煤粉和煤粉制备

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1、1煤粉和煤粉制备6.1 煤粉和煤粉制备煤粉和煤粉制备6.1.1 煤粉 大型火电厂仍然以煤粉锅炉为主，煤粉和原煤具有许多不同之处，了解煤粉的特点对 做好燃烧工作是很重要的。 6.1.1.1 煤粉的流动性 煤粉是由不规则形状的微细颗粒所组成的，通常所说的煤粉尺寸是用它的直径表示的，其中以 2050um 的颗粒居多。与其他的颗粒群体不同的是，煤粉由于在制粉系统中被干燥， 其水分一般为（0.51.0）Mad，因此干燥的煤粉具有很强的吸附空气的能力，从而具有很 好的流动性（又称松散性） 。像流体一样，很容易同气体混合成为气粉混合物，便于在管内 输送。刚刚磨出来的煤粉是松散的，轻轻堆放时，自然堆积角仅为

2、2500-3000，自然堆积密 度约为 700kg/m3,在煤粉仓内堆放久了的煤粉会被压紧成块，流动性减少，其堆积密度可 增加到 800900 kg/m3。由于干燥的煤粉流动性好，可以通过很小的空隙发生煤粉自流现 象，会给锅炉运行调整操作造成一定困难，因此在制粉系统的严密性方面应予以足够重视。6.1.1.2 煤粉的自燃与爆炸性 (化学性质) 气粉混合物在制粉系统中可能由于某些原因堆积在某一死区里，当与空气中的氧长期 接触而氧化时，自身热分解，释放出挥发份和热量，使温度升高，而温度升高又会加剧煤 粉的氧化。若散热不良，会使氧化过程不断加剧，最后使温度达到煤的着火点而引起煤粉 自燃。在制粉系统中，

3、煤粉是由气体来输送的，气粉混合物遇到火花极可能造成煤粉的爆 炸。在封闭系统中，煤粉爆炸时所产生的压力可达 0.35MPa。影响煤粉爆炸的因素很多， 如挥发分含量，煤粉细度，气粉混合物的浓度、流速、温度、湿度和输送煤粉的气体中氧 的比例以及制粉系统设计不合理等。 （1）含挥发分多的煤粉容易爆炸，当 Vdaf10%时（无烟煤） ，则无爆炸危险。 （2）煤粉越细，越容易自燃或爆炸，因此对于挥发份含量高的煤不宜磨得太细。当 煤粉的颗粒大于 100um 时几乎不会发生爆炸，因而制粉系统在运行时，应根据煤种的不同， 调节煤粉细度。 （3）煤粉在空气中的浓度为 1.22.0kg/m3时，爆炸的可能性最大；大

4、于或小于该 浓度时，爆炸的可能性较小。实际制粉系统在运行时很难避开这一危险浓度。 （4）输送煤粉的气体中氧的比例越大，越容易爆炸，所以对于易爆炸的煤粉，可以 采用在输送介质中掺入惰性气体（一般是掺烟气）的方法来降低含氧量，以防止煤粉爆炸。（5）气粉混合物的温度越高，越易爆炸；低于一定温度，则无爆炸的危险。制粉 系统运行时，应严格控制磨煤机出口气粉混合物的温度。煤粉的水分往往反映在磨煤机出 口风温上，对不同煤种，应控制适当的出口风温。对于褐煤和烟煤，当煤粉水分稍大于固 有水分时，一般没有爆炸危险。在实际运行中，应根据不同的煤种选取磨煤机出口气粉混 合物的温度（值得指出的是：运行中磨煤机出口温度升

5、高不一定就会发生煤粉自燃爆炸） 如表 6-1 所示。2表 6-1 磨煤机出口气粉混合物的温度 （）储 仓 式 直 吹 式 煤 种Mad 25%Mad 25% 非竖井磨 竖井磨褐 煤70 80 80 100 烟 煤70 80 80 130 贫 煤130 130 130 无烟煤 不限 不限 不限 （6）制粉系统中的煤粉管道在安装时应具有一定的倾斜角，尽量不要水平管道，无死 角，气粉混合物的流速不应太低，在煤粉气流管道中，减少节流沉积以防止煤粉积存自燃 而引起爆炸。采用 CO 检测装置预报煤粉自燃和爆炸。 6.1.1.3 煤粉的细度及均匀性 1.煤粉细度的定义 煤粉的粗细程度用煤粉细度 Rx表示，用

