12
Coal blend performance during pulverised-fuel combustion: estimation of relative reactivities by a bomb-calorimeter test D. Peralta, N.P. Paterson * , D.R. Dugwell, R. Kandiyoti Department of Chemical Engineering and Chemical Technology, Imperial College University of London), Prince Consort Road, London SW7 2BY, UK Received 23 June 2000; revised 5 February 2001; accepted 13 February 2001 Abstract Blending coals as fuel for pulverised-fuel-®red power stations provides a way of minimising costs and increasing fuel ¯exibility. The use of blends can, however, introduce operating dif®culties, such as poor ignition, carbon losses in ash, ¯ame instability and emissions to atmosphere. A simple laboratory method is presented for assessing the changes in the reactivity of coal blends with blend composition. It is based on a commercial bomb calorimeter, with small modi®cations to hardware and procedures. The test is applicable to any size fraction. Two sets of coal samples and their blends, previously tested in a single-burner pilot plant and in a commercial power station, respectively, have been studied using the new bomb-calorimeter procedure. The combustion performance of the individual coals was not always consistent with performance at the larger scale. However, the technique was able to distinguish between the combustion reactivities of different blends and reproduce the trends observed in the pilot-scale burner and the full-sized power plant. This laboratory-scale experiment provides a simple means of assessing the relative combustion reactivity of coal blends, using equipment that is simple and generally available. q 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. Keywords: Coal; Coal blend; Pulverised-fuel pf) combustion 1. Introduction Coal blends are increasingly being seen as an attractive fuel for pulverised-fuel pf) power stations. This is because they provide a way of minimising costs by the use of several lower-grade coals to achieve desirable average properties and introduce greater fuel ¯exibility. Coal blending also provides a useful approach to reducing pollutant emissions; e.g. blending high-sulphur with low-sulphur coals may reduce SO 2 emissions [1,2]. Although some utility companies have already gained operating experience with coal blends in pulverised-fuel combustors, the underlying science is still poorly under- stood; nor is there an accepted test for assessing the potential performance of blends, other than in large-scale combustion trials. Problems have been reported, such as high carbon-in-ash, ¯ame instability, increased slagging and fouling, CO emissions and plume opacity. The success of coal-blend ®ring seems to be strongly dependent on individual plant operators' experience [1]. Two types of laboratory-scale devices have previously been used to study the combustion of coal blends: thermal gravimetric analysers TGA) and drop-tube furnaces. TGA studies have displayed both additive and synergistic i.e. non additive) effects when burning coal blends. In the case of binary blends, additivity of behaviour may be identi®ed by the presence of two independent peaks in the TGA signal; possible synergistic effects were indicated by the `non-additivity' of certain characteristics, such as ignition temperature and burnout time [3]. In a further paper, it was claimed that the initial temperature of a non- isothermal TGA method could be correlated with the combustion ef®ciency of a research boiler, and used as an empirical indicator of the relative combustion charac- teristics of coals and blends when larger-scale tests were dif®cult to do [4]. The reported combustion performance of coal blends was additive in a drop-tube furnace [3]. This is caused by the independent burning of the coals in the sparse particle density environment of the drop-tube con®guration and the consequent poor interaction between volatiles and char particles. These laboratory-scale methods do not therefore appear capable of reliable assessment of pulverised- coal-blend combustion. At present, results from the Imperial College suspension- ®ring reactor are being prepared for publication. The study Fuel 80 2001) 1623±1634 0016-2361/01/$ - see front matter q 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. PII: S0016-236101)00031-X www.fuel®rst.com * Corresponding author. Tel.: 144-20-7589-5111; fax: 144-20-7594- 5604. E-mail address: [email protected] N.P. Paterson).

Coal blend performance during pulverised-fuel combustion: estimation of relative reactivities by a bomb-calorimeter test

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Coal blend performance during pulverised-fuel combustion: estimation of relative reactivities by a bomb-calorimeter test

���� ����� ������ � ����� ������������� ���������� ���������� ��������� �� �������� �� � ����� �������� ����

�� ������� ���� ��������� ���� �������� �� ���������

���������� ���� ��� ��� ���� �� ��� ���� ��� ��������� ����� �� ������ ��� ���� �� ������ �� ��� ����� ���� ���� � ! "#$� �%

�� ����� ! "��� ###$ ������ % &����� ##'$ � ���� '! &����� ##'

��������

(������� ���� �� ���� �� ��������������)�� ��� �������� ������ � ��� �� ���������� ���� ��� �� ������ ���� *�+�������� ,-� ���

�� ������ ��� -������ ������ � ������� ���) ������� �� - �� �� ��������� ���� ������ �� ��-� *��� ����������� ��� ��������� ��

�����-��� . ����� �������� ���-�� �� ������� �� ��������� �-� -����� �� �-� �� ������ �� ��� ������ ���- ����� ���������� /� ��

����� �� � ���� ��� ���� ��������� ���- ����� ����) ������ �� -����� ��� � ������ ,-� ���� �� ��� ���� �� ��� ��0� �� �����

,�� ���� �� ��� ������ ��� �-�� ������� �������� ������ �� � ����������� ���� ���� ��� �� � ���� ��� ��� �������� ��� �������

-��� ���� ������� ����� �-� ��� ����� �������� � ����� ,-� ��������� ������ � �� �-� ���������� ���� ��� ��� ������ ���������

���- ������ � �� �-� ���� � ���� 1������ �-� �� -��2�� ��� ���� �� ����������- ������� �-� ��������� �� �������� �� �������� ������

��� ���� � �-� ����� ������� �� �-� ������ ��� ���� ��� �-� �������0�� ��� ����� ,-�� ���������� ��� �+������ ������ � �����

����� �� ��������� �-� ������� ��������� �� ������ �� ��� ������� ����� �2������ �-�� �� ����� ��� �������� ����������� ##' 3������

