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1、煤粉制备系统及燃烧系统 讲解,2016年6月20日,煤粉性质与品质 磨煤设备及其特性 煤粉制备系统 燃料燃烧理论及燃烧设备,煤粉的性质与品质,一、煤粉的一般性质 形状不规则、颗粒微小（尺寸小于500m），20 -60m颗粒占大多数。 有较好的流动性。 二、煤粉的自燃和爆炸。,三、煤粉细度 煤粉细度表示 四、煤粉均匀性 指煤粉颗粒大小的均匀程度。 Rx=f（x）称为煤粉颗粒组成曲线，也称粒度分布特性。,四、煤的可磨性系数,概念： 指在风干状态下，将同一质量的标准煤和试验煤由相同的初始粒度磨碎到相同的煤粉细度时所消耗的能量之比，用符号Kkm表示，即,五、煤粉经济细度 把q2、q4、qm、qn之和（
2、q2q4qmqn 为最小值时所对应的煤粉细度称为煤粉 经济细度。,磨煤设备及其特性,根据磨煤机的转速大致可分为如下三种： （1）低速磨煤机：它通常指筒式钢球磨煤机，其转 速n=1620r/min。 （2）中速磨煤机：它包括中速平盘式磨煤机、中速 环球式磨煤机、碗式磨煤机、MPS磨煤机，其 转速n=50300r/min。 （3）高速磨煤机：包括风扇磨煤机和锤击式磨煤机， 其转速n=5001500r/min。,MPS型磨煤机,采用具有圆弧形凹槽滚道的磨盘，磨辊边缘也呈圆弧形。三个磨辊相对布置在相距120的位置上。磨辊尺寸大，在水平方向具有一定的自由度，可以摆动，能自动调整碾磨位置。在碾磨过程中磨辊
3、由磨盘摩擦力带动旋转。磨煤的碾磨力来自磨辊、弹簧架及压力架的自重和弹簧的预压缩力。弹簧的预压缩力依靠作用在弹簧压盘上的液压缸加压系统来实现。,MPS-HP-型中速磨,德国Babcock公司在20世纪末推出的新产品。该系列产品吸取了其它中速磨种的优点，保留了MPS磨自身特点，特别是通过采用先进的液压变加载反作用力控制系统，提高了磨煤机的碾磨压力（由350kN/m2增至750kN/m2）及转速（提高20%）。使磨煤机的性能更优越，结构更合理，控制更有效。,MPS-HP-型磨煤机工作原理,MPS磨煤机主要用于燃煤电站直吹式制粉系统， 应用于碾磨烟煤、高水份的烟煤和褐煤。 原煤通过磨机中部落煤管进入磨
4、机中，由磨盘转 动所产生的离心力使煤均匀的进入磨盘轨道中。通 过磨盘带动的三个均匀分布在磨盘圆周上的磨辊的 转动，将煤在磨辊及磨盘间碾压成细粉，在离心力 的作用下溢出磨盘，干燥剂由磨盘带动的旋转喷嘴 环以7090m/s速度进入磨机，对原煤干燥的同时将 磨碎的煤粉输送至分离器中分离，合格的煤粉进入 炉膛燃烧，大粉返回磨中重新磨制。煤中的石子 铁块等通过喷嘴环掉到下架体上被刮板清入排渣箱 中，排除磨外。,MPS-HP-型磨煤机结构及运行特点,为减小磨料的粒径所需要的碾磨压力是由外部传输进来的。 其用于碾磨的辊子径向是可以摆动的。这样，在碾磨过程中，碾磨力不是被传输到磨机壳体上，而是通过加载部件直接
5、作用在基础上。通过摆动调整装置，可使外来的异物在径向方向很容易的被排出。,MPS磨煤采用液压变加载系统，这种系统的液压碾磨力是可调的，在不同工况下均可调节到相应的最佳碾磨力。当煤质发生变化或负荷快速变化时，碾磨力可以快速调节，这样液压变加载使磨煤机有更好的运行条件，并且随着煤质的改变，能够进行快速的调整。因此，具有液压变加载系统的磨煤机能适应发电厂锅炉运行负荷的快速变化,煤粉制备系统,煤粉制备系统是指将原煤磨制成粉，然后送入锅炉炉膛进行悬浮燃烧所需设备和相关连接管道的组合。 制粉系统分直吹式和中间储仓式两种。 直吹式制粉系统：指煤粉经磨煤机磨成煤粉后直接吹入炉膛燃烧； 中间储仓式制粉系统：将磨
