ICSCCS73.040D21煤的燃燒結渣指數(shù)測定方法國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會IGB/T39836—2021本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國煤炭工業(yè)協(xié)會提出。本文件由全國煤炭標準化技術委員會(SAC/TC42)歸口。本文件起草單位：浙江大學、西安熱工研究院有限公司、上海交通大學、煤炭科學技術研究院有限公司。1GB/T39836—2021煤的燃燒結渣指數(shù)測定方法和無煙煤(不包括煤灰中Na?O和K?O總含量大于3%的煤種)。本文件以方法A作為仲裁方法。注：本文件還給出了煤的燃燒結渣指數(shù)測定方法C———煤灰2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文本文件。GB/T219煤灰熔融性的測定方法GB/T474煤樣的制備方法GB/T1574煤灰成分分析方法GB/T3715—2007煤質及煤分析有關術語GB/T19494.2煤炭機械化采樣第2部分：煤樣的制備GB/T39833煤的燃燒特性測定方法一維爐法DL/T567.5火力發(fā)電廠燃料試驗方法第5部分：煤粉細度的測定DL/T1106—2009煤粉燃燒結渣特性和燃盡率一維火焰爐測試方法GB/T3715—2007界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.3SiO?/Al?O?2GB/T39836—2021G煤灰中二氧化硅與煤灰主要成分(SiO?、Fe?O?、CaO和MgO之和)的質量分數(shù)之比。堿/酸比base/acidratioRF4測定方法A(煤灰探針結渣判別指數(shù)S。法)燃盡。一維爐可以在動態(tài)條件下實現(xiàn)煤粉與空氣的懸浮燃燒試驗，燃燒著的煤粉氣流沿爐膛高度方向向下運動。利用碳化硅棒作為結渣探針在一維爐內煤粉燃燒時進行采樣，然后用刀片切刮碳化硅棒表爐體底部為灰渣槽，用于收集煤粉氣流燃燒所剩的灰渣。爐膛外面包覆耐火材料和保溫材料以保證爐體外壁溫度≤60℃。煤粉顆粒在爐內停留時間控制為2s～10s,可滿足煤粉顆粒在爐內的燃盡要求。整個一維爐試驗裝置的漏風率(即漏入空氣質量占該裝置進口煙氣質量的百分數(shù))控制在5%以內。風溫度。爐膛布置電加熱元件，通過控制柜結合熱電偶自動控制爐壁溫度。煤粉燃燒氣流沿爐膛由上探針以檢驗沉積物形態(tài)及其沿程變化。探針采樣后用刀片切刮碳化硅棒表面的渣樣以判斷不同渣型，對相應渣型賦值計算得到煤灰探針結渣判別指數(shù)。3GB/T39836—20219——空氣預熱器；11——除塵器；13——引風機；4.3.1一次風和二次風溫度表(測溫元件為熱電偶):控制溫度誤差為±5℃。4.3.2一次風和二次風流量計：精確度等級為4%。4.3.3煤粉燃燒煙氣溫度表(將熱電偶插入爐膛中測試):精確度等級為0.25%。按照GB/T474或GB/T19494.2的要求制備煤粉，取不少于100g的空氣干燥煤樣全部研磨，按4的計算按照式(1)和式(2)進行： (1)Rg?=(m?00+mgo)/m×100 (2)式中：m200——200μm篩上的煤粉質量，單位為克(g);m——煤粉試樣質量，單位為克(g)。4.4.1.2煤粉細度計算值試驗時將煤粉細度R20o控制為0.1～1,按照DL/T1106—2009根據(jù)式(3)控制煤粉細度Rgo': (3)n—-——煤粉均勻性系數(shù)(取n=1);Vda———煤粉的干燥無灰基揮發(fā)分，%。4.4.1.3煤粉細度偏差要求煤粉細度偏差根據(jù)式(4)計算：△R?=|Rg?—R9o'l (4)R90允許偏差隨Va升高而升高：當Vda小于15%時，△R9為1～2;Va為15%～25%時，△Rg0為2～3;Vda大于25%時，△R9o為3～4。