4 ��� � 5��� .�� ��-�� �������

%��&���� ����$ ���� �����$ �������������� 6�7 ���������

� ���� ������

���� ������ �� �� �������� ����� ���� �� �� ���� ����

���� �� ������������� 6�7 ��� ��������� ,-�� �� �� ����

�-�� ����� � ��� �� ���������� ���� �� �-� ��� �� ������

��������� ���� �� � -���� �������� ������ ������

��� ������ � ����� ���� *�+�������� ���� �������� ����

������ � ������ ��� - �� ��� ��� �������� ���������$

���� �������� -��-����-� ���- �������-� ���� ���

��� � 48 ��������� 9'� :�

.��-���- ���� ������� ������� -��� ������ ������

������� �+���� � ���- ��� ������ �� �������������

��������� �-� ��������� � ��� � �� ����� ���� �����

�����$ �� �� �-�� �� � ���� ���� �� ��������� �-�

�������� ������ � �� ������� ��-� �-�� �� ������ ���

��������� ������ ������� -��� ���� ������ �� - ��

-��- ����������-� *��� ������������ �� ����� ��������

��� �������� �8 ��������� ��� ���� �� ���� ,-� �� ���

�� ��������� )��� ����� �� �� ������� �������� ��

���������� ���� ������; �+���� � 9':�

,�� ���� �� ���������� ��� ���� �� -��� ��������

���� ���� �� ����� �-� ��������� �� ��� ������� �-����

�������� �������� 6,<.7 ��� ������� ���� ��� ,<.

������� -��� �������� ���- �������� ��� ��������� 6����

��� ��������7 ���� �� �-�� ������ ��� ������� /� �-�

��� �� ����� ������� ���������� �� ��-����� ��� ��

������)�� �� �-� ���� � �� ��� ���������� ��=� �� �-�

,<. ������$ ������� ��������� ���� �� ��� ���� ���� ��

�-� >��������������; �� ����� -�� ������ �� �� - ��

�������� �������� ��� ������ ���� 9!:� /� � ���-�

��� �� ��� ������ �-�� �-� ������� �������� �� � ����

����-���� ,<. ���-�� ���� �� ������� ���- �-�

��������� ��) ��� � �� � ���� - ������ ��� ���� �� ��

���� �� ���� ��� �� �-� ������� ��������� -�� �

������ � �� ���� ��� ������ �-�� ������ ��� ����� ���

���) ��� �� �� 9?:�

,-� ����� ��������� ������ � �� ��� ������ ���

�������� �� � ������� ���� � 9!:� ,-�� �� ����� �� �-�

���������� ������ �� �-� ���� �� �-� ���� ��� ��

������� ���������� �� �-� ������� ��)������� ���

�-� ����2���� �� ����� ���� ������� ��������� ��� -�

��� ���� ,-��� ���������� ��� ���-��� �� ��� �-�����

��� ����� �� ������� ���������� �� ���������

��������� ����������

.� ������ ������ ��� �-� /����� ������� ����������

)��� �� �� �� ����� ���� �� ���� ������ ,-� �����

&��� @# 6 ##'7 'A !B'A!?

##'A� !A'C#'CD � ��� ���� ����� � ##' 3������ 4 ��� � 5��� .�� ��-�� �������

�//� 4##'A� !A'6#'7###!'�E

��������)��� ��

� ���������� ���-�� ,���� �??� #�F%@G�%'''$ ��+� �??� #�F%G?�

%A#?�

�'�� � �������( ��������H� �� ��= 6���� �������7�

Page 2: Coal blend performance during pulverised-fuel combustion: estimation of relative reactivities by a bomb-calorimeter test