6、好的煤粉先储存在煤粉仓中，然后再根据锅炉运行负荷的需要，从煤粉仓经给粉机送入炉膛燃烧。,直吹式与中间储仓式制粉系统的比较,直吹式优点： 系统简单、设备少、布置紧凑、钢材耗量少、投资省、 运行电耗也较低。 直吹式缺点： （1）制粉系统设备的工作直接影响锅炉的运行工况； （2）直吹式负压系统的排粉风机磨损严重，对制粉系统工 作安全影响较大； （3）锅炉负荷变化时，燃煤量通过给煤机调节，时滞较大， 灵活性较差； （4）由于燃煤与空气的调节均在磨煤机之前，运行中调节 各并列一次风管中煤粉和空气的分配比较困难，容易 出现风粉不均现象。,中间储仓式优点： （1）有煤粉仓储存煤粉，并可通过螺旋输粉机在相邻制
7、粉 系统间调剂煤粉，供粉的可靠性较高； （2）磨煤机可经常在经济负荷下运行，当储粉量足够时， 还可停止磨煤机工作而并不影响锅炉的正常运行； （3）锅炉负荷变化时，燃煤量通过给粉机调节，调节既方 便又灵敏； （4）储仓式系统还可采用热风送粉，大大改善了燃用无烟 煤、贫煤及劣质煤时的着火条件； （5）排粉机的磨损比直吹式负压系统轻的多。 中间储仓式缺点： 系统复杂，钢材耗量多，初投资大，运行费用高，煤粉自 燃爆炸的可能性亦比直吹式系统要大。,制粉系统的选型,中速磨直吹式制粉系统适用于：易着火、水分少、负荷变动大的机组；煤种要求：挥发分高、水分少（小于12%）、容易着火。 高速磨直吹式制粉系统适用于
8、：易着火、水分大、负荷变动大的机组；煤种要求：挥发分高、水分大、煤质较软。 中储式制粉系统适用于：燃煤特性变化大、占地宽裕、运行稳定性较好； 热风送粉适用煤种：不易着火、水分大； 乏气送粉适用煤种：容易着火、水分小。,煤粉制备系统的主要辅助设备,给煤机 作用：根据磨煤机或锅炉负荷的需要调节给煤量，并把原煤均匀连续地送入磨煤机中。分类：圆盘式、振动式、刮板式、皮带式等。,粗粉分离器,粗粉分离器是利用离心力、惯性力和重力的 原理把不合格的粗煤粉分离出来的。 细粉分离器 是将风粉混合物中的煤粉分离出来，储存在 煤粉仓中 给粉机 将煤粉仓中的煤粉按锅炉负荷的需要均匀地送入一 次风管中。 锁气器 在制粉
9、系统的某些管道上装有只允许煤粉通过，而 不允许气流通过的设备,燃料燃烧理论及燃烧设备,我们希望燃料的燃烧迅速而完全。燃烧迅速可以保证锅炉的出力，而燃烧完全则可以提高锅炉效率。 燃烧的完全程度可用燃烧效率表示，即输入锅炉的热量扣除固体不完全燃烧损失的热量和气体不完全燃烧损失的热量后占输入锅炉热量的百分比， 燃烧速度决定于化学反应速度和氧的扩散速度，且等于两者中的较小者。,燃烧区域,按照化学反应条件与气体扩散条件对燃烧速度影响的不同，燃烧过程可能处于以下三种不同区域。 1动力燃烧区 当温度较低时（小于1000），氧的扩散速度远大于化学反应速度，即燃烧速度主要决定于化学反应速度， 2扩散燃烧区 当温
10、度很高时（大于1400），化学反应速度远大于氧的扩散速度，即这种燃烧反应温度区称为扩散燃烧区。 3过渡燃烧区,煤粉的着火和燃烧,着火：由缓慢的氧化反应转变到剧烈的氧化反应，这一瞬间过程称之为着火。 着火温度（着火点）：燃料开始着火时所对应的最低温度称为燃料的着火温度或着火点。 着火热：由初始温度加热到着火温度时所需要的热量。为使燃料尽快着火，应从两方面着手，一是减小着火热，二是加强传热，提高加热速度。,煤粉空气混合物的着火、熄火以及燃烧的过程是否能持续稳定地进行，都与燃烧过程的热力条件有关，因为在燃烧过程中，燃烧过程中，同时存在着放热和吸热两个过程。这两个互相矛盾过程的发展，对燃烧过程可能是有
11、利的、也可能是不利的，也即会使燃烧过程发生(着火)或者停止(熄火)。,煤和煤粉的着火和燃烧：点1是一个稳定的低温缓慢氧化的平衡点；点3是一个稳定的高温快速反应的平衡点；点2即为热力着火点。点4即为热力熄火点。,着火热计算 它包括加热煤粉及空气（一次风）、使煤粉气流中水分蒸发和过热所需要的热量 煤粉气流着火热来源有两个方面：一方面是卷吸炉膛高温烟气而产生的对流换热，另一方面是炉内高温火焰的辐射换热。,煤粉的燃烧过程,（一）燃烧阶段 1着火前的准备阶段 煤粉气流喷入炉膛至着火这一阶段称为着火前的准备阶段。 2燃烧阶段 煤粉气流一旦着火燃烧，可燃质与氧就发生高速的燃烧化学反应，放出大量的热量，烟气温