4.4.2試驗準備按照GB/T39833試驗工況的規(guī)定條件將各段爐體預熱到設定溫度，先后啟動引風機和送風機，調整熱風溫度和過量空氣系數(shù)；啟動給粉機調整給煤粉量。待一維爐內煤粉燃燒的爐膛溫度和煙氣成分穩(wěn)定后，根據(jù)試驗煤種的著火位置將六個碳化硅結渣棒(探針)沿火焰行程在選定的測孔插入，使各結渣棒分別處于著火初期、火焰溫度最高處、中值溫度及爐膛出口處。4.4.3探針采樣維持一維爐煤粉燃燒的穩(wěn)定運行工況，等待結渣探針上沉積足夠量的灰垢渣層。探針采樣的持續(xù)結渣時間根據(jù)煤的灰分含量而定，一般為20min～30min。4.4.4觀察渣型試驗結束后，小心地抽出結渣探針，保持其原有狀態(tài)。冷卻后用刀片切刮碳化硅棒表面的渣樣，觀察并記錄其渣型特征。4.5數(shù)據(jù)處理和計算方法4.5.1針對4.4試驗取得的沉積有灰渣層的結渣探針，依次將其灰渣層的特征狀態(tài)與其黏結的緊密程度來確定其各自的渣型。為便于不同煤樣結渣特性的數(shù)字化對比，將弱黏聚以上等級的渣型賦值如5表1弱黏聚以上等級的渣型賦值渣型賦值N弱黏聚渣型0.25黏聚渣型b0.50強黏聚渣型黏熔渣型熔融渣型2.50碳化硅棒表面的灰層堅硬，切刮后的碳化硅棒仍會殘留不規(guī)則的黏結硬渣。碳化硅棒表面的灰層黏聚成硬渣，切刮困難，但仍能從渣棒上切刮下來。碳化硅棒表面的灰層堅硬，切刮后的碳化硅棒仍會殘留不規(guī)則的黏結硬渣。d碳化硅棒表面的沉積灰層由部分凝固渣層黏聚而成，已無法切割。碳化硅棒表面由全熔融致密凝固渣層所覆蓋，并有渣泡形成。觀測孔中的偏高溫度參與平均。如果相鄰觀測孔的渣型僅有一個低兩個等級，則取θ=Tmax-△T/4 (5)Nmax———5測定方法B(煤灰綜合結渣判別指數(shù)R法)含量測定和精確度按照別指數(shù)(R):R=1.237×B/A+0.282×SiO?/Al?O?-0.0023×ST—0.0189×G+5.415式中：6注：R法是基于中國300MW～600MW機組大量煤樣統(tǒng)計得到的經(jīng)驗系數(shù)加權平均方法。7GB/T39836—2021(資料性)煤灰聚類結渣判別指數(shù)F法A.1方法提要考慮煤灰軟化溫度、硅鋁比、硅比、堿/酸比和綜合結渣判別指數(shù)的綜合影響，注意分級界限的聚類度，最終確定某個煤種歸屬于某個結渣等級的置信度，得出煤灰聚類結渣判別指數(shù)。A.2.1建立聚類因子集。選用綜合結渣指數(shù)R、煤灰軟化溫度ST、堿/酸比B/A、硅比G和硅鋁比SiO?/Al?O?等五個結渣判別指數(shù)，組成因素集合：X={R,ST,B/A,G,SiO?/Al?O?}。A.2.2確定評判等級。選取輕微結渣、中等結渣和嚴重結渣三個評判等級組成評價集和：V={輕微結渣，中等結渣，嚴重結渣},其中五個結渣判別指數(shù)的三種結渣程度分級標準如表A.1所示。表A.1五個結渣判別指數(shù)的三種結渣程度分級標準結渣判別指數(shù)輕微結渣中等結渣嚴重結渣硅鋁比(SiO?/Al?O?)<1.87硅比(G)/%66.1～78.8<66.1堿/酸比(B/A)<0.2060.206～0.4煤灰軟化溫度(ST)/℃<1260煤灰綜合結渣判別指數(shù)(R)A.2.3對五個結渣判別指數(shù)進行無量綱化處理確定其分級標準值。為了消除不同指標數(shù)量級的差別，用待判別所有煤樣中每個指標的最大值去除該指標對應的所有值(包括標準值),如表A.2所示。表A.2煤灰五個結渣判別指數(shù)的分級標準無量綱化處理值d結渣判別指數(shù)結渣等級輕微結渣中等結渣嚴重結渣SiO?/Al?O?a1=1.87/(SiO?/Al?O?)maxb?=2.26/(SiO?/Al?O?)maxC?=2.65/(SiO?/Al?O?)maxGa?