-�� ���� ���� ��� �� ��� �� ������ � ����� �-� - �� ����

�� ����� ���������� ����� �-� ���� � �� ����� ���������

�� �� ������ ����� � ���������� 1������ ���������

���� ���� �������� ���-��� �� ���������� �-� ���� ��

�� ��� �������� �� ���������� �� �� ���� �� ����� ��

������ � �� �� ������ �-� - �� �� ������ �� ����

������ �� ������ ���- �-� ������ .4,I � (4 ��������

����� ���� J ������ �� � � �����

/� �-� )�� ������ �� �� - ����� �� ��� �� ������� ���� ��

�*� � �������� -����� �� �� ������� ��� �� ����� �������

������ 4���� ��������� ������� �-� ������� ��

����� � �� ������ �� ���������� ��� ��� �� ���� �����

�� �� ������� ��=��� �� ������ �� -������ ����� ���

��������� ,-� ����)�� �� ��������� �� - � ���� ��

�� ����� ��� �� �� ������ ������ ��� ������ ��� ����

��� �� ������ ��� ���������� ��� � �-� ������ � ��

������� 4���������� ���� ��� �� �+������ �� �����$ �-��

�� �+������ ��� ����� �������� �� ������

,-�� �� ���� ������� ������ ��� � ���� ��������

����� � ������� ���� �������� �� ������ �-� ���������

�� �������� �� ���� ��� �-�� ������� /� �������� �� ������

������������� �-�� ������ ��� ���� ��� �� �-� ���� ���� ��

� ���� ���-��� �� ���� �� ������ �-� ����� ���� �� ���������

��� -� ��� ��� ��� �������� ����� �������� �����

��������� ��� ������ ��������� �� ������� ���������

���� �� �� �� ��������

� ������������

")*) ��� �������

.� �-� ���-�� ���������� ������ ������ ��� ������ ��

�-������� ������� 6<�����7 ��� ,��� I��-� ���-� ���

6K�7 -��� ���� ����� ,-��� ���� ��� ���� ��� �� ���� ��

���� ������� �� ������� �-�� ��������� -�� ������ �

��� �-� ���������� �� ���� ���� ��� ������� ���������

���� �� �� �-� ������ � �� �-�� ������� /� �-�� ����+��

��������� ���� �� �� ��� �� �� ��������� ������ � ��

�-� ����� �-�� ����� �� ��� ��� ��� �-� ������ � ���

��������� �� �-� ���������� ���� �� �-� �����$ � ���������

���� � ���� �� ����� >�������; � >��������;� �������� ��

�-��-� �-� �� ������ �� �-� ����� �� ����� � ���� �-��

��� ��� ��� �-� ������ � �� ��� ���������� ���������

4��� �� ��� ������ ��� ������ ��� ������ �� K� ���

�-��� ����� ������������� �������� ,-� K� ���

�������� �� � ����� �� �-�� ���� 6.� (� �7 �-� - -��

���� ������ �� � ����� �� ��� ���� �� �-� ������� �����

�� � ������ ��� 6�����������7 ��� ,-� ����- ��� ��� ���

������ �� �������� �� �� -�� ��� ���� ����� �� ���� � �����

������ �� /��������� �� �-� ����������- �� �����

����� ��� �-� ���� ����� ��� ���� �������

4�������� �-�� ��� ������ 63� &� <7 ��� � �����

��� � �-����� ����������� ������ ,-��� ���� ���

�-�� ������ -��� ���� ������ �� � '!% IL ��� �������

�� ��� ���� �� ������� ��+���� 3B& ��� 3B<� ���- �������

��� ��� 3 �� %� %# ��� F%M� �� ����-�� .�-�� ���� ���

��� �-� ���� �� ���� �� �-� ��� ������� � ������

������ ����� �� - ���� ��� ���� �������

4����� �� �-� ��� �����0� ���� A!B'#A �� ��� �����

/� �� ��������� �-�� ���� ��� ��� ���� ���� �������

,-� ����� ��0� ���� ���� ��� �� �-� ������� ����� ���

�-� ������ �� �-� ��� ������� ����� �� �� ���������

,-� ��� �� �-� ����� ��� �� ��������- �-��-� �-� �� -��2��

���� �-� �� � ������ ������� �� � ��������-��� �-� ����

�� �� ������ ���- ��� ���� �� ��� �� ��0�� .�� ����

��� ���� �� ?#�� ���� �� ��� �� 'A - ��� �-�� �����

���� � ������� �����-�� �� � �������� ����� �������

��+����� �������� �� ���� ��� ���� ��� �� ,<. 9%:�

��+����� ��� �������� �������� �� �-� ���� 6�� ����7

�� �-��� �� ,���� '�

")") #���� �� �����

,-� ���� ��� ������� ����� � ���� ��+�� ������� ��

������� ���� �� !# ���� K��� �-��� ���������� �-� *��=

��������� �-� ���� ������ �� ��+������� '%# ��

")+) ���������� ��� ���� �,- ����� ��� �����-��

�,- ������ � ������� ���� �������� ��� ������ ��

���� �+���� ������ �-�� ������� ���� �� �-� �������

���� �� �-� ������������ �� ����) ����� 9A:� ,-� ����

������ ������ �-�� �������� ��������� � ���

����� �-� ���� ��� �-� �+���� �� �� ���� ��� ��������

�� �-� ���C����� ������ ��� �-�� ����� ������

,-�� ��N� ����) ������ ��� ���� ��� �� �-� �� ��

������ �� �� �� �2������ ����������� ,-��� ����

� ��������� �+������� �-���� �-�� �-� �+������������

����� ���� �� ��� =�� �� ��� ������� ����� �-� ������

�) ������� �� ��) . /-�� 01 �"11*� *2"+3*2+4'A ?

,���� '

��+����� ��� �������� �������� �� ���� 6�� ����7

�-������� ,��� I��-� . ( � 3 & <

O������� ����� 6��M� ���7 %?�G '!�% '#�G '?�G %� %#�# ??�A ??�#

.�- 6��M� ��7 !�! %�! '#�! '?�@ 'F�# �% ''�F ''�G

I������ 6��M� ��7 G�% #�% #�! #�% #�F %�? '�' '�!

����� 6��M� ���7 AA�% G'�% @ � @#�% @A�@ F#�! @'�F @'�?

1������ 6��M� ���7 ?�@ !�G �A �G ?�' %�% %�F %�%

������� 6��M� ���7 #�F '�% '�' '� '�% '�# '�% '�A

4��-� 6��M� ���7 #�# #�? '�A #�G '�A #�' �' '�%

Page 3: Coal blend performance during pulverised-fuel combustion: estimation of relative reactivities by a bomb-calorimeter test

