煤粉制备系统及设备文档格式.docx
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煤粉是由尺寸不一、形状各异的各种颗粒组成的。
煤粉炉中应用的无烟煤煤粉颗粒最大直径为250~300μm,其中以20~50μm的颗粒居多;
褐煤煤粉的粒径可达1000~1500μm。
粉粒的形状主要决定于煤的种类,其次与磨煤的方法有关。
煤粉颗粒能吸附空气,吸附空气的煤粉具有流动性。
煤粉和空气的混合物,和流体一样易于运输,因此煤粉可以用风力沿管道输送。
还可以流过系统中不严密的间隙,造成漏粉。
从气流中分离出来而沉积在制粉管道内的煤粉,随着温度的升高容易引起自燃,条件适合时还可能引起爆炸。
所以煤粉的性质对燃烧的经济性,制粉系统运行的安全性有很大的影响。
煤粉由于受到上层压力的影响而被压紧,受过震动的煤粉的堆放重量随着燃料种类及煤粉细度的不同而不同,平均为0.8~0.9t/m。
在计算煤粉仓容量时,煤粉堆放重量平均采用0.7t/m。
小心堆放的煤粉的自然倾斜角为25º
~30º
,与燃料的品质和煤粉细度有关。
(1)煤粉细度
煤粉最主要的性质之一是煤粉细度,即煤粉颗粒的大小。
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煤粉细度是用筛分分析方法确定的,使煤粉通过一组一定孔径的标准筛,存留在某筛子上面的煤粉重量占全部煤粉样重量的百分数来表示煤粉细度,符号为Rx。
符号下标x代表煤粉粒径或筛网孔径(微米,μm)。
Rx又称为某筛的筛余份额,Rx越大,则煤粉越粗,用一组不同孔径筛子的筛余份额可以说明煤粉的粗细程度,筛余份额Rx(%)由式(2-1)求得:
Rx=
aa+b
⨯100
%
(1-1)1—改为2
式中:
a—筛子上面剩余的煤粉重量,g;
b—通过筛子的煤粉重量,g。
筛分煤粉的筛子各国的标准不同,主要国家使用的筛子的规格(以网筛的孔径表示)见表2-1。
进行比较全面的煤粉筛分时,同时需要4~5个筛子。
对于烟煤和无烟煤的煤粉通常用R90和R200
来表示煤粉细度;
对于褐煤则用R200和R500(或R1)。
如果只用一个数值表示煤粉的细度,则常用R90。
国外常用筛网每英寸上的孔数表示,如200目(200mesh),即R75,而且以透过份额表示(Dx)。
煤粉细度对磨煤机的出力和磨煤机电耗影响很大;
对煤粉被点燃的难易程度也有很大的影响。
无论对哪一种磨煤机,煤粉愈粗,出力就愈大,磨煤和输粉电耗也就愈低,金属的单位磨损也愈小。
煤粉愈细,粒度愈均匀,愈容易点燃,燃烧愈完全。
综合制粉和燃烧的要求,存在最经济的煤粉细度,即制粉和燃烧总的损耗最小时的煤粉细度。
它与很多因素有关:
第一,与煤种有关,其中以燃煤挥发分的影响最大。
挥发分高的燃料,燃烧强烈,可以允许煤粉粗一些,无烟煤挥发分最低,则要求煤粉磨得细一些;
第二,与磨煤机和分离器的型式有关,它们决定了煤粉颗粒的均匀程度,如果煤粉颗粒均匀,则可允许煤粉粗些;
第三,与燃烧方式和炉膛容积热负荷有关。
它决定了煤粉燃烧的经济性,如炉内燃烧温度高或煤粉停留时间长(容积热负荷低)时,可允许煤粉粗些。
对于经济煤粉细度以燃煤的干燥无灰基挥发分的含量为基准,按以下方法选取:
对于固态排渣煤粉炉燃用无烟煤、贫煤和烟煤,煤粉细度按下式选取:
R90=4+0.5nVdaf(2-2)
Vdaf—煤的干燥无灰基挥发分,%;
n—煤粉的均匀系数,一般情况下,配离心式分离器的制粉设备的n≈1.1;
双流惯性式分离器的n≈1.0;
单流惯性式的n≈0.8;
