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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,煤質(zhì)多變的影響,及其對策的討論,前言,煤種煤質(zhì)多變,電力發(fā)展迅猛異常,;,煤炭開采與電煤需求的矛盾突出,;,電力行業(yè)體制改革,-,電廠歸屬變化（大港電廠,-,）,電力企業(yè)購置煤礦（營口電廠,-,）,當(dāng)前世界范圍的金融海嘯,-,部分高煤價(jià)貧煤鍋爐作燒煙煤的改造,主要內(nèi)容,1,動力用煤的基本特性概述,1.1,褐煤,1.2,煙煤,1.3,貧煤,1.4,無煙煤,2,煤質(zhì)特性參數(shù)變化對鍋爐設(shè)計(jì)的影響,2.1,爐膛熱力特性參數(shù)與煤質(zhì)特性的相關(guān)性,2.2,鍋爐本體與燃燒方式,2.3,制粉及燃燒系統(tǒng),2.4,爐膛及受熱面
2、的設(shè)計(jì),3,煤質(zhì)特性參數(shù)變化對鍋爐運(yùn)行的影響,3.1,安全性與可調(diào)性,3.2,經(jīng)濟(jì)性,3.3,環(huán)保性,4,技術(shù)對策,4.1,新建機(jī)組的優(yōu)化設(shè)計(jì),-,爐膛選型及受熱面的設(shè)計(jì)（例如,SH,設(shè)計(jì)減溫水量）應(yīng)盡可能擴(kuò)大煤種適應(yīng)性,;,輔機(jī)選型時(shí)應(yīng)有足夠的富裕量：,磨煤機(jī)、風(fēng)機(jī)、吹灰器的設(shè)計(jì)布置合理,-,4.2,及時(shí)進(jìn)行燃燒工況的優(yōu)化調(diào)整,4.3,強(qiáng)化入廠煤的管理,4.4,采用必要的混煤措施,4.5,設(shè)備改造,-,5,，,不同煤種的摻燒,5.1,摻燒目的,5.2,現(xiàn)有摻混方式,5.3,混煤特性及其燃燒性能,5.4,摻（混）燒方案與實(shí)施,1,動力用煤基本特性概述,1.1,褐煤,經(jīng)過成巖作用，變質(zhì)程度低的煤
3、，水分,M,t,可高達(dá),45,。含碳量較低，揮發(fā)分,V,daf,為,37,，低位發(fā)熱量,Q,net,v,ar,大多為,10.45,16.73MJ/kg,。風(fēng)干時(shí)易爆裂成碎煤。堿金屬較多，灰熔融性溫度較低。堆積密度較小，給運(yùn)輸造成困難，貯存時(shí)易自然。,Mar40,-,高水分褐煤,;,Aar,40,-,高灰分褐煤,1.2,煙煤,尚有弱粘結(jié)煤、不粘結(jié)煤之分。,低變質(zhì)到中等變質(zhì)（煤化）程度的煙煤，揮發(fā)分,V,daf,為,22,37,。易著火，燃燒性能好。,水分低于褐煤，發(fā)熱量比褐煤高，有些煤還含有少量次生腐殖酸。,是最好的動力用煤！,1.3,貧煤,V,daf,10,20,，含氫量,H,daf,一般,4
4、,4.5%,，著火溫度高，比無煙煤易著火。,1.4,無煙煤,煤化程度高，揮發(fā)分低,V,daf,10%,含碳量高達(dá),90,，含氫量,H,daf,一般小于,4,，氧和氮比其它煤種低，抗粉碎能力高（硬、難磨、,HGI,低），燃燒時(shí)不易著火，化學(xué)反應(yīng)性差，燃盡困難。,煤質(zhì)特性的重要差別,a,著火燃燒特性,以熱天秤分析數(shù)據(jù)為例：,煤 樣,陽城,無煙煤,西山,貧煤,大同,煙煤,白音華,褐煤,反應(yīng)開始溫度,400 329 289 214,反應(yīng)結(jié)束溫度,747 647 627 628,最高反應(yīng)速度,mg/min 9.5 12.5 12.2 10.0,最高反應(yīng)速度對應(yīng)溫度,583 512 442 324,反應(yīng)指