,� ����� �-�� ������ � ��������� ������ �������- ���

��� )���� ����� �-� �+������������ ����� �� ����

������ �-� �� �� ���� ,-� ����� ������� �� ������� ��

�-�� �������� �� �-� ��� ���- �������� �������� �-�

����� �� ��� ���� ��������

� &� � ������� ����� �� ���� � ������������ -��-�

�������� ����� ����� ��� )���� ���� �-� ��� ��

�-� ���� ��������� ���������� ����� �������

��� ��=�� �� �-� ���� ���� � �� �-� ����

� . ���������������� ��� � �-��� ���� ��� ���� )����

���� �-� ��� �� �-� ��������� ,������� �������

��� ��=�� ����� #�% � ����� �-� ��� ����� -��� ��

�-� � ����� ������ ��� �������� ������� ���

� ���� ���� !�@ ���

,-� ����� �������� �������� ������� ��������� �� �

)��� ��� ��� ����� ������ ��� ���� �� ������ �-� ���

�� �-� ���� �� � ����� ,-� �������� �������� �����

������ ��� ��� ���� ��� �-� -��� ������� �� ��������� ��

�-� �������� ��� ������� �� ��� �-� ���� �� �-� �����

���� N� =���

���� �����-��� �-� ������� ��������� ����-� ��� ' ��

/� �-�� ��=� �-� �+���� ������ ���� ��� �� �-� #�@B

'�% I�� ����� ����� �� !�' I�� ������� ���� �� �-�

������������ �� ����) ������ .��� �-� ����� �-� �����

���� ��� ����� ��� ������ ,-� -� �� �-� � ���� ���

����-�� ��� �-� ����� �� ������ �� ������� �+����� ��

� � ������ �� �-� ������� ����� ����-� �� � ��� ��-����

������

(����� � '�'##� � 5

� �� '##

�-�� �� �-� ����-� ���� �� ��� ����� 6M� �� �����

�����7� 5 �-� ��- ����� �� �-� ��� 6��M� �� ����7�

��� � �� �-� ������ �� ���������� ����� �� ���� ����

��������� ��� )+�� ���� 6��M� �� ����7�

,-� ����� �� ������ ������� �-� ������ �� �-�

����� �-�� �� ��������� ��� � ���� ���������� ���

��������� �-�� �� ������� �� �������� ��� ��� ��������

��������� ,-� ������ �� ��������� �������� �-�

��������� ��� ����� �� ���� �� �-� -��- ����� ��

�+���� �� �-� �� ��� ,-�� -�� ���� ��)��� �� ���� �

���� �� �-� ���� ���� �������� 1������ �� �� ������� �-��

������ �-� ������ � �� ���� ��� -��-��������� �����

�� �-� ����� ��� ���� �+-���� � -��-� ����-� ���� 6����

����� >������;7 ��� �� � -��-� ������ �� ���������

�������� ��� ��� �� ������� ���������

3� - ���� ��� ���� ��� �� ���� ���� . ��+����

����������� ������� � �� �'�%M ��� �������� �� � ��

����� ������� ���� ��� �������������$ ��-����� �-� ����

��� �������

,-� ���� �+���� ����� ��� ���� �� �� - ��� �� �

����� �� ���� ��� �-�� ���� ����� ������� ,-� ����� ���

��������� ��� �-� ��-����� �� �-� ��� �� �-� ��� �-�� -��

���� ����� �� ���� �-� -��-��� ������ �� � �������� �����

,-� �+ ��� �+���� �� �� - ���� ��� �� ������ ��� �-� ����

��������� �� �������� �-� ��������� �� ����� �� ��=� �� ��

�� 8 � �8

1 � 8 � 1 8

4� 8 � 48

/� ��� ������� �-�� �-� ���� �+���� ���= �� �� �-�

��������� �� ������

(� ���� �-� ���� �+���� ����� ��� ���� �� �� - ���

��� ����� �� � ���� �������� ������ �� �+ ��� �+���� ���

� ������ ����� �� �-� ���� �� �� - ��� ��� ������ ���

�� ������� �� �� �-�� ��������� ��������� ��� ��

������� �� ������� ��� ��-� ,-�� ���� �� ��������

�-�� ������ �-� ����� �� ������ ������� ���� ���

��� ������ �� � ���� ��� � ������ ���� �� ����� ���-

�� ������ ������ �� �+ ��� �+�����

6� 7�� �����-�� � � ��'�&��� �� ����� -��-�

�������� ���� ��� ����� �� ���� �� �-� � ����� ,-��

����� ������ �+���� ��������� �-���- �-� ��� ���� ,�

�������� �-�� ������ ��� ������ ��� ������� ���-

���� 6'�'� �� ����-�7� �� ��� � �-�������� ����� �����

������� ��� ��� ����

� ������� �� ���������

+)*) ���� � ���� ����� & �� ��� �8��-� � �� �� ��� ��

6������ ������� ��

����� & �� � ���� ����� �-������� ������� ��� ,���

I��-� ���-� ��� ��� ���� ��� �� �-� ������� ����������

����� �� ���� �� �-�� ������ �������� ��������� -�� �

������ �� .��� ������ �+������� ���- �-������� ��������

�� �+���� ����� �� #�@ I�� ��� ���� ���� K��� �-��

��������� �-� ������ ������ ��� GF�' ��M �� �-����

���� ��� % �! ��M �� ,��� I��-�� ,-� � ���� �� �-�

������������� �� �� - ���� ��� ���-�� �'M�

#������ �-�������B,��� I��-� ������� ���- %� %#�

��� F%M �� ����-� �� �-������� �������� ��� �����

,-��� ������ ��� �������� �� �-� ���� �������� ��

#�@ I�� ��� �-� ������ �� �-��� �� &��� '� ,-� ������ ����

�� &��� ' ������� �-� ��������� ������ �� �-� �����

�� ������ ��� �-� ���������� ������ � �� �-� �����

�������� �-�� �-�� �� �� ����� ���� ������� �-��� /� ��

������� �-�� �-� �+�������� ������ � �� �-� ������

��� �����-�� ����� �-�� ��� ���� ��������� ���� �-���

��� � ����� ������� ��������� ���� � �-�� ������� �������

.� ������� �� �-� �� ������ �-��� �� &��� '� -������

������� ������� �� ��� ����� �-�� �-� �+��������

������������

������ �9���� 9����� ������ �� �+ ��� �+����

6����� ��������7 ��� �� ������ �� �-��� ������ ��

� ����� ������� �+���� ����� �� #�@ I��� ,-� �������

��� ��������� �� �-� ������ ��� �� ������ ��� �-�

��������� ��������� �� �-� ���� ��� �-�� �������

�) ������� �� ��) . /-�� 01 �"11*� *2"+3*2+4 'A %

Page 4: Coal blend performance during pulverised-fuel combustion: estimation of relative reactivities by a bomb-calorimeter test

�� �-� ������ �-����� �� �+ ��� �+���� �� � ��� ���� ��

����� ��������� �� �-��� �� &��� � �-����� �-��

�-�� ��� ���) ���� �+���� �� ������ ���������

�� �-� ��������� �� �� - ����� 1������ ���� �����

��������� � ��� ��� �-����� �-� ��������� �� �

���� �� �-� ���� ����� �� ������ ��-� �-�� ������

�+���� ��) ��� �� /� �-�� �� ��� �� � �-� �����

����� ������� �-� ���� ��������� �� ��������� �� �-�

����� ������� ��� �-� ��������� �� �-� �����

������� /� �� �-���-� �-�� �-� �� ���� ���� ��� �� �-�

����������

� 1��� ������ �+ ��� �-� -��� ������� �� �-� �� ����

��� ��������� ����� �� ����������

� 8+���� -�� �� ������� �-���- �-� ��� ��� �� �������

���������� ������ ������� �-� ������ �� �������

�) ������� �� ��) . /-�� 01 �"11*� *2"+3*2+4'A A

&��� '� (����� �� �-�������B,��� I��-� ������ �������� �� #�@ I���

&��� � 5���� �� �+ ��� �+���� 6����� ��������7 �� �-�������B,��� I��-� ������ �������� �� #�@ I���

Page 5: Coal blend performance during pulverised-fuel combustion: estimation of relative reactivities by a bomb-calorimeter test