=78.8/Gmaxb?=72.4/GC2=66.1/GB/Aa?=0.206/(B/A)b?=0.303/(B/A)maxC?=0.40/(B/A)a?=1390/STmaxb?=1325/STmaxc?=1260/STmxRas=1.5/Rmaxbs=2/Rmaxcs=2.5/RmaxA.2.4根據(jù)表A.2中煤灰五個結渣判別指數(shù)的分級標準無量綱化處理值，用式(A.1)計算出各項結渣判別指數(shù)的因子占每個評判等級中的比重，如表A.3所示，稱之為聚類權重值η。η=dx/dtotal…………(A.1)dx——各項結渣判別指數(shù)因子對應的煤灰結渣評判等級中的無量綱化處理值；8GB/T39836—2021dtotal——對應的煤灰結渣評判等級中所有的結渣判別指數(shù)因子無量綱化處理值之和。表A.3煤灰各項結渣判別指數(shù)的聚類權重值η結渣判別指數(shù)結渣等級輕微結渣中等結渣嚴重結渣SiO?/Al?O?7a1=a?/(a?+a?+a?+a?+a?)7b?=b?/(b?+b?+b?+b?+b?)yc=c?/(c?+c?+c?+c?+c?)G72=a?/(a?+a?+a?+a?+a?)762=b?/(b?+b?+b?+b?+b?)ηez=c?/(c?+c?+c?+c?+c?)B/Ay?=a?/(a?+a?+a?+a?+a?)ybs=b?/(b?+b?+b?+b?+b?)74=a?/(a?+a?+a?+a?+a?)Y?=b?/(b?+b?+b?+b?+b?)y?=c?/(c?+c?+c?+c?+c?)R7.5=as/(a?+a?+as+a?+a?)7s=b?/(b?+b?+b?+b?+b?)η6=cs/(c?+c?+c?+c?+c?)A.2.5構造隸屬函數(shù)。選用半梯形函數(shù)f;(x)=kx+a(其中k和a為常數(shù))作為確定隸屬原則的函數(shù)，如圖A.1所示。圖A.1煤灰聚類判別結渣的隸屬函數(shù)模型A.2.6求出聚類系數(shù)。根據(jù)式(A.2)得到每個煤樣在三個結渣評判等級中(輕微結渣、中等結渣和嚴重結渣)對應的聚類系數(shù)δ(如表A.4所示)。δk=Σfjk·(d;;)·η…………(A.2)式中：d——每個煤樣的五個結渣判別指數(shù)因子的歸一化處理值；f,——該結渣判別指數(shù)因子對應的隸屬函數(shù)；η——該結渣判別指數(shù)因子在該結渣等級下對應的聚類權重值，見表A.4。表A.4各煤樣在三個結渣評判等級中的聚類系數(shù)δi煤種結渣等級輕微結渣中等結渣嚴重結渣煤種1煤種2……煤種k9A.2.7確定煤灰聚類結渣判別指數(shù)矩陣F=(F?,F?,F?)。根據(jù)各煤樣輕微結渣、中等結渣和嚴重結渣的聚類判別結果，將其進行歸一化處理得到各煤樣的煤灰聚類結渣判別指數(shù)矩陣F=(F?,F?,F?),如表A.5所示，以此判別各煤樣的燃燒結渣程度。表A.5各煤樣的煤灰聚類結渣判別指數(shù)矩陣F=(F?,F?,F?)煤種結渣等級輕微結渣中等結渣嚴重結渣煤種1F?=δa/(δa+δn?+81)F?=δb1/(δa1+δb+8e1)F?=δa?/(δa?+δb+δc1)煤種2F?=δ2/(8a2+δb2+δ2)F?=b2/(?2+δb?+8)F?=δc/(8+δ62+δc)F?=?a/(δ十δ+δck)F?=δb/(8m+?+δmk)F?=δ/(?a十δ十δ)A.3結渣特性評價指標根據(jù)表A.5各煤樣的煤灰聚類結渣判別指數(shù)矩陣判斷煤的結渣程度分級標準如表A.6所示。表A.6煤灰聚類結渣判別指數(shù)的分級標準結渣特性等級輕微結渣中等結渣嚴重結渣指標要求：F=(F?,F?,F?)GB/T39836—2021(資料性)結渣特性評價指標B.1煤灰探針結渣判別指數(shù)S。法煤粉燃燒的煤灰探針結渣判別指數(shù)S。值用來