旋转式分离器的n≈1.2。
对于劣质烟煤,煤粉细度按下式选取:
R90=5+0.35nVdaf(2-3)
对于褐煤及油页岩煤粉细度为:
R90=35%~50%(挥发分高取大值,挥发分低取小值)
R1<
1%~3%
300MW及以上机组可用式(1-2)计算R90,200MW及以下机组的R90在此基础上适当下降,还必须考虑低NOx燃烧时对煤粉细度的要求。
(2)煤粉的颗粒组成
煤粉的颗粒特性表示煤粉中颗粒尺寸的分布状况,用方程式表示为(Rosin-Rammler方程):
Rx=100e-bnx(2-4)
Rx—煤粉细度,%;
x—颗粒尺寸,µ
m;
b—反映煤粉粗细程度的常数;
n—煤粉的均匀性系数,取决于制粉设备的型式,见式(2-2)。
根据式(2-4)可导出:
lgln
n=100Rx1
lg-lglnx1
x2100Rx2(2-5)
不同粒径下的煤粉细度换算式为:
⎛RX1Rx2=100100⎝⎫⎪⎪⎭⎛X2X⎝1⎫⎪⎪⎭N,%(2-6)n替换N
(3)煤粉水分
煤粉的最终水分Mmf对于向炉膛供粉的连续性和数量的准确性、燃烧的经济性、磨煤机的出力及制粉设备工作的安全性都有影响。
实践证明,如果煤粉水分Mmf接近燃料空气干燥基水分Mad,就能向炉膛可靠的连续供粉且能迅速着火。
有关的计算标准中推荐:
对于无烟煤和贫煤煤粉Mmf≤Mad;
烟煤煤粉0.5Mad≤Mmf≤Mad;
褐煤和页岩0.5Mad≤Mmf≤Mad。
≤改为小于符号
(4)煤粉的爆炸性
煤粉和空气混合物在一定条件下会发生爆炸,造成设备和人身事故。
然而并非所有煤粉空气混合物都能爆炸。
决定爆炸性能的主要因素是:
煤粉的挥发分、水分和灰分含量,气粉混合物的温度、浓度以及气流中氧的浓度。
挥发分的含量和它的发热值愈高,产生爆炸的可能性就愈大。
在其他条件相同时,煤粉水分和灰分的增加,可降低其爆炸的可能性。
煤粉愈细,可爆性愈大,对于烟煤煤粉其粒径大于100µ
m时,几乎不会发生爆炸。
煤的爆炸特性与煤的收到基挥发分有一定的相关性,为了与现行的煤粉锅炉防爆规程相适应,表1-2列出不同干燥无灰基挥发分的煤大致相应的爆炸等级。
表2-2煤的干燥无灰基挥发分与煤的爆炸特性
气粉混合物最危险的煤粉浓度范围,以及能够引起爆炸的最低氧气浓度和爆炸压力如表2-3。
表2-3引起煤粉空气混合物爆炸的浓度范围和爆炸压力
1.2煤的可磨性指数
煤的可磨性指数表示煤被磨成一定细度的难易程度。
国家标准GB2565-87规定煤的可磨性试验采用哈得格洛夫法(Hardgrove法)
测定哈氏可磨性指数HG1。
其方法为将经过空气干燥,有一定粒度的煤样50g,放入哈氏可磨性试验仪内进行研磨,将磨得的煤粉用孔径0.074mm的筛子在震筛机上筛分,并称量筛下的煤粉量G(单位g)。
用下式计算可磨性指数:
HG1=13+6.93G(2-7)
我国动力用煤的可磨性指数范围一般为25~129。
通常认为HG1大于80的煤为易磨煤,HG1小于40的煤为难磨煤。
全俄热工研究所可磨性指数KVT1按电力工业标准SD328-89测定。
HG1可磨性指数和KVT1可磨性指数大致可按下式换算:
KVT1=0.0149HG1+0.32(2-8)
钢球磨煤机用可磨性指数KVT1,其他磨煤机用哈氏可磨性指数HG1。
混煤的可磨性指数按其质量加权平均计算求得:
K=K1×
r1+K2×
r2(2-9)
K、K1、K2—分别为混煤及煤种1、煤种2的可磨性指数;
r1、r2—煤种1、煤种2在混煤中所占质量份额。
1.3煤的磨损指数
煤的磨损指数是表示该煤种对磨煤机的研磨部件磨损轻重的指数。