��� ��������� ��� �� ��� �� �-� ��� �� ���C -��

/� �� ��=��� �-�� �-��� �+�������������� ������ ���� ��

��������� ���- �-� �+���� �� �� �����

������� ���� ���� � ������ � �� � ��� �-��� -�

������� ��� �-� ����� �������� ����� ���

�������� �� �� �� �� �����-�� ������ ,<.�

����� � ��������-���� ���-��$ ������ ��� =�� ��

?#�� �� '# ��� ��� �-�� -����� � �� @%#�� �� �

��� �� !#�� ����'� ,-� ���� �� ������ ���������

������� �� �-� ������ �� ����������� �� �-� ������

��� �-� �� ������ �� �-� -�� ,-� �������� ,<.

�)��� �� �-��� �� &��� !� 3+ �� �� �-� ������

������ ��� ���� �-������� �������� �-� ���������

�)��� ��� ������� �-� - ���� ���� �-�� �-� ������

���� ��-����� �� �-� ��� �-�� ��� ��������� �� �-�

��� ���- �-� ���� �� ������ 6,��� I��-�7� ,-��

�������� �-� ��������� ��������� �� �-� ��� �� �

���� ���� �� �-� ���� ��������� /� ��� ���� ����� �-��

�-� ���� �� �-� - �-� ��������� � ��� ������ �� �-�

,<. ��� �-������ �� �-� ������� �� �-������� ��

�-� ������� ����� ��� �� ������ ���-���- �-�� ��� ���

������� �� �-� ��� -��-���- 6����7 �-�������

�������

+)") ����� & �� �% �&��'-� � �� ����

����� .� ( ��� � ��� ������� �� �-� ���� ������� ��

���� �� �-� ������ ������ �� �-� ������� ������ ��� ���-���

�-� ����- ��� 6�-� - ��� ��� ������7� ,-� ����������

�� �-� ������� ����� ������ ��� �� �-��� ��� �� �� �-��

�������� �� �-��� �� ,���� � ,-� ������ � �� �-�

������ �� �-� ����������� ��������� ����� ��� �+�����

�� ���� �� >����������������;� �-�� >����; ���� �� ���� ��

���� �� ������ �� ������� ,-�� ��� ���������������� �������

���������� ��������� ������ ���� �� �-� ��-� ��� ��������

�� ���� ��� ����� ������ � �� 6-��-� �� ������ ��7 �

��� ��� ������ ,-� ��������� ���� �� ������� ��

&��� ?� �-����� �-�� ����� �+-������ ����� ���������

�� ������ �� �-� ���� ���� �-�� ����� '�

���� �� ��� �% �&��'-� � �� ���� ��� ��� � 8����� �

��� 8�8 ���� ������ �+������� ��� ���� ��� ��

�+���� ������ �� #�@� '�'� ��� '�% I��� ,-��� ������

��� ���� ��� �� ���� ���� ��������� ��� �-� ���� ���� -��

���� ���� ��� �� �������� ������ �� �+ ��� �+���� 6���

�) ������� �� ��) . /-�� 01 �"11*� *2"+3*2+4 'A F

,����

���������� �� K� ��� ������� ������

K� ��� ������� ,-�� ��������

(���� ' (���� (���� ' (����

?# ��M . '# ��M . %% ��M . '? ��M .

# ��M ( ?F ��M ( F ��M ( AF ��M (

'! ��M � '! ��M � '@ ��M � 'G ��M �

F ��M � !# ��M �

&��� !� ,<. ��������� �)��� �� ����� �������� �-�������B,��� I��-� ������ �������� �� #�@ I���

,���� !

5����� �� �+ ��� �+���� 6��M7 �� #�@� '�'� ��� '�% I�� �� K� ���

������� ������

� 6I��7 . ( � (���� ' (����

#�@ %! A% ?F %% A#

'�' ''' ' F '# ''! ''G

'�% '@@ '# 'F% 'G# 'GG

Page 6: Coal blend performance during pulverised-fuel combustion: estimation of relative reactivities by a bomb-calorimeter test

&��� ?7� 5����� �� �+ ��� �+���� �� �-� �� �� �� �-� ���� ��

�� - ���� �� �-��� �� ,���� !�

,-� ������ ������ ������� �� �� - ��� ��� �-� ���

������ �� �-� ���� �������� ����� �� �-��� �� ,���� ?�

.� ���� ����� �� �-� ����������� ������ �-� ���������

�� �������� �� ���������� ���� ��� �� �-� ���

�� (� .� /� �-� ��� �� �-� ������� ����� ��� ���

�� ���� �-�� ����� '� ,-� ������ �� �-� ������ -�� ����

���� ��������� ��� �-� ������ � �� �-� ���������� ����

��� �-�� �� ��������� �� �-� ������ ,-� ��������

������� �-� ��� ��� 6�����7 ��� �+�������� ������ ��

������ �� �-��� �� ,���� %� ,-� ��� ��� ������ ���

����-��� ���� �-�� �-� �+�������� ������ 6�+ �� ��

����� ' �� '% ���7$ -������ �-� ������� �� ��� �����

��� ���-�� �-� ����������� �� �-� �����$ �-��� ������� ��

����� �� ������ �� �����) ���� ,-� ��������� �� �-�

�) ������� �� ��) . /-�� 01 �"11*� *2"+3*2+4'A @

&��� %� 5����� �� ���������������� �� K� ��� ������� ������ �� �-� ���� ���������

&��� ?� 5����� �� ���������������� �� K� ��� ������� ������ �� � #�% IL ���� �����

Page 7: Coal blend performance during pulverised-fuel combustion: estimation of relative reactivities by a bomb-calorimeter test