6、一组由细金属丝编织的、具有小孔的筛子进行 筛分测定。X表示筛孔的内边宽度，Rx是将煤粉试样在孔径为 x 的筛子上筛分后，筛子上面 的剩余量占筛分煤粉试样总量的百分数。计算结果实质上是粗度，我国习惯用它表示细度。 可由式（3-1）计算，即Rx （3-1）%100baa 式中 a、b 留在筛子上和通过筛孔的煤粉质量 筛分余量 a 越大，Rx就越大，则煤粉越粗。目前，国内电厂采用的筛子规格及煤粉细 度的表示方法如表 6-2 所示。表 6-2 筛子规格筛号（每厘米长的孔数）10 30 50 70 80 100 孔径（筛孔内边长） （um）600 200 150 90 75 65 煤粉细度表示R600

7、R200 R120 R90 R75 R65 通常进行煤粉的全筛分分析时，需用 5 只筛子叠在一起筛分，如一般选用孔径为 75、90、100、150 和 200um 的筛子。电厂中常用 R90和 R200，R90表示在孔径大于或等于 90um 的所有筛子上的筛余量百分数的总和。 2.煤粉的颗粒组成特性及均匀性 煤粉是一种宽筛分组成，理论上可以包括含有最大粒径以下任意大小的煤粉。用全筛 分得到的曲线 Rx=f（x）称为煤粉颗粒组成特性曲线，也称粒度分布特性，它既可直观比较 煤粉的粗细，也可表示煤粉的均匀程度。煤粉的颗粒分布特性可用破碎公式表示，即Rx =100（3-2）nbxe式中 Rx 孔径为

8、x 的筛子上的全筛余量百分数，%b 细度系数n 均匀性指数 若已知 R90和 R200，可由式（3-2）导出 n，b 的计算式，即3（3-3）90200lgR100lglnR100lgln n90200 b （3-4）90nR100ln901由此可知，只要测得两种孔径筛子上的筛余量，即可求得 n 和 b，然后利用式（3-2） 求得任一孔径筛子上的筛余量 Rx。n 表征煤粉颗粒的均匀程度，由式（3-3）知，n 为正值。 当 R90一定时，n 越大，则 R200越小，即大于 200um 的颗粒较少。当 R200一定时，n 越大， 则 R90越大，即小于 90um 的颗粒较少。也就是说，该煤粉大于

9、200um 和小于 90um 的颗粒 都较少。由此可知，n 值越大，煤粉粒度分布越均匀；反之，n 值越小，则过粗和过细的煤 粉越多，粒度分布越不均匀。而 b 值表示煤粉的粗细。由式（3-4）知，在 n 值一定时，煤 粉越粗，R90越大，则 b 值越小。反之，b 值大，R90小，煤粉细。煤粉的均匀性主要取决于 制粉系统和磨煤机及粗粉分离器的型式。一般 n0.81.2，在运行中不容易通过调整来改 变煤粉的均匀性。 3.煤粉经济细度 众所周知，煤粉越细，着火燃烧越迅速，锅炉不完全燃烧损失愈小，相应锅炉效率提 高（如果锅炉保持在煤粉经济细度下运行，则每台 600MW 的锅炉每年可节省几亿吨煤） ， 但

10、对于制粉设备，磨煤消耗的电能增加，金属的磨损量增大。反之，煤粉较粗，磨煤电耗 及金属磨损减少，但锅炉不完全燃烧损失增加。把锅炉不完全燃烧损失、磨煤电耗及金属 磨损的总和为最小的煤粉细度称为煤粉经济细度。煤粉经济细度的确定原理见图 6-1。图 6-1 煤粉经济细度的确定原理 q4固体不完全燃烧热损失；qm磨煤机运行费用；q总费用 煤粉经济细度通过锅炉燃烧试验确定，即在不同煤粉细度下，测量锅炉的热效率，磨 煤电耗及金属磨损量，寻找最经济工况时的煤粉细度。影响煤粉经济细度的因素有煤和煤 粉的品质以及燃烧方式等。如燃烧挥发分高的煤，煤粉可粗些；制粉系统磨制的煤粉均匀 性指数大，引起固体不完全燃烧损失的

11、大颗粒就少，煤粉的平均粒度可以大些；若炉膛的 燃烧热强度大，则进入炉内的煤粉易于着火，有利于燃烧和燃尽，允许煤粉粗些。 6.1.1.4 煤粉细度对锅炉运行的影响 对于发电厂煤粉锅炉来讲，煤粉细度不但对运行经济性影响较大，而且对锅炉安全运4行也有重要影响，特别是燃用贫煤和无烟煤的锅炉，煤粉细度的影响更为重要。由于煤粉 变粗所引起的危害是很大的，如锅炉灭火、结焦、高温腐蚀、再热器超温爆管、尾部受热 面的磨损以及燃烧效率低等一系列问题都与煤粉细度有直接的关系，然而这一重要因素却 往往得不到重视。 目前，煤粉粗是各电厂较普遍存在的问题。锅炉大多燃用贫煤和无烟煤，采用四角切 圆燃烧，由于这种燃烧方式的特