5、數(shù),RI 437 282 241 227,燃盡指數(shù),Cb,11.165 6.870 4.670 2.0349,著火特性,極難 中等 易 極易,燃盡特性,難 中等 易 極易,典型煤種的熱天秤分析曲線,燃燒效率,%,b,結(jié)渣特性,典型的強(qiáng)結(jié)渣性煤有：,煙煤,-,神華煤、義馬煤,無煙煤,-,松藻,貧煤,-,褐煤,-,c,磨損性,煤的磨損性（沖刷磨損指數(shù)）,k,e,Ke,5.0,極強(qiáng),灰的磨損性指數(shù),H,m,Hm,20,嚴(yán)重,10Hm,20,中等,Hm,8%,的煤可采用配雙進(jìn)雙出磨半直吹的常規(guī)燃燒方式的鍋爐）,煤粉氣流著火溫度與揮發(fā)分,煤的著火,I,區(qū)：,IT800,Vdaf10%;,當(dāng),15%,則嚴(yán)
6、重影響運(yùn)行可靠性）,影響制粉系統(tǒng)出力,(,干燥、研磨,),爐膛溫度下降,（對理論燃燒溫度的影響比灰分更大），,影響煤粉氣流著火燃燒的穩(wěn)定性，煤粉燃盡度降低，固體不完全燃燒熱損失增加,煙氣量增加，排煙溫度及排煙熱損失增加，,引鳳機(jī)電流上升，廠用電增大,煤灰分變化對鍋爐設(shè)備運(yùn)行的影響,灰分增加，煤粉氣流著火推遲，爐膛火焰溫度降低，煤粉燃燒穩(wěn)定性下降。固體不完全燃燒熱損失增加,（飛灰可燃物含量常略有降低）,。,輸煤、制粉、鍋爐受熱面、引風(fēng)機(jī)和除塵磨損嚴(yán)重，事故率增加。,爐膛受熱面沾污、結(jié)渣加重，可能引起,SH/RH,超溫，威脅安全運(yùn)經(jīng),;,受熱面?zhèn)鳠嶙儾睿艧煖囟蕊@著升高，鍋爐效率下降。,排放粉塵和
7、灰渣量增加，影響環(huán)境污染。,煤中揮發(fā)分變化對鍋爐運(yùn)行的影響,揮發(fā)分高易著火，低則難著火。對燃燒穩(wěn)定性及對制粉、輸粉系統(tǒng)運(yùn)行安全性產(chǎn)生影響,(,與爐膛形狀，容積熱負(fù)荷、衛(wèi)燃帶的形式與大小、煤粉細(xì)度、熱風(fēng)溫度、噴口風(fēng)速、防爆措施等有關(guān),),揮發(fā)分降低，導(dǎo)致燃燒推遲，效率下降,;,大幅度下降會引起燃燒不穩(wěn)定,;,突然大幅度降低可能發(fā)生爐膛滅火。,揮發(fā)分升高,-,著火燃燒提前,燃燒器燒損,-,制粉系統(tǒng)摻冷風(fēng),鍋爐效率下降,;,制粉系統(tǒng)防爆。,無煙煤與貧煤、貧煤與煙煤、煙煤與褐煤尚可混燒，不宜跨等級摻燒。,煤中硫分變化對鍋爐運(yùn)行的影響,磨煤機(jī)及管道的磨損，黃鐵礦莫氏硬度,6.0,6.5,，石英為,7.0
