第22卷第2期电站系统工程V ol.22 No.2 2006年3月Power System Engineering Mar., 2006 文章编号：1005-006X(2006)02-0007-02混煤燃烧反应动力学参数的实验研究*刘亮1周臻1 李录平1彭锦2刘陆军2（1.长沙理工大学，2.株洲华银火力发电有限公司）摘要：采用热天平，在20 /min℃的升温速率下，对六枝化处煤和娄底煤焦两种单煤及这两煤种之间9种不同掺混比的混煤的燃烧反应动力学参数进行了实验研究。

分析特性温度发现，掺混少量的六枝化处煤就能明显降低混煤的着火温度；计算所得的混煤活化能E 比由父本煤种的活化能按比例加权的平均值E′小，混煤的着火性能更加接近活化能小的单煤。

关键词：混煤；动力学参数；热重分析；实验研究中图分类号：TK16 文献标识码：AExperimental Study of Kinetic Parameters of Combustion Reaction of Blended CoalsLIU Liang, ZHOU Zhen, LI Lu-ping, PENG Jin, LIU Lu-jun Abstract: An experimental investigation on kinetic parameters of combustion reaction of blended coal from Liuzhihua’s coal and Loudi’s coal is conducted. The assays of 11 kinds of coals were performed in thermogravimetric analysis, usinga heating rate of 20℃/min. Research on characteristic temperatures of coal combustion showed that the ignitiontemperatures of blended coals evidently became lower for a small quantity of Liuzhihua’s coal mix. It would be readily seen that the activation energy (E) of the blended coals would be less than a weighted average value (E′) calculated by the activation energy of two parent coals, but ignition property is obviously near to that of the coal, whose activation energy is lower (Liuzhihua’s coal).Key words: blended coal; kinetic parameter; thermogravimetric analysis; experimental research近年来，混煤燃烧在世界范围内得到广泛应用。

燃用混煤时，若煤种选择恰当、混合均匀、配比合理，则能发挥各煤种的优越性，弥补单一煤种自身燃烧特性的缺陷，给锅炉的安全和经济性带来良好的影响。

然而，混煤的燃烧与着火特性较为复杂，掺混不当会导致着火困难，燃烧不稳，燃烧损失增大，锅炉效率下降及污染物排放增加等一系列的问题，因此，有必要对混煤的燃烧特性进行研究。

本文主要以六枝化处煤（A）和娄底煤焦（B）两煤种之间的不同比例的混煤为研究对象，利用热天平等实验装置对两种单煤和两组分之间9种不同比例的混煤，进行燃烧反应动力学参数的研究。

1 实验装置及条件本实验采用北京光学仪器厂生产的WCT-2型热天平。

煤样采用空气干燥基，煤样粒度过100目筛。

热重实验采用φ5×1.5 mm氧化铝坩埚。

测试条件为：升温速率为20 /min℃，试样质量10±0.1 mg，试验测温范围为30～1200 ℃，实验在空气介质中进行。

2 热重试验结果试验煤样为六枝化处煤和娄底煤焦及其混煤，其工业分析见表1，各煤样的热分析曲线如图1～4所示。

对图1～4进行分析和处理，可得到上述两种煤及其混收稿日期: 2006-01-05刘亮(1967-)，男，副教授。

能源与动力工程学院，410076*湖南省自然科学基金资助项目（04JJ40033）煤的着火温度T i、最大燃烧速率对应温度T max、燃尽温度T h[1]等参数，见表2，其着火、燃烧特性的分析见文献[2]。

M(mg)DTG(%.min-1)T温度（℃）图1 单煤的热分析曲线DTG(%/min) M(mg)T温度（℃）图2 混煤的热分析曲线（1）8电 站 系 统 工 程2006年第22卷D T G (%.m i n )M (m g )T 温度（℃）3.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.5图3混煤的热分析曲线（2）D T G (%.m i n -1)M (m g )temperature()℃34566789 图4 混煤的热分析曲线（3）表1 试验煤样的工业分析煤 种 水分M ad /% 灰分A ad /% 挥发分V ad /% 固定碳FC ad /%娄底煤焦2.22 40.10 7.48 50.20 六枝:娄底=1:92.56 33.35 8.19 55.90 六枝:娄底=2:82.67 32.00 8.24 57.09 六枝:娄底=3:72.77 30.95 8.88 57.40 六枝:娄底=4:62.66 32.89 9.73 54.72 六枝:娄底=5:53.12 26.51 10.39 59.98 六枝:娄底=6:42.92 27.66 9.83 59.59 六枝:娄底=7:33.20 25.85 11.16 59.79 六枝:娄底=8:23.21 25.17 12.04 59.58 六枝:娄底=9:13.52 24.11 11.79 60.58 六枝化处3.81 22.46 11.99 61.74 3 特性温度分析煤粉燃烧的特性温度主要是指着火温度、最大燃烧温度和燃尽温度，混煤中的特性温度随掺混比例的变化情况见图5。