研究表明,煤在破碎时对金属的磨损是由煤中所含硬度颗粒对金属表面形成显微切削造成的。
磨损指数的大小,不但与硬质颗粒含量有关,还与硬质颗粒的种类有关。
如煤中的石英、黄铁矿、菱铁矿等矿物杂质硬度较高,其含量增加,磨损指数随之变大。
磨损指数还与硬质矿物的形状、大小及存在方式有关。
磨损指数数值直接关系到工作部件的磨损寿命,已成为磨煤机选型的依据。
我国电力行业标准DL465-92《煤的冲刷磨损指数试验方法》规定采用冲刷式磨损试验仪测试煤对金属部件的磨损性能。
试验时将纯铁片放在高速喷射的煤粉流中接受冲击磨损,测定煤粒从初始状态被研磨至R90=25%的时间τ(min)及试片磨损量E(mg),按下式计算煤的冲刷磨损指数Ke:
Ke=
EAτ
(2-10)
A—标准煤在单位时间内对纯铁试片的磨损量,一般规定A=10mg/min。
冲刷磨损指数Ke
值的评价指标见表1-4。
表2-4煤的冲击磨损性能分类
SiO
2
据统计,煤灰成分的
Al2O3
≤2.0时,几乎所有煤种的Ke≤3.5
。
哈尔滨电站设备成套设计研究所采用旋转式磨损试验测试装置测试煤对金属部件的磨损性能。
旋转磨损指数Kexz值的评价指标见表1-5。
表2-5煤的旋转磨损性能分类冲击磨损指数Ke与旋转磨损指数Kexz的关系如下:
Kexz=9.002Ke+3.685(2-11)
第二节给煤、给粉、输粉和煤粉分离设备
给煤设备把原煤连续均匀并可调节地送往磨煤机;
给粉机是储仓式制粉系统的主要辅助设备之
一,它的任务是按锅炉负荷的需要连续、均匀、定量地将煤粉供入一次风管中;
输粉设备在储仓式制粉系统中,用以互相连接锅炉车间两个或多个磨煤系统生产的煤粉,将煤粉从一个系统传送到另一个系统。
电厂锅炉运行表明,不仅要求给煤、给粉设备供给一定的煤量、粉量,而且要求良好的调节性能、连续性和均匀性。
连续性能保证制粉设备和锅炉的安全运行,因为即使短时间的断煤、断粉也会对设备带来很大的危害。
而均匀性会对制粉设备的稳定运行和锅炉燃烧的稳定及经济性产生显著影响。
2.1给煤设备
制粉系统的给煤设备包括给煤机、煤仓、煤闸门和落煤管等。
给煤机是制粉系统供给锅炉燃料的主要辅机之一。
对于大型锅炉不仅要求其保证出力,而且要求有良好的调节性能,以及供煤的连续性、均匀性,以保证锅炉稳定燃烧。
直吹式制粉系统更要求给煤量的精确性,以便精确控制过量空气系数和风粉的均匀混合,保证锅炉良好燃烧。
储仓式制粉系统的给煤不直接影响锅炉燃烧,只需给煤机能连续、均匀给煤,就能满足要求。
对正压直吹式制粉系统,给煤机应能承受较高的风压,并有良好的密封性,以防煤粉飞扬。
给煤机的种类较多,有圆盘式、皮带式、皮带重力式、刮板式和电磁振动式等。
其中皮带重力式给煤机是按质量给煤,属重力式给煤机;
其他各类型是按容积给煤,属容积式给煤机。
对于直吹式制粉系统,锅炉控制系统测出锅炉所需燃煤量,然后把信号送至给煤机,用以控制进入锅炉的给煤量。
对煤量的要求实际上是为了使输入锅炉的热值与锅炉所需热值相匹配。
与此同时,燃烧控制系统还要根据所供煤量来调整燃烧所需空气量,给煤输入热值与锅炉负荷所需热值之间的任何不匹配都会导致蒸汽压力、蒸汽温度的偏差,影响锅炉的稳定运行。
为了避免这些偏差,唯一的办法是防止能量出现不匹配现象。
而这一点只有用以热量为基础来供给煤量的给煤机才能做到。
如果在一段时间内,煤种没有任何变化,容积一定的煤量所含热量也一定,但当煤中水分发生变化时,单位容积煤的热
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