煤粉颗粒粒度对煤质分析特性与燃烧特性的影响分析

王银玲

（山西汾西正文煤业有限责任公司，山西 孝义 032300）

煤粉作为粒径为10 μm 以下的粉末煤料，在其燃烧过程中，其粒度与燃烧特性与煤质分析特性有着密切关联。为了深入了解相关性，为后续煤矿资产的高效利用给予保障，应积极开展煤粉粒度实验，就此结合实验结果验证粒度变化对煤粉特性的影响价值，确保煤粉粒度能够得到合理优化，充分发挥其效能。

1 煤的组成结构

煤作为一种可燃性资源，在当今社会中发挥着重要作用。无论是工业用煤还是生活用煤，煤炭都在能源燃料中占有较大比重。而对其组成结构予以分析时，可从两个角度予以解读。从宏观视野上观察煤的外在特征，可了解煤的颜色与光泽度等特性。而从微观视角分析，它包含着有机组分与无机组分。其中有机组分还可细分为壳质组分、镜质组分与惰质组分。其中所谓的壳质组分指的是以往的高等植物分泌物及藻类植物积累形成的成分。镜质组分是木质纤维凝胶化下形成的物质。惰质组分是木质纤维在炭化反应下形成的有机组分，这些物质形成的集聚体即可称之为煤。而对于无机组分可指代硫化物、硅酸盐等。煤作为一种较为复杂的物质，在其燃烧后能够释放热能，故而拥有广泛的应用范围。

2 煤粉颗粒粒度对煤质分析特性的影响

2.1 粒度范围影响分布规律

煤粉颗粒粒度实则是指煤粉形成的组合体中各颗粒具体大小。在煤质分析过程中，粒度的变化范围往往影响着颗粒分布规律。结合相关研究成果，小粒度煤粉与大粒度煤粉相比较，前者分布范围较为狭窄，且拥有突出的流动特性。此时，若为其创造燃烧条件，整体燃烧效率更高，这也是工业用煤中减小煤粒度的重要原因。特别是在炉膛系统运行中，煤粉可以起到助燃作用。因其粒度较小，此时能够展现出显著的燃烧效果。以合山煤矿生产的煤粉为例，其粒度更小，与晋城煤矿比较反应性较强。由于炉膛燃烧时，粒度会影响煤粉内部流动情况，故而随着粒度的减小，炉膛将实现均匀燃烧。因此，在煤质分析特性研究中，煤粉质量的鉴别应当以燃煤燃烧效果为标准，继而优选质量优良的燃煤。然而，在实际研究中，虽然煤粉粒度的减小确实能够增强着火特性，但后续会在达到峰值后将保持平稳。自此在煤粉利用中可以借助助磨剂等辅助材料，促进煤粉粒度的改变，就此保障煤粉燃烧质量，在细化粉碎处理下，优化使用效果。

2.2 颗粒粒度影响工业煤质

在工业用煤燃烧中，煤粉颗粒粒度也会影响工业煤质。其中最为关键的是煤粉煤质分析特性会在灰分含量变化中呈现显著差异。通常煤粉在粉碎细化处理后，其中的灰分含量也会随之变化。对于高灰分含量煤粉，会在其挥发特性下，导致煤粉无法高度燃烧，即煤粉可燃温度要求将下降，故此产生一种快速燃烧的情况。因此，在工业用煤中，对于煤粉的利用，可在使用前对其实施超细化操作，促使工业煤质得以优化，为工业领域燃煤的高效利用给予保障。尤其是石油化工企业运营中，它所消耗的煤粉，更需要注重用前加工，从而提高燃烧速度，以免过多消耗燃烧等待时间，影响工业产业的发展速度。鉴于此，颗粒粒度对工业煤质有着深远影响[1]。

2.3 粒度影响全硫元素分析

在研究煤粉颗粒粒度对煤质分析特性的影响结果时，还可以采用对比实验法，对不同粒度的煤粉进行比对，判断在粒度变化时，其全硫元素含量是否也会随之改变。一般而言，在测定全硫元素含量时，可以使用库仑滴定法，而后以碳氢氮元素的比值分析全硫元素含量变化规律。汇总相关研究数据可知：在粒度降低时，其全硫元素含量也会减小。究其根本，源于煤粉在打磨后，其粒度减小时，全硫元素物质会出现离析现象。此时，测定结果将出现全硫元素降低情况。最终可推断粒度与全硫元素含量呈正相关关系。但在其粒度不断减小时，煤粉全硫元素会出现临界值，继而在粒度再度下降阶段，全硫元素也不会再度发生改变。所以，在对煤粉进行打磨作业时，并不是以一种“越细越好”的思想予以打磨，需要找到临界值确定好煤粉粒度，以免出现损耗问题，影响煤粉加工效率。此外，在燃烧时间上，粒度偏大的煤粉所消耗的燃烧时间更长，应从优质煤应用上做好打磨工作，便于调整好煤粉粒度，优化用煤效果。