8、,引起鍋爐爐膛水冷壁高溫腐蝕，空氣預(yù)熱器低溫腐蝕、堵灰，,使煤粉陰燃傾向加大，甚至自燃，因此燃燒高硫煤時(shí)粉倉內(nèi)煤粉不宜久存。,煙氣中的硫化物污染大氣,煤中含硫量增加，導(dǎo)致灰熔融性增加,結(jié)渣指數(shù),R,S,=,堿性氧化物,/,酸性氧化物,S,當(dāng)煤中灰成分一定時(shí)，結(jié)渣指數(shù)取決于煤中含硫量的高低,煤中發(fā)熱量變化對鍋爐運(yùn)行的影響,煤的發(fā)熱量過低于設(shè)計(jì)和校核煤種時(shí)，磨煤機(jī)需要超負(fù)荷運(yùn)行,長此以往導(dǎo)致磨煤機(jī)及系統(tǒng)磨損增加，嚴(yán)重時(shí)影響鍋爐帶負(fù)荷,為滿足鍋爐負(fù)荷要求，,煤粉細(xì)度變粗,，火焰中心上移，排煙溫度升高，排煙和固體不完全熱損失增加。對,ST,較低的煤種還可能引起結(jié)渣,如果是灰量增加所引起發(fā)熱量低，則可能
9、引起爐內(nèi)磨損，大渣和飛灰量增加，可能導(dǎo)致灰渣系統(tǒng)運(yùn)行的困難,爐內(nèi)結(jié)渣對鍋爐運(yùn)行的影響,爐內(nèi)結(jié)渣砸壞冷灰斗水冷壁管,-,常見！,冷灰斗大量積渣，或水冷壁高溫大渣下落，冷灰斗失穩(wěn)坍塌斷裂，“冷灰斗爆炸”，造成嚴(yán)重事故，人員傷亡,冷灰斗大量積渣，撈渣機(jī)過載停運(yùn)，停爐清渣,大渣下落可能造成爐膛滅火,在噴燃器出口處，可能會因結(jié)渣而擾亂煤粉氣流的正常噴射，引起氣流偏移，形成局部高溫，燒壞噴燃器,爐內(nèi)結(jié)渣引起爐膛出口溫度、排煙溫度升高，鍋爐效率降低，影響鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性,爐內(nèi)火焰中心上移，高溫受熱面管壁超溫（,SH,、,RH,），乃至引起爆管,再熱器大幅度投減溫水降低機(jī)組的效率，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性,若爐膛及其出
10、口高溫受熱面嚴(yán)重結(jié)渣還可能引起過熱器管壁高溫腐蝕,低灰熔點(diǎn)煤,ST,1250,在我國動力用煤中所占比例大約在,30%,左右見上表，其中占全國動力用煤,44.54%,儲量的煙煤是我國、特別是沿海地區(qū)電站鍋爐的主要燃煤,煤粉細(xì)度 變粗的影響,煤粉細(xì)度對燃燒的經(jīng)濟(jì)性,和環(huán)保性至關(guān)重要：,未燃碳熱損失,未燃,CO,熱損失,NOx,的排放,采用煤粉動態(tài)分離器大有可為：,動靜態(tài)分離器結(jié)構(gòu),動態(tài)分離器（旋轉(zhuǎn)分離器）,靜態(tài)分離器,Simplified Function of various Classifiers,（不同分離器的作用）,LSKS Classifier,（動靜態(tài)）,Ground,Dynamic
11、Classifier,（動態(tài)）,PF,（煤粉）,85 %,PF,（煤粉）,65 %,PF,（煤粉）,98 %,Ground,Ground,Course,PF,Pulverizer,Static Classifier,（靜態(tài)）,Pulverizer,Pulverizer,Coal,Coal,Coal,Course,PF,Course,PF,動靜式旋轉(zhuǎn)分離器,4,技術(shù)對策,4.1,新建機(jī)組的優(yōu)化設(shè)計(jì),-,爐膛選型及受熱面的設(shè)計(jì)（例如,SH,設(shè)計(jì)減溫水量）應(yīng)盡可能擴(kuò)大煤種適應(yīng)性,;,輔機(jī)選型時(shí)應(yīng)有足夠的富裕量：,磨煤機(jī)、風(fēng)機(jī)、吹灰器的設(shè)計(jì)布置合理,-,4.2,及時(shí)進(jìn)行燃燒工況的優(yōu)化調(diào)整,4.3,強(qiáng)化