12、点，当煤粉颗粒较大时，煤粉在离开燃烧器区时很难及时 着火，使火焰中心上移，难于实现完全燃烧，加之有时后期混合较差，从而导致飞灰含碳 量增加。煤粉气流四角喷入后形成强烈的旋转气流，大颗粒的炭粒甩向炉膛的四壁，靠近 水冷壁，使水冷壁附近产生强烈的还原性气氛，发生高温腐蚀的机会大大增加。燃烧灰熔 点低的煤种时，还可能出现结焦现象。由于煤粉粗，大大推迟了着火和燃尽。试验表明， 随煤粉细度的增加，炉膛火焰中心明显上移，这就使得炉膛出口烟温升高，烟温偏差增大， 易出现爆管现象。 造成煤粉粗的原因可分析如下：磨煤机本身的问题以及检修质量问题，使得制粉系 统降低煤粉细度相当困难。磨煤机密封系统不良，磨煤机出入

13、口差压较小（一般在 1500-2000Pa） ，给煤量小，一旦增加给煤量就会出现磨煤机冒粉现象，致使制粉系统出力严重不 足，满负荷时需要整套磨煤机连续运行。如果想降低煤粉细度，就会导致粉位降低，影响 负荷。磨煤机的钢球装载量和不同直径的钢球配比以及钢球质量也是影响煤粉细度的重 要因素。每台磨煤机都有其最佳装球量（最佳装球量通过试验测定） ，应定期补充钢球，以 防止钢球过少而影响其出力。磨煤机中加装不同直径的钢球是为了保持其钢球的充满度， 以保证最佳的研磨效果。粗粉分离器是影响煤粉细度的重要设备，同时也是出现问题较 多的设备。目前，粗粉分离器的磨损是一个相当严重的问题，为了防止磨损，许多电厂都

14、在粗粉分离器内部加装了防磨材料，一般都在内外套筒的外壁和内壁加装了 50mm 厚的防 磨材料。这样磨损问题得到了缓解，但同时也带来了其他问题，粗粉分离器的通流面积减 小，气流流动状态紊乱，破坏了原设计工况，使得分离效果变差，出力不足，粗粉分离器 效率降低。另外粗粉分离器还存在其他一些常见问题，如检修入孔门漏风、粗粉分离器折 向挡板外部无刻度、内外开度不一致、挡板活动不灵活、粗粉分离器挡板局部磨损严重、 折向挡板两侧空隙太大等，这些常见问题都影响着煤粉细度的调整。制粉风量对煤粉细 度的影响相当明显，制粉风量增大，制粉系统出力增加，煤粉变粗。有时运行人员不能及 时调整制粉风量，致使制粉风量过大，煤

15、粉很粗。煤质是影响煤粉细度的重要因素，煤 的可磨系数以及灰分含量的不同，都将影响制粉系统的出力以及煤粉细度。有时运行人员 不能根据煤质的变化来调整制粉系统的通风量，也会影响煤粉细度。人为因素也是造成煤 粉粗的重要原因，煤粉细度对设备及运行的影响往往不能立即体现出来，所以其重要性常 常得不到重视，目前采用的人工检测煤粉细度很难保证及时按规定取样、化验、调整。6.2 燃料设备集中控制燃料设备集中控制6.2.1 输煤系统集中控制 6.2.1.1 概述 输煤系统是将燃煤通过从铁路输送系统或码头输送系统送入火力发电厂后，通过不同 的方式和途径送到锅炉原煤斗的全过程的统称，这一过程包括完成燃煤的卸、储、运

16、等一 系列环节。火力发电厂不断向高参数大容量发展，容量在百万千瓦以上的电厂不断增多， 一座大型的燃煤火力发电厂一昼夜的燃煤量数以万吨计，输煤系统用过去简单的现场常规 就地操作控制方式已远不能适应生产的要求。为此，输煤系统除了应配备大型的自动化水5平较高的输煤机械设备外，还要有先进可靠的自动控制系统，以确保设备的安全运行，改 善工作人员的工作条件和减轻劳动强度，提高输煤的劳动生产率。 6.2.1.2 输煤电气控制系统作业程序 （一）输煤电气控制系统设备组成 火力发电厂的输煤系统按生产流程可将输煤设备分为卸煤设备、输煤设备、碎煤设备、 配煤设备和辅助设备等几大类，在这几类设备里也分别包含了机械设备和电气设备。为了 安全、可靠