准值),如表A.2所示表A.2煤灰五个结渣判别指数的分级标准无量纲化处理值d 结渣等级结渣判别指数轻微结渣中等结渣严重结渣 C SiO/Al.0 d1=1.87/(SiO/Al.O.)mms b=2.26/(SiO/Al.O)mns =2.65/(SiO./Al,O.)m 42=78.,8/Gms b=72.4/Gma c！=66,l/Gnm0 B/A =0.206/(B/A =0.303/(B/A. c=0,40/(B/A) b= a= ) =12/ST ST a=1390/ST b=1325/ST R a;=1.5/R b;=2/R c;=2.5/Rm A.2.4根据表A.2中煤灰五个结渣判别指数的分级标准无量纲化处理值,用式(A.1)计算出各项结渣判别指数的因子占每个评判等级中的比重如表A.3所示,称之为聚类权重值刀 A.1 刀=d/dwa1 式中: d -各项结渣判别指数因子对应的煤灰结渣评判等级中的无量纲化处理值;
GB/T39836一202 -对应的煤灰结渣评判等级中所有的结渣判别指数因子无量纲化处理值之和 dlotal 表A.3煤灰各项结渣判别指数的聚类权重值n. 结渣等级结渣判别指数轻微结渣中等结渣严重结渣 Wi=a1/(ai十u?d;十d(十as SiO/Al.O -b/(b十b十b十b十b 1=c1/(ec 一一号一2 h1一十c4十s /a1十a十a n d 元引a B/A n3 7=b/(b1十b十b十b十bs n. =e/(e ST =a/a1十a+as十一 =b/(b+b+b+b十b 1十C2十C3十c4十C R 刀 =a;/(a十a十a3十a十d s=b/(b1十b十b十b十b =cs;/(cI十ca十e;十c;十c) A.2.5构造隶属丽数选用半梯形丽数(r)=k.r十a(其中人和a为常数)作为确定隶属原则的丽数,如图A.l所示 () .( ,() 图A.1煤灰聚类判别结渣的隶属函数模型 A.2.6求出聚类系数根据式(A.2)得到每个煤样在三个结渣评判等级中(轻微结渣、中等结渣和严重结渣)对应的聚类系数a如表A.4所示) (A.2 0在=习f来d;) 刀式中: 每个煤样的五个结渣判别指数因子的归一化处理值 dl -该结渣判别指数因子对应的隶属函数; f 该结渣判别指数因子在该结渣等级下对应的聚类权重值,见表A.4 1 表A.4各煤样在三个结渣评判等级中的聚类系数oa 结渣等级煤种轻微结渣中等结渣严重结渣煤种1 o=习dla1 u=习f da1 oa=习f(d,)引a 煤种2 o =习fa(d,)那 a=习fa(d,) e=2d)a e 煤种人心=习.(d,) ou=习f.(d,) a=习fa(d)
GB/39836一2021 A.2.7确定煤灰聚类结渣判别指数矩阵F=(F,F,F) 根据各煤样轻微结渣、中等结渣和严重结渣的聚类判别结果,将其进行归一化处理得到各煤样的煤灰聚类结渣判别指数矩阵F=(Fi,F,F) 如表A.5所示,以此判别各煤样的燃烧结渣程度表A.5各煤样的煤灰聚类结渣判别指数矩阵F=(F1,F2,F 结渣等级煤种轻微结渣中等结流严重结流煤种1 F=o./(十o十 F，=/(o，十十o. F= /(o，十o十o. 煤种2 F=oa/(o.十oe十a F;=oa/o 十og十oe) F;=a/(o.e十og十o.a 煤种k F=/走十k十 ) F=/d十心十心 F=a/(十u十 A.3结渣特性评价指标根据表A.5各煤样的煤灰聚类结渣判别指数矩阵判断煤的结渣程度分级标准如表A.6所示表A.6煤灰聚类结渣判别指数的分级标准结渣特性等级轻微结渣中等结渣严重结渣指标要求:F=(F1,F,F. F>F 并且F>F F>F并且F>F F>F并且F>F
GB/T39836一2021 附录 B 资料性) 结渣特性评价指标 B.1煤灰探针结渣判别指数s.法煤粉燃烧的煤灰探针结渣判别指数S 值用来判断煤的结渣严重程度 S 值越大表示煤的结渣程度越严重根据煤灰探针结渣判别指数s 值评价煤粉燃烧结渣特性的等级见表B.1 表B.1煤灰探针结渣判别指数s.判定煤粉燃烧结渣特性分级结渣特性等级高 8 低严重指标范围,S S>0.65 0.45

GB/T39836-2021 煤的燃烧结渣指数测定方法解析

煤是我国主要的能源资源之一，在国民经济中扮演着重要的角色。然而，煤的热值、灰分、硫分等指标存在较大差异，不同品种的煤在工业生产过程中的应用效果也有所不同。因此，制定一套科学严谨的煤质评价体系是十分必要的。

2021年3月，《GB/T39836-2021 煤的燃烧结渣指数测定方法》正式发布实施。该标准规定了煤的燃烧结渣指数的测定方法，旨在为煤的质量评价提供技术支持。

燃烧结渣指数解析

燃烧结渣指数是反映煤在高温气氛下燃烧特性的一项指标，是评价煤质量的重要参数之一。该指数越低，表明煤的燃烧性能越好。

根据该标准规定，测定燃烧结渣指数需要使用一台燃烧腔体积为10L的试验炉，将经过筛分的试样（粒度为0.2-1.25mm）放入试验炉中进行燃烧，然后进行结渣指数的计算。具体的计算公式可参考该标准第4部分。

适用范围

该标准适用于各种煤品种的燃烧结渣指数的测定，可以为煤的质量评价提供参考依据。需要注意的是，在不同的工业生产过程中，所要求的煤的燃烧结渣指数可能会有所不同，具体情况需要根据实际需求来确定。

结语

煤是我国主要的能源资源之一，其质量评价对于工业生产和经济发展至关重要。《GB/T39836-2021 煤的燃烧结渣指数测定方法》的出台，为煤的质量评价提供了一套科学严谨的技术支持和标准规范，有助于推动我国相关行业的发展，也为实现能源资源的高效利用提供了保障。