������ �������� �-�� �� ��������� ���� �� � ���� �-� -

���� ��� �-� �� ������ �� �-� ������� ,-�� �� ��� �������

������� �� ���� . ��� ( ����� �-� ������ ������

�� �-� ������ ��� �-�� ������ �� �� ���������� ����

��� ��� ����������

O����� �� �-� ���������������� �� �-� ������� ���

�� ������� �������� �-�� ��� �� �-� ������� ��- 6����7

������� �� �-� � ����� ��� �� ������ ������� �+ ���

�+���� �� &��� %� (� ������ &���� ? ��� %� �-� ����

���� �� �� ������ �� �-� ��� ������ �� �-� �����

�������� ��� ������ ��� ����� ��� ��������� ���� �����

��� ��� �� ���� �-�� ����� ' �� ��� ������ �� �+ ���

�+����� ,-�� �� �-� )�� ���� ����� �-�� �-� �����

�������� ���� �� � ������ �� ���� �� ��� � �������

�� �������� �� ��� �������

��������-�� ��� �����-�� ����-������� � ��� 8�8

���� ������ ������������� -������� �� ���������

�+������� ������=�� ���- ������ ���� �� #�@ ���

'�' I�� �� �-��� �� &���� A ��� F� ��� ������� ,-�

��= �������� �� ����� ���- �� ������ �+���� �����

��� �� -��-� -��� ������ �� ���������� 3� - ���

��� �� � �������� ����B�������� �)�� ��� ��=

��������� ���-���- �� '�' I�� �-� �)��� �� ���� .

��� ( ��� ����� ������� ,-� ��������� �����

�)��� �� #�@ ��� '�' I�� �� �-��� �� &��� @� ,-��

��� ��� ������ ��� �-���� � ��� �� ���� �� ����� ��

�-� ��������� �� �� �+������� �������� �� � ���� �� ����

��� �������� ��������� ��� ���� ����� !# �� ,-��� �������

����� ���� ��� �-�� �-� -��-��� -��� ��� ��� ������ ���

� �� ����� �-� '# � ��������� ��������� ,�������B

��� �����B���� �)��� �� ������ ' ��� ��� ������

��� ��� ������� �-� ��������� �)��� �� �-� ����������

�����

+)+) ����� & �� ��� �� ���� �&��'-� � �� ����

�����������- ����������� ��� ���� ��� �� ,<.

�� ��-�� ��� �-� ��� ������� � ������ �� �-� ���

����� �������� ����� �-� ��������� �� �-� ������ ����

��� �-� ��� ������ 6,���� A7� ,-� ��������� ������ �

�� �-��� ���� �� �-� ��� ����� �� ���� ���� �� �-�

�� �������� �� ����������-� ��� 3� <� &� ,-� ����

��� � �� �-� ��� ������ ��� ��� 6���� ��� ��������

��- ��� �����7 �-�� ���� �� �� ������ ��� ��������

��- ���� �� �-� ������ ���� ��� �-� ���������� �� �-�

������� /������������ ���������� ��� ����� ����������

�� ����� ���- �� ������ ������� �� ��� 3 �� ���-

�������

�) ������� �� ��) . /-�� 01 �"11*� *2"+3*2+4 'A G

&��� A� ,������� �)��� �� K� ��� ������� ���� �� #�@ I���

,���� ?

(����� 6��M7 �� K� ��� ������� ������ �� #�@� '�'� ��� '�% I��

� 6I��7 . ( � (���� ' (����

#�@ AG�A F �? @G�! F?�@ FA�%

'�' @?�! @F�% G@�# @@�A G#�

'�% G!�A G%�G GG�# G?�F GF�G

,���� %

���� ��� ��� �+�������� ������ 6��M7 �� K� ��� ������� ������ ��

�-� ���� ��������

� 6I��7 ���� ��� 3+��������

(���� ' #�@ F!�G F?�@

'�' @F�A @@�A

'�% G%� G?�F

(���� #�@ F%� FA�%

'�' @G�# G#�

'�% GA� GF�G

Page 8: Coal blend performance during pulverised-fuel combustion: estimation of relative reactivities by a bomb-calorimeter test

�) ������� �� ��) . /-�� 01 �"11*� *2"+3*2+4'A!#

&��� F� ,������� �)��� �� K� ��� ������� ���� �� '�' I���

&��� @� ������ �)��� �� K� ��� ������� ���� �� #�@ ��� '�' I���

,���� A

�����������- 6��M7 �� �-����� ��� ������� ��-�� �� � '!% IL ��� �������

/��������� ����

3 & <

?�A '#�? F�%

���� ������

(���� 3B& (���� 3B<

% ��M 3 %# ��M 3 F% ��M 3 % ��M 3 %# ��M 3 F% ��M 3

3+������ '#�! '#�# G�A '#�' ''�F '#�%

��� ������ G�# F�% A�# A�@ A�# %�!