12、入廠煤的管理,嚴(yán)格控制入廠煤質(zhì),;,及時(shí)分析化驗(yàn)并告知運(yùn)行有關(guān)人員,4.4,采用必要的混煤措施,（下面介紹）,4.5,設(shè)備改造,-,近年來煤炭市場大幅波動,;,沿海地區(qū)貧煤、無焰煤供應(yīng)緊缺，,-,通過設(shè)備改造燃燒煙煤！,爐膛改造困難、制粉系統(tǒng)改造尚可,5,，,不同煤種的摻燒,5.1,摻混原因,煤源限制,-,不得不將燃燒特性相差較大的煤種摻燒,降低爐內(nèi)結(jié)渣趨勢,低結(jié)渣煤種和高結(jié)渣煤種摻燒以降低爐內(nèi)結(jié)渣趨勢,提高燃燒火焰穩(wěn)定性,-,難燃煤摻燒易燃煤,改善可磨性,-,可磨性較差的煤樣和可磨性較高的煤樣摻燒，,以滿足磨煤機(jī)出力要求,降低硫排放（,SO,2,、,NOx,）及其他,5.2,現(xiàn)有摻燒方式,第
13、一種,為爐內(nèi)混燒，即采用不同磨煤機(jī)，不同燃燒器分別燃用煤種，使不同煤種在爐內(nèi)燃燒過程中混合,.(,可隨時(shí)根據(jù)負(fù)荷等調(diào)節(jié)比例）,該種混合方式對爐內(nèi)混合強(qiáng)烈的四角燃燒方式較為有效，對前后墻燃燒方式則作用有限。,國內(nèi)目前主要采用如下兩種燃煤入爐方式：,1,）上層燃燒器燃燒其他不易結(jié)渣煤，下部燃燒器燃燒易結(jié)渣煤（如神華煤）。上海地區(qū)電廠多采用該類方案，其基本思想是：下部燃燒溫度偏低，有利于防止結(jié)渣。由于下部煤種總是要經(jīng)過高溫區(qū)，所以該方案對部分電廠并不理想。下層燃燒器距冷灰斗折點(diǎn)較近的鍋爐不宜用該方案。,2,）上部燃燒器燃用易結(jié)渣煤（如神華煤），下部燃用其他不易結(jié)渣煤種。應(yīng)用電廠不多，但效果較好。如南
14、通電廠、利港電廠（對沖燃燒、距冷灰斗近）。,第二種,為預(yù)先進(jìn)行煤種混合,:,該種方式是目前應(yīng)用最廣的，有多種實(shí)現(xiàn)手段：,1,）在煤礦或煤炭中轉(zhuǎn)過程中混合,目前神華侏羅紀(jì)煤與神華石炭煤即以該方案摻燒，其摻配地點(diǎn)在秦皇島和黃驊港煤碼頭，沿海較多電廠均燃用該類煤。在配煤比例適合的情況下，可有效緩解結(jié)渣問題。具體方式是按不同的燃煤配比調(diào)整取料機(jī)速度，將各混合煤種倒換至同一皮帶上，因通過多次皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)行混合，其混合效果較好，但要求有較大的煤場實(shí)現(xiàn)煤種分堆。,2,）電廠煤堆上混合，國外較多電廠采用,電廠煤場儲存過程中的混煤措施,方法較多，需強(qiáng)化煤場管理，特別是燃用兩種煤質(zhì)差異較大的煤時(shí)，方式不當(dāng)可導(dǎo)致燃煤
