煤粉顆粒粒度對(duì)煤質(zhì)分析特性與燃燒特性的影響分析

王銀玲

（山西汾西正文煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 孝義 032300）

煤粉作為粒徑為10 μm 以下的粉末煤料，在其燃燒過(guò)程中，其粒度與燃燒特性與煤質(zhì)分析特性有著密切關(guān)聯(lián)。為了深入了解相關(guān)性，為后續(xù)煤礦資產(chǎn)的高效利用給予保障，應(yīng)積極開(kāi)展煤粉粒度實(shí)驗(yàn)，就此結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證粒度變化對(duì)煤粉特性的影響價(jià)值，確保煤粉粒度能夠得到合理優(yōu)化，充分發(fā)揮其效能。

1 煤的組成結(jié)構(gòu)

煤作為一種可燃性資源，在當(dāng)今社會(huì)中發(fā)揮著重要作用。無(wú)論是工業(yè)用煤還是生活用煤，煤炭都在能源燃料中占有較大比重。而對(duì)其組成結(jié)構(gòu)予以分析時(shí)，可從兩個(gè)角度予以解讀。從宏觀視野上觀察煤的外在特征，可了解煤的顏色與光澤度等特性。而從微觀視角分析，它包含著有機(jī)組分與無(wú)機(jī)組分。其中有機(jī)組分還可細(xì)分為殼質(zhì)組分、鏡質(zhì)組分與惰質(zhì)組分。其中所謂的殼質(zhì)組分指的是以往的高等植物分泌物及藻類(lèi)植物積累形成的成分。鏡質(zhì)組分是木質(zhì)纖維凝膠化下形成的物質(zhì)。惰質(zhì)組分是木質(zhì)纖維在炭化反應(yīng)下形成的有機(jī)組分，這些物質(zhì)形成的集聚體即可稱(chēng)之為煤。而對(duì)于無(wú)機(jī)組分可指代硫化物、硅酸鹽等。煤作為一種較為復(fù)雜的物質(zhì)，在其燃燒后能夠釋放熱能，故而擁有廣泛的應(yīng)用范圍。

2 煤粉顆粒粒度對(duì)煤質(zhì)分析特性的影響

2.1 粒度范圍影響分布規(guī)律

煤粉顆粒粒度實(shí)則是指煤粉形成的組合體中各顆粒具體大小。在煤質(zhì)分析過(guò)程中，粒度的變化范圍往往影響著顆粒分布規(guī)律。結(jié)合相關(guān)研究成果，小粒度煤粉與大粒度煤粉相比較，前者分布范圍較為狹窄，且擁有突出的流動(dòng)特性。此時(shí)，若為其創(chuàng)造燃燒條件，整體燃燒效率更高，這也是工業(yè)用煤中減小煤粒度的重要原因。特別是在爐膛系統(tǒng)運(yùn)行中，煤粉可以起到助燃作用。因其粒度較小，此時(shí)能夠展現(xiàn)出顯著的燃燒效果。以合山煤礦生產(chǎn)的煤粉為例，其粒度更小，與晉城煤礦比較反應(yīng)性較強(qiáng)。由于爐膛燃燒時(shí)，粒度會(huì)影響煤粉內(nèi)部流動(dòng)情況，故而隨著粒度的減小，爐膛將實(shí)現(xiàn)均勻燃燒。因此，在煤質(zhì)分析特性研究中，煤粉質(zhì)量的鑒別應(yīng)當(dāng)以燃煤燃燒效果為標(biāo)準(zhǔn)，繼而優(yōu)選質(zhì)量?jī)?yōu)良的燃煤。然而，在實(shí)際研究中，雖然煤粉粒度的減小確實(shí)能夠增強(qiáng)著火特性，但后續(xù)會(huì)在達(dá)到峰值后將保持平穩(wěn)。自此在煤粉利用中可以借助助磨劑等輔助材料，促進(jìn)煤粉粒度的改變，就此保障煤粉燃燒質(zhì)量，在細(xì)化粉碎處理下，優(yōu)化使用效果。

2.2 顆粒粒度影響工業(yè)煤質(zhì)