Page 9: Coal blend performance during pulverised-fuel combustion: estimation of relative reactivities by a bomb-calorimeter test

��8-�� � �� ���� �&��'-� � �� ������� � ��� 8�8

���� ������ �������� �+������� ���- ���������� ����

�� #�@ I�� �-���� �-�� ������ & ��� < ��� -��-���������

����� .� ������ ������ �-�� ��� �� ��� ����� �� �-�

� ���� ��� =��� �-� ��������� �� �+����$ ����2�������

�-��� ������ ��� ������� ���- ����� . '�' ���� ���� ��

��� �� ���� ��� ����� .� �-� �������� �� ���� -�� ����

������� �� ��� � �-� ����� �� ������� �-� �+���� ���

��� ��� �� ����� �� '�' I�� �� �������� J ��� ������

���) ������ -��- ������ ������� 5����� �� �+ ��� �+���� ��

'�' I�� �� �-��� �� ,���� F� ,-� ��������� ������ �

�� ���������� ���� ��� 3� &� <� �� �-��� �� ,���� @�

,-��� ������ ��� ��� ��������� ���- ���� �������� �� �-�

��� �������� �-�� ��� < ��� ����� �� �� ��� �� ����

�-�� ��� &� ,-� ��� ��� � �� ��=��� �� -��� � ��� ���

�� ������� �� �-� ����� �������� � ���� ��� �������

���� �� �-� ���� ����� ���� � �� �-� ����� ,-� �� -�

��2�� ���� �� ����� �-�� ������� ���� �� ����$

-������ ���� ���� ���� �� ��� ����� �� ���� � ����

������� �����

5����� �� ������ 6��������� �� �-� ���� ��������7

�� ��� ������ 3B& ��� 3B< �� ������� �� &���� G ��� '#

��� ������� �-����� �-�� �-� ������� ��������� ����

��� �� �� �-� ��� ������ ��� ������� ������ ���-

�-� ����� ������ � �� ������ ��� ���� �� ����������

���� 6���-�� �����7� � ������� ��������� ���� � �-��

����� �-� ������ ��� �� �������� ,-� ��������� ���� �

�� ����� ���- �� ������ ������� �� ��� 3 �� �-�

�������

/� -�� ������ ���� ����� �-�� � �������� ��������� ���� �

��� ����� �� �-� ������ �� �-� ���������������� �����

��������� �� �-� � ������ ��-�� ��� �-� ���� ����

� ��� ��� ������� 6,���� A7� ,-�� ������� ��*� ����

��-����� ������� �-� ���������� ��� ���� ��� �-�

���� ����� ��� �� �� �� �-���-� �� �� ��� �� �-� ������

��� ����� ������ �� �+���� ����� 1������ �-� ��� ��

�� �������� �� ������ 3B& ��� 3B< ������� �� �-�

���������� ��� ��� ���� ����� ��� �� ��� ��� �-�

����� .� �� �-� ��� �� �-� ���� ������� �� �-� �����

���� ������ �-� ����� �������� ���-�� ��� �-�� �������

�� -��� ������ � �� � ���� ����� �� �-� ������� �����

��������� �� ���������

�) ������� �� ��) . /-�� 01 �"11*� *2"+3*2+4 'A!'

&��� G� (����� �� ��� ����� 3B& �������� �� '�' I�� ���- � ���� ���� �� ��� �� ���� �� '�'�

,���� F

5����� �� �+ ��� �+���� 6��M7 �� '�' I�� �� �-����� ��� �������

������

/��������� ����

3 & <

' % G! GF

���� ������

(���� 3B& (���� 3B<

% ��M 3 %# ��M 3 F% ��M 3 % ��M 3 %# ��M 3 F% ��M 3

'## '#F ''% '#! '#G ''A

,���� @

(����� 6��M7 �� �-����� ��� ������� ���� �� '�' I�� ���- � ���� ����

�� ��� �� ���� �� '

3 & <

@A�# @!�# @'�?

Page 10: Coal blend performance during pulverised-fuel combustion: estimation of relative reactivities by a bomb-calorimeter test

��������-�� ��� �����-�� ����-�������� �� ������

�������� ��� ����� -����� ������ �-� �� �� -���

���� ������� ����� �-� ������ ������ �)��� �-����

�-� ���� ����� �� �������� �-��� �� �-� K� �����

���� �������

&���� '' ��� ' �-�� �-� �������� �)��� ��������

����� �-� ��������� �� ������ 3B& ��� 3B< ��� �������

1��-� ���� �� -������ ��� -��-� ��= ��������� ���

�������� ����� �� �-� K� ��� �� ������ 6&���� A ��� F7�

,-�� �� ��������� ���- �-� -��-� �������������� ������

��� ����) ����� �� �-� �-����� ������� �-� - �����

�� �+� ��� �� ���� -��-� -��� ������ ���� �� �-� ����

��������� ,-� ����� �-��� �-�� �-�� ����� ���� �� ���� ��

��� ������� ������� ���� ��� ������ ���- ����������

�������� ��������� -�� ������ ��

,-� �������� �)��� 6&���� '' ��� ' 7 �-�� �-�� ���

3 -�� �-� ������ -������ ��� ��� ��= ��������� �-� - ��

��������� ���- ��� ���� ����) ������ 1������ ��

�) ������� �� ��) . /-�� 01 �"11*� *2"+3*2+4'A!

&��� '#� (����� �� ��� ����� 3B< �������� �� '�' I�� ���- � ���� ���� �� ��� �� ���� �� '�'�

&��� ''� ,������� �)��� �� 3B& ����� �� '�' I�� ���- � ���� ���� �� ��� �� ���� �� '�'�

Page 11: Coal blend performance during pulverised-fuel combustion: estimation of relative reactivities by a bomb-calorimeter test