15、混合不勻，將嚴(yán)重影響機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。,-,出現(xiàn)磨煤機(jī)出口溫度的頻繁波動、制粉系統(tǒng)的自燃。同時(shí)，爐內(nèi)燃燒、結(jié)渣問題也頻頻出現(xiàn)，給機(jī)組運(yùn)行帶來了較大麻煩。,3,）在給原煤倉上煤過程中摻配,在入爐煤上煤過程中摻配,主要用于煤種差異較大、中儲式系統(tǒng)，或無法實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)混合及煤礦預(yù)混時(shí)采用。,如來賓,B,電廠：,不同入廠煤存于不同場地,-,入不同貯罐,-,分別通過煤秤（荷重傳感器）計(jì)量,-,匯合于一條輸煤皮帶，入原煤倉,4),在磨煤機(jī)內(nèi)混合,最典型的是邯峰電廠,660WM,的“,W”,型鍋爐（共,12,個(gè)煤倉,;24,臺給煤機(jī),;6,臺,D-12D,）,邯峰貧煤與萬年無煙煤（我國最難燒的煤）在煤倉中分
16、別貯存,;,分別通過,D-12D,磨煤機(jī)兩端不同的給煤機(jī)（每端各,2,臺）進(jìn)入磨煤機(jī)混合并研磨,;,混合比率調(diào)控自如,;,混合效果很好,第三種為：,間斷性摻燒,間斷燃燒易結(jié)渣煤（如神華煤）與其他不易結(jié)渣煤種，有珠江電廠和汕頭電廠等，運(yùn)行中問題不大。但該種混合方式只能用于燃燒性能相差較小的煤種。,5.3,混煤特性及其燃燒性能,混煤的工業(yè)分析、元素分析及發(fā)熱量可用,各單一煤質(zhì)數(shù)據(jù)按混合比的加權(quán)平均求,得,;,但混煤是不同固體礦物料的物理摻混，在爐,內(nèi)的燃燒過程是復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，其,燃燒特性決不是兩種或者多種煤質(zhì)特性的,加權(quán)平均。,（,1,）混煤的燃燒性能,一般單一煤種在熱天平測試的燃燒曲線為單
17、峰或者雙峰；而在熱天平中測試的混煤燃燒曲線有時(shí)出現(xiàn),3,個(gè)或者,4,個(gè)峰，說明在混合狀態(tài)煤燃燒時(shí)仍保持各自的特性，迅速燃燒的高峰并不一定重合。根據(jù)試驗(yàn)表明難燃煤種中摻燒易燃煤種能提高燃燒穩(wěn)定性，比例越大，則燃燒穩(wěn)定性指數(shù)越高，即燃燒穩(wěn)定性越好,（,2,）混煤的著火穩(wěn)定性,通?；烀航橛诟鲉我幻悍N之間,揮發(fā)分是判別著火難易的概略指標(biāo),;,混煤的著火特性需采用煤粉氣流著火溫度測定。,總的說來，難著火的煤與易著火的煤混燒，著火難易程度是趨近易著火煤的著火特性，即難燃煤種摻燒易燃煤種來改善著火特性，其作用會較顯著,（,3,）混煤的燃盡性能,各單一煤種性能差別過大時(shí)，由于易燃煤種“搶風(fēng)”，使難燃煤種燃盡更
18、加困難，導(dǎo)致混煤燃盡性能急劇下降，總體說來，混煤的燃盡性能趨于難燃盡煤種；,一維火焰爐及,1MW,燃燒試驗(yàn)臺、熱天平等可以對混煤的燃盡性能進(jìn)行測量,（,4,）煤的結(jié)渣性能,由于各煤灰成分不同，一但形成共熔體，,混煤的結(jié)渣性可能高于所有單一煤種。混煤的結(jié)渣性能可通過混煤的灰渣成分、,灰熔融特性、顯微鏡粘度分析等、以及,一維火焰爐結(jié)渣工況試驗(yàn)和,1MW,燃燒,試驗(yàn)臺等進(jìn)行分析,混煤燃燒特性舉例,神華侏羅紀(jì)煤與石炭紀(jì)煤摻混,侏羅紀(jì)煤種儲藏大量、低灰、低硫、低熔融溫度的，如何降低神華侏羅紀(jì)煤的結(jié)渣傾向，是目前眾多燃用和擬燃用神華煤電廠急需解決的問題,屬石炭紀(jì)的保德煤，具有高的灰熔融性，兩類煤都屬較好的