12、度迅速升高达到最大值，氧浓度及飞灰含碳量则急剧下降。 3燃尽阶段 燃尽阶段是燃烧过程的继续。煤粉经过燃烧后，炭粒变小，表面形成灰壳，大部分可燃物已经燃尽，只剩少量残炭继续燃烧。,影响煤粉气流着火的因素,1燃料的性质 挥发分含量、水分、灰分、煤粉细度 2炉膛温度 减少炉内散热，有利于着火。 3煤粉气流的初温 提高初温，可减少着火热，使煤粉尽快着火。燃用低挥发分煤时，常采用热风送粉系统。 4一次风量、一次风速和一次风温 5燃烧器结构特性与布置 6锅炉负荷,四、燃烧完全的条件 （1）合适的空气量； （2）适当高的炉温； （3）空气与燃料的良好扰动和混合； （4）足够的炉内停留时间。,稳定煤粉炉燃烧的
13、主要技术措施有：,（1）煤粉细度。 （2）一次风煤粉混合物浓度。 （3）分级送风。 （4）煤粉气流的加热条件。 （5）一次风煤粉混合物温度。 （6）一次风煤粉气流的出口速度。,燃烧器和点火装置,一、燃烧器 煤粉燃烧器是煤粉炉燃烧设备的主要部分， 其作用是： （1）将携带煤粉的一次风和助燃的二次风送入炉膛，并组 织一定的气流结构，使煤粉迅速、稳定地着火； （2）使煤粉和空气合理混合，达到煤粉在炉内迅速完全燃烧的目的。 分类：直流燃烧器和旋流燃烧器 直流煤粉燃烧器的配风方式： （1）均等配风：一、二次风喷口相间布置；一、二次风喷口间距相对较近，一、二次风从喷口流出后能很快混合，适用于挥发分较高的烟
14、煤和褐煤。,（2）分级配风：将一次风喷口集中布置在一起，二次风喷口分层布置。一、二次风喷口保持较大的距离，以便控制一、二次风的混合时间，适用于无烟煤、贫煤和劣质烟煤。 周界风、夹心风、十字风等的作用：（1）冷却一次风喷口，防止烧坏；（2）提高一次风气流的刚性，防止一次风射流偏斜；（3）补充部分氧气。 旋流燃烧器 燃烧器中的一次风喷口在内部，一次风喷口射出的可以是旋转射流，也可以是直流射流；二次风喷口在外部，二次风喷口出来的是旋转射流，整个燃烧器射出的射流为旋转射流。,点火装置,作用：（1）锅炉启动时点燃主燃烧器的煤粉气流； （2）低负荷或燃烧不稳定时，稳定燃烧或作为辅 助燃烧器。 点火器 煤粉
15、炉的点火装置包括点火器、油喷嘴（油枪） 和配风器。 煤粉炉常采用过渡燃料的点火装置，可分为气 油煤粉的三级点火和油煤粉的二级点火两种， 现在常采用二级点火。,等离子点火,1）等离子点火系统工作原理 直流电流在一定介质气压的条件下引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的定向流动空气等离子体，该等离子体在点火燃烧器中形成T4000K的梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过该等离子“火核”时，迅速释放出挥发物、再造挥发份，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧，达到点火并加速煤粉燃烧的目的。 等离子发生器由线圈、阴极、阳极组成,煤粉炉炉膛,炉膛作用：是燃料燃烧的空间，应保证燃料完全燃烧，同时布置足够的受热面，使烟气在达炉膛出口时被冷却到对流受热面不结渣的温度。 结渣：炉内温度或炉内局部温度过高、煤的灰燃点降低时，处于熔融状态的灰粒粘黏并积聚在受热面上或炉墙上、或者粘结成块的现象称为结渣 结渣的危害：1）降低锅炉热效率。2）降低锅炉出力；3）损坏设备、造成事故,防止结渣的措施,1）防止受热面壁面附近区域温度过高 2）防止炉内生成过多还原性气体 3）做好燃料管理，保持合适煤粉细度。 4）采用不同煤种掺烧 5）做好运行监视及检修工作,