3 煤粉颗粒粒度对燃烧特性的影响

3.1 粒度影响着火特性

在煤粉颗粒粒度对燃烧特性也会产生相应远影响。其中最为主要的是影响着火特性。其中着火特性是指在煤粉燃烧阶段，达到煤粉燃烧临界条件的基准特性。虽然煤粉的可燃要求大体一致，但起燃时间多有差异，这就导致煤粉燃烧效率随之改变。根据相关研究数据：在不同粒度的煤粉样品对比中，粒度小的煤粉与粒度大的煤粉比较，前者的起燃时间更短，这是源于经过细化处理后煤粉的接触表面积将增加，有助于提高燃烧速度，甚至可以适当增加颗粒分布均匀度。以无干扰因素的实验环境为主，将不同粒度煤粉置于同一实验条件下，计取各自煤样的起燃时间，其中粒度较小的煤样起燃时间更短，而且着火点更近。在粒度逐渐减小时，影响程度更为明显，从绘制的实验研究曲线图中，其粒度-着火时间基本上呈现线性关系，并在粒度逐渐减小时，着火时间逐渐变短，最终可推断出粒度的确会影响着火特性，使之形成的燃烧周期不一致。其中在研究着火特性时，还可以借助热重分析法，对其影响性予以分析。在燃煤使用中，要想保证煤粉能够尽快着火，则应当适当降低煤粉颗粒粒度，扩大其燃烧面积的同时，发挥出着火特性，便于煤粉在提前着火时，快速进入到燃烧状态。基于此，煤粉颗粒粒度会影响着火特性着火时间[2]。

3.2 粒度影响挥发组分

对燃煤进行粉碎处理，能够使之形成煤粉。而对于粒度的变化，也会造成煤粉特性的变化，尤其是燃烧特性。随着粒度增大或减小，煤粉中的挥发组分含量会有所改变。此时产生的燃烧效率也会出现一定波动。如细化后的煤粉与超细化后的煤粉，两种煤粉粒度后者更小，而形成的燃烧特性会有所增强。一方面，粒度的变化，会对挥发组分的流动性与均匀程度产生影响。伴随着挥发组分的析出，其燃烧效率也会随之升高。此时必然会产生持续稳定燃烧的效果。另一方面，煤粉粒度与煤粉的反应强度存在相关性。在小粒度煤粉燃烧时，它能够获得更强的反应活力，一旦达到燃烧标准将立即起燃。对此，要想优化燃烧特性，应在煤粉煤质分析中优选高挥发组分煤粉，以便在挥发组分含量经过调整后，整体燃烧特性将得以激发，有助于煤粉的充分燃烧。从燃烧效果上观察也会发现，小粒度高挥发组分煤粉能够形成更大的燃烧范围，值得引起相关企业的高度关注，优选适合的煤粉投入到工业生产活动中。

3.3 粒度影响燃尽特性

从学者曾正祥的研究成果中可发现：虽然煤粉粒度确实会对其燃尽特性产生一定影响，但并不是所有类型的煤粉均具有相同规律[3]。但整体上多以粒度减小，燃尽特性增强为结果。从燃尽特性分析中，可以利用不同粒度煤样，确定在其相同燃烧条件与起燃时间点下，小粒度煤样与大粒度煤样的燃尽时间，其中小粒度煤样燃尽时间偏短。由此表明粒度在燃尽特性上的影响侧重于燃尽时间指标。对于燃尽温度等多个因素的影响分析，未能获取明确依据。为了进一步加快煤粉的燃烧速度，还可以在原有基础上实施细化操作，以便粒度减小后，煤粉能够照比以往获得更短的燃尽周期，这样可防止燃尽时间较长，造成在煤粉实际使用时产生积攒或转移现象。如炉膛燃烧中煤粉常处于一种固定时间燃烧状态。在其未能及时燃尽时，会在吹扫系统的参与下，将其转移到预热器内，长此以往必然增加残余煤粉的积累量。因此，提早燃尽对于炉膛燃烧环节可以产生积极影响，需合理减小煤粉颗粒粒度。

4 结论

煤粉颗粒粒度对燃烧特性、煤质分析特性均有深远影响，具体可体现在分布规律、全硫元素分析以及工业煤质分析上，而且随着颗粒粒度的减小，燃烧特性将有所增强，从而为煤矿助磨工作的开展给予依据，以便充分利用煤粉细化技术对其予以科学处理，确保煤粉在实际使用中表现出显著优势。