由图可见，少量的六枝化处煤掺混比例就能明显地降低混煤的着火温度；当六枝化处煤含量超过40%时，最大燃烧温度有较大幅度的降低；而燃尽温度由于两煤种差别不大，因此难以反映其变化规律。

表2 试验煤样的特性温度煤 样 着火温度T i /K T max /K 燃尽温度T h /K娄底煤焦826 882 969 六枝:娄底=1:9809 864 967 六枝:娄底=2:8801 875 973 六枝:娄底=3:7791 867 968 六枝:娄底=4:6784 853 969 六枝:娄底=5:5774 851 963 六枝:娄底=6:4771 856 966 六枝:娄底=7:3769 853 966 六枝:娄底=8:2767 835 965 六枝:娄底=9:1767 835 960 六枝化处767 832 959/K特性温度/六枝化煤掺混比例％图5 特性温度与掺混比例的关系4 试样的动力学分析[3,4]每个试样的热解实验可以认为是一系列挥发分释放、燃烧的综合行为，它们都有自己的活化能，并且符合以下动力学方程：)()(ααταf Ae kf d d RT E−== (1) 式中，α——试样热解过程中消耗的量；A ——频率因子；E ——活化能；R ——气体常数，选取8.314 kJ/(mol ·K)；T ——反应温度；f (α)——与热解机理相关的函数。

经过整理得：)ln(]ln[)(/A RTEf d d +−=ατα (2) 式（2）中]ln[)(/αταf d d 与1/T 成线性关系，从给定的TG 曲线上取若干个点（]ln[)(/αταf d d ，1/T ），经最小二乘法回归得一线性方程：Y =a +bX 。

表3 混煤的活化能计算数据(下转第13页)煤 样拟合方程 频率因子A /s -1活化能E /kJ ·mol -1活化能E ’/kJ ·mol -1 相关系数R娄底煤焦 Y =17.88604-1.87715X58587973 156.07 156.07 0.99026 六枝:娄底=1:9Y =10.99187-1.21101X 59389 100.68 148.36 0.99584 六枝:娄底=2:8Y =11.30145-1.25033X 80939 103.95 140.65 0.9967 六枝:娄底=3:7Y =13.714-1.44191X 903472 119.88 132.94 0.98989 六枝:娄底=4:6Y =10.30353-1.147X 29838 95.36 125.23 0.99451 六枝:娄底=5:5Y =10.34212-1.14792X 31012 95.44 117.52 0.9927 六枝:娄底=6:4Y =9.96601-1.11504X 21290 92.70 109.81 0.99457 六枝:娄底=7:3Y =9.6077-1.07339X 14879 89.24 102.1 0.99324 六枝:娄底=8:2Y =10.13609-1.10584X 25238 91.94 94.39 0.99354 六枝:娄底=9:1Y =9.09218-1.01546X 8886 84.43 86.68 0.99206 六枝化处Y =8.27831-0.94987X 3938 78.97 78.97 0.97621第2期 王 超等：风力发电技术及其发展方向 13题；④风速在5～20 m/s 是现有风机所能适应的风速，但能否扩展风速的适用范围，从而提高其发电功能，是一个亟待解决的问题；⑤在一定风速条件下多机间的相互干扰和最佳多机阵列的布置的研究。

现有风机设置均相隔较大间距，以避免各风机间的相互干扰，这样一来，往往占地过大，增加了投资成本。

5 总 结风力发电是一个集计算机技术、空气动力学、结构力学和材料科学等综合性学科的技术。

我国有丰富的风能资源,因此风力发电在我国有着广阔的发展前景，风能的利用必将为我国的环保事业、能源结构的调整及对减少进口能源的依赖等方面做出巨大贡献。

同时随着风电机组运行时间的增长，将有越来越多的风电机组进入维修期，专门的风电机组的维修行业也将成为一个很有前途的领域。