在工業(yè)用煤燃燒中，煤粉顆粒粒度也會(huì)影響工業(yè)煤質(zhì)。其中最為關(guān)鍵的是煤粉煤質(zhì)分析特性會(huì)在灰分含量變化中呈現(xiàn)顯著差異。通常煤粉在粉碎細(xì)化處理后，其中的灰分含量也會(huì)隨之變化。對(duì)于高灰分含量煤粉，會(huì)在其揮發(fā)特性下，導(dǎo)致煤粉無(wú)法高度燃燒，即煤粉可燃溫度要求將下降，故此產(chǎn)生一種快速燃燒的情況。因此，在工業(yè)用煤中，對(duì)于煤粉的利用，可在使用前對(duì)其實(shí)施超細(xì)化操作，促使工業(yè)煤質(zhì)得以?xún)?yōu)化，為工業(yè)領(lǐng)域燃煤的高效利用給予保障。尤其是石油化工企業(yè)運(yùn)營(yíng)中，它所消耗的煤粉，更需要注重用前加工，從而提高燃燒速度，以免過(guò)多消耗燃燒等待時(shí)間，影響工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度。鑒于此，顆粒粒度對(duì)工業(yè)煤質(zhì)有著深遠(yuǎn)影響[1]。

2.3 粒度影響全硫元素分析

在研究煤粉顆粒粒度對(duì)煤質(zhì)分析特性的影響結(jié)果時(shí)，還可以采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)法，對(duì)不同粒度的煤粉進(jìn)行比對(duì)，判斷在粒度變化時(shí)，其全硫元素含量是否也會(huì)隨之改變。一般而言，在測(cè)定全硫元素含量時(shí)，可以使用庫(kù)侖滴定法，而后以碳?xì)涞氐谋戎捣治鋈蛟睾孔兓?guī)律。匯總相關(guān)研究數(shù)據(jù)可知：在粒度降低時(shí)，其全硫元素含量也會(huì)減小。究其根本，源于煤粉在打磨后，其粒度減小時(shí)，全硫元素物質(zhì)會(huì)出現(xiàn)離析現(xiàn)象。此時(shí)，測(cè)定結(jié)果將出現(xiàn)全硫元素降低情況。最終可推斷粒度與全硫元素含量呈正相關(guān)關(guān)系。但在其粒度不斷減小時(shí)，煤粉全硫元素會(huì)出現(xiàn)臨界值，繼而在粒度再度下降階段，全硫元素也不會(huì)再度發(fā)生改變。所以，在對(duì)煤粉進(jìn)行打磨作業(yè)時(shí)，并不是以一種“越細(xì)越好”的思想予以打磨，需要找到臨界值確定好煤粉粒度，以免出現(xiàn)損耗問(wèn)題，影響煤粉加工效率。此外，在燃燒時(shí)間上，粒度偏大的煤粉所消耗的燃燒時(shí)間更長(zhǎng)，應(yīng)從優(yōu)質(zhì)煤應(yīng)用上做好打磨工作，便于調(diào)整好煤粉粒度，優(yōu)化用煤效果。

3 煤粉顆粒粒度對(duì)燃燒特性的影響

3.1 粒度影響著火特性

在煤粉顆粒粒度對(duì)燃燒特性也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)遠(yuǎn)影響。其中最為主要的是影響著火特性。其中著火特性是指在煤粉燃燒階段，達(dá)到煤粉燃燒臨界條件的基準(zhǔn)特性。雖然煤粉的可燃要求大體一致，但起燃時(shí)間多有差異，這就導(dǎo)致煤粉燃燒效率隨之改變。根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)：在不同粒度的煤粉樣品對(duì)比中，粒度小的煤粉與粒度大的煤粉比較，前者的起燃時(shí)間更短，這是源于經(jīng)過(guò)細(xì)化處理后煤粉的接觸表面積將增加，有助于提高燃燒速度，甚至可以適當(dāng)增加顆粒分布均勻度。以無(wú)干擾因素的實(shí)驗(yàn)環(huán)境為主，將不同粒度煤粉置于同一實(shí)驗(yàn)條件下，計(jì)取各自煤樣的起燃時(shí)間，其中粒度較小的煤樣起燃時(shí)間更短，而且著火點(diǎn)更近。在粒度逐漸減小時(shí)，影響程度更為明顯，從繪制的實(shí)驗(yàn)研究曲線(xiàn)圖中，其粒度-著火時(shí)間基本上呈現(xiàn)線(xiàn)性關(guān)系，并在粒度逐漸減小時(shí)，著火時(shí)間逐漸變短，最終可推斷出粒度的確會(huì)影響著火特性，使之形成的燃燒周期不一致。其中在研究著火特性時(shí)，還可以借助熱重分析法，對(duì)其影響性予以分析。在燃煤使用中，要想保證煤粉能夠盡快著火，則應(yīng)當(dāng)適當(dāng)降低煤粉顆粒粒度，擴(kuò)大其燃燒面積的同時(shí)，發(fā)揮出著火特性，便于煤粉在提前著火時(shí)，快速進(jìn)入到燃燒狀態(tài)。基于此，煤粉顆粒粒度會(huì)影響著火特性著火時(shí)間[2]。