�+-������ � ����-��� -��-� ���� ���� �-�� ���� & ��� <�

��������� ���- �-� -��-� �������������� ������ �� ��� 3�

,-��� �-� �������� �)��� �� �-� ������ �-����

�-� �+� ��� ����� ���� ���� -������ ���� ��� ��=

��������� ���- �� ������ ������� �� ��� 3�

1������ �-� �������� �)��� �� ������ ��� -��

�-�� �� �-� �������� �)�� �� ��� 3 6���- �-�

�+ ����� �� ��� ����� 3B& ���- %M �� ��� 37�

���������� �-�� ��� 3� �-� ������� �� �-� �����

�-�� �+-������ �-� -��-��� ������� �������� ��

���������� �� �-� ������ ,-�� �� � ������ ���� � �� �-��

�������� ��������� �� �-� �-�������B,��� I��-�

������ �-�� �-� �-������� ������� ��� ����� �-�

��� �� ���� ��������

,-� ���� �������� -�� �-��� � ������� ���������

���� � �-�� ������ �-� ��� �� ������ ��� �-���� ,-�� ��

������ �� �-� ��������� ���� � ������� �� �-� ���

������� 6��������� ���� ��� �-� K� ���� ���� ��� ���

���������7� ,-�� �� �� ��������� �� ���� �� �-� ��������

������ �� �+ ��� �+���� �� �-� ��� �������� /� �� �-���-� �-��

�� � ����������� ���������� 6�����-�� ������

�������7� �-� -��-���� ������ ��� �� �-� ����� �������

�+���� 2�� =�� ��� ������� ������ �-� ������� ������

��� �� �+����� /� �-� ���� ��������� �-� -��-��

�� ������ ��� ����� ���� �� �+� ��� �� �� � ������ ���

�-� -��- ������ �� �+ ��� �+���� 6��� �� -��- ������7

����� ���� �� ����� �-� ������� ������ ��� ��� �����

������ �� �+����� K��� -��- �+���� ������ �-������

�-� ��������� �� -��-���� ������ ���� ���� �� �+� ���

�� ��-�� � �-� ������ ������ � �� �-� ������ ,-�� ��

�������� �� �� �� ����� � �� �-� �+������ ��� �� ���

�� ������� ������� �� �-� ����� ������ � �� ������ ���

������ ,-�� ���������� ��� �� ������ �� ��������� -��-�

����� �� ���������

� ���������� �� ��� ��������� �� �����������

. ����� �������������� ���� -�� ���� �������� ��

�������� �-� ������� �� �������� �� ��� ������ ����� �

���������� ,-� ���� ���� ���� ��� �2������ �-�� ��

��������� �� ���� ����������� ���������� ��� �� �����-��

����� �� ��� �� ,-� �2������ ��� �� ����)�� �� ������

�-� ���� �� �-� ���� �� �� �� =�� �� �������� ���

����� ������������ 8� ����� �� -������ �-� �����

����������� ��� ���� ������ ��� ��� �� �������

���-��� �����) ��� ���� �� ����������� ,-� ���� -�� ����

�������� ����� � A!B'#A �� ��0� �� ���� ������ ��� ��

��� ���� �� ��� ��0� �� ����� /� �� ��� �������� ��������

�� ������� ����� �� ������� ���� �� ��� � �-� ������ ��

�+���� �-���- �-� ����� ��� ��� �� ���� �� �� ���������

�������

,-� �+�������� ������ �� ����� �� ������� ���� �����

��������� �� �-� -���$ ������� ������� �� �� �+����� ��

�� ���� �� �-�� ��=�� �� ���� ��� �-� ������� �� �������� ��

�-� ������ 6 ���� � ������7� ,��� ��������� �� �������

�������� ��� �-��� ����� �� ���� ����� ��� ������

�� - �� �� �-� ��� �� �-� � ���� ���� ���� �� ���������

����� �������������� /� ����� ��� �� �+� ��� �� ��� �

������� ����� �� -��-� -������ ���� ��� ����������

������ �� ����������� �-� ������������ �� ���������

���������� 1������ �-� ���-�� -�� ���� �-��� ������

�� �� ��� ���� ��� �-� ���� �� �� ������ ����� ��

������ ��� ����� �� ��� ������ � ���� �� ��� ������� 8��

��� �� ������ �������� �-� ��� �� �� ������ ����� �� �

K� ������� �� � ����������� ���� ��� ,-� �� ��� ��� ��

������ ��� ��������� ���- ������� �� �������� �� ������

����� ����� ������ ��� �������� ����� �� �-� ,� �����

���� ������ �� <3�3� �� �-���� ,-� �� -��2�� �� �����

���� �� �� ������ ��� ���� �� �� �� ����� �� � �����

�) ������� �� ��) . /-�� 01 �"11*� *2"+3*2+4 'A!!

&��� ' � ,������� �)��� �� 3B< ����� �� '�' I�� ���- � ���� ���� �� ��� �� ���� �� '�'�

Page 12: Coal blend performance during pulverised-fuel combustion: estimation of relative reactivities by a bomb-calorimeter test

���� ��� ������) ����� ���-�� �� ��� � ���� �� ����

�������� �� ������ �� �� �������� ���� ��)���

����������

�������� �������

&������ �� �-�� �N� � �� �-� 3����� K���� ����

3�4������ ���� F #C3�C#G? �� ��������� � =����������

,-� ���-�� ����� ��=� �� �-��= �-� �����N� �� ����� ��

���� �� � ,� ������� �� I�+� � 6�8�.��, J I�+� �7

�� �-� ���� �� � �������-� �� ����� ������� ,-� ���-��

����� ���� ��=� �� �-��= ��3 <�� 5�� 64��=� 8 -���

�-�����-��7 �� �-� ���� �� � ���� ���������

����������

9': ������ .I� ���� �������� �� ��� ��������� ���� /3.��C@'� K��

/3. ���� ����� -� 'GG%�

9 : 4=���=� �I� ���� �� �) ������ J ��� � �� ��� ������� ��

����� �� ���� /3.��C% � K�� /3. ���� ����� -� 'GG!�

9!: .��� O� 4 ���� .L� &��� 'GG!$F �G FB!!�

9?: ������� 4O� 4 ���� .L� �� ������� �� ����- /����������� ����

���� � �� ���� 4 ��� �� 'GGF$//�''%'B?�

9%: K�����- "&� (���� �"� ������ �,� ���� 2������ ��� ���������

������ �� .� ������������ ��� ����� ,-� ���-������� 3�������

'GG'�

9A: (����- 4������� /����������� I��-��� �� �������� ��� ������� ��

��� ��� �=�� ������������ �� ���� ����) ����� (4� 'GG �

� '#'AB'#%�

�) ������� �� ��) . /-�� 01 �"11*� *2"+3*2+4'A!?