19、動力煤。,保德煤與侏羅紀(jì)煤摻燒著火溫度,（熱天秤）的變化趨勢,保德煤與侏羅紀(jì)煤摻燒反應(yīng)指數(shù)（熱天秤）的變化趨勢,保德煤與侏羅紀(jì)煤摻燒燃盡指數(shù)的（熱天秤）變化趨勢,保德煤與侏羅紀(jì)煤摻燒燃盡率的變化趨勢,保德大柳塔煤摻燒不同燃盡率所需的燃燒時(shí)間（煙溫：,1100,）,混煤結(jié)渣特性,結(jié)渣的侏羅紀(jì)煤灰分較低，而不結(jié)渣的石炭煤灰分較高。所以在侏羅紀(jì)煤中摻以一定比例的石炭煤后，混煤灰中將有更大比例的石炭煤灰,;,例如補(bǔ)連塔摻燒,20%,的保德煤，其燃燒后的煤灰中有,40%,來自保德煤。保德、大柳塔煤摻燒后，混煤灰中的保德煤灰比例更大。配煤時(shí)可用混煤灰分比例作為配煤控制的輔助指標(biāo)。,混煤比例與相應(yīng)灰比例的關(guān)
20、系,保德煤與侏羅紀(jì)煤摻燒灰軟化溫度的變化趨勢（,1,）,保德煤與侏羅紀(jì)煤摻燒灰軟化溫度的變化趨勢（,2,）,保德?lián)窖a(bǔ)連塔（高鐵、中高鈣）,煤,ST,與摻燒比為一一對應(yīng)關(guān)系,;,保德大柳塔（中低鐵、高鈣）混煤,則在保德煤比例為,050%,的范圍內(nèi)出現(xiàn),一個(gè)“低谷”區(qū)。,主要是鈣、鐵含量不同引起的：,混煤,CaO,含量與,ST,的關(guān)系,當(dāng)煤中,CaO,含量大于,30%,，,ST,將有上升趨勢，保德大柳塔混煤,ST,變化規(guī)律與此結(jié)論相符合,混煤,Fe2O3/CaO,含量與,ST,的關(guān)系,保德?lián)窖a(bǔ)連塔煤，,ST,主要受鐵鈣（,Fe2O3/CaO,）影響較大，鐵鈣比接近,1,時(shí),ST,最低。當(dāng)鐵鈣比稍低
21、于,1,時(shí)，保補(bǔ)混煤,ST,急劇下降，與一般規(guī)律相符。,5.4,摻（混）燒方案與實(shí)施,1),摻（混）燒方案的研究,在實(shí)際鍋爐上試燒，有如下問題,：,a.,準(zhǔn)備工作復(fù)雜，,(,大量試燒煤調(diào)運(yùn)輸、煤場整理、混煤設(shè)備、上煤措施等；是否有條件,-),b.,電網(wǎng)負(fù)荷條件的限制,;,c.,進(jìn)行大型測試，耗費(fèi)較多的人力、物力和費(fèi)用；,d.,存在一定的風(fēng)險(xiǎn)；,采用小型試驗(yàn)爐進(jìn)行試驗(yàn),可方便的進(jìn)行多方案研究，應(yīng)是電廠確定實(shí)際鍋爐混煤方案的主要手段。,2),克服摻混不均性（摻混時(shí)間、混合不均,勻）可能造成的影響,a.,燃燒性能不穩(wěn)定（著火、燃盡、結(jié)渣、沾污性能,-,燃燒穩(wěn)定性、燃燒效率以及鍋爐結(jié)渣性能的影響）,b.,磨煤機(jī)出力以及安全性的影響,c.,運(yùn)行控制困難,d.,嚴(yán)重時(shí)將危及鍋爐運(yùn)行及設(shè)備的安全可靠性,3),實(shí)施摻（混）燒時(shí)應(yīng)注意過渡過程中爐內(nèi)工況的變化,例如,若為解決結(jié)渣問題，不論采用何種摻燒方式，備用系統(tǒng)（及對應(yīng)制粉系統(tǒng)）選擇中部燃燒器對緩解結(jié)渣有較大好處。另外，在摻燒初期應(yīng)注意煤種轉(zhuǎn)換引起的結(jié)渣區(qū)域變化，從而使短時(shí)間內(nèi)渣量過大等問題。,當(dāng)摻燒低揮發(fā)分煤時(shí)，應(yīng)特別注意過渡過程的燃燒穩(wěn)定性！,
煤質(zhì)變化的影響及其對策的討論