3.2 粒度影響揮發(fā)組分

對(duì)燃煤進(jìn)行粉碎處理，能夠使之形成煤粉。而對(duì)于粒度的變化，也會(huì)造成煤粉特性的變化，尤其是燃燒特性。隨著粒度增大或減小，煤粉中的揮發(fā)組分含量會(huì)有所改變。此時(shí)產(chǎn)生的燃燒效率也會(huì)出現(xiàn)一定波動(dòng)。如細(xì)化后的煤粉與超細(xì)化后的煤粉，兩種煤粉粒度后者更小，而形成的燃燒特性會(huì)有所增強(qiáng)。一方面，粒度的變化，會(huì)對(duì)揮發(fā)組分的流動(dòng)性與均勻程度產(chǎn)生影響。伴隨著揮發(fā)組分的析出，其燃燒效率也會(huì)隨之升高。此時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定燃燒的效果。另一方面，煤粉粒度與煤粉的反應(yīng)強(qiáng)度存在相關(guān)性。在小粒度煤粉燃燒時(shí)，它能夠獲得更強(qiáng)的反應(yīng)活力，一旦達(dá)到燃燒標(biāo)準(zhǔn)將立即起燃。對(duì)此，要想優(yōu)化燃燒特性，應(yīng)在煤粉煤質(zhì)分析中優(yōu)選高揮發(fā)組分煤粉，以便在揮發(fā)組分含量經(jīng)過(guò)調(diào)整后，整體燃燒特性將得以激發(fā)，有助于煤粉的充分燃燒。從燃燒效果上觀察也會(huì)發(fā)現(xiàn)，小粒度高揮發(fā)組分煤粉能夠形成更大的燃燒范圍，值得引起相關(guān)企業(yè)的高度關(guān)注，優(yōu)選適合的煤粉投入到工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中。

3.3 粒度影響燃盡特性

從學(xué)者曾正祥的研究成果中可發(fā)現(xiàn)：雖然煤粉粒度確實(shí)會(huì)對(duì)其燃盡特性產(chǎn)生一定影響，但并不是所有類(lèi)型的煤粉均具有相同規(guī)律[3]。但整體上多以粒度減小，燃盡特性增強(qiáng)為結(jié)果。從燃盡特性分析中，可以利用不同粒度煤樣，確定在其相同燃燒條件與起燃時(shí)間點(diǎn)下，小粒度煤樣與大粒度煤樣的燃盡時(shí)間，其中小粒度煤樣燃盡時(shí)間偏短。由此表明粒度在燃盡特性上的影響側(cè)重于燃盡時(shí)間指標(biāo)。對(duì)于燃盡溫度等多個(gè)因素的影響分析，未能獲取明確依據(jù)。為了進(jìn)一步加快煤粉的燃燒速度，還可以在原有基礎(chǔ)上實(shí)施細(xì)化操作，以便粒度減小后，煤粉能夠照比以往獲得更短的燃盡周期，這樣可防止燃盡時(shí)間較長(zhǎng)，造成在煤粉實(shí)際使用時(shí)產(chǎn)生積攢或轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。如爐膛燃燒中煤粉常處于一種固定時(shí)間燃燒狀態(tài)。在其未能及時(shí)燃盡時(shí)，會(huì)在吹掃系統(tǒng)的參與下，將其轉(zhuǎn)移到預(yù)熱器內(nèi)，長(zhǎng)此以往必然增加殘余煤粉的積累量。因此，提早燃盡對(duì)于爐膛燃燒環(huán)節(jié)可以產(chǎn)生積極影響，需合理減小煤粉顆粒粒度。

4 結(jié)論

煤粉顆粒粒度對(duì)燃燒特性、煤質(zhì)分析特性均有深遠(yuǎn)影響，具體可體現(xiàn)在分布規(guī)律、全硫元素分析以及工業(yè)煤質(zhì)分析上，而且隨著顆粒粒度的減小，燃燒特性將有所增強(qiáng)，從而為煤礦助磨工作的開(kāi)展給予依據(jù)，以便充分利用煤粉細(xì)化技術(shù)對(duì)其予以科學(xué)處理，確保煤粉在實(shí)際使用中表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。