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1、配 煤 技 术 讲 座,武建军 中国矿业大学 E-mail: 2006.8,销售部门培训,中国煤炭资源丰富，煤种齐全，储量占世界第三。据地质勘探部门报导，全国煤炭预测储量达数万亿吨，目前探明的保有储量达10,000亿吨以上。但我国煤炭储量的地区分布很不均匀，其中以华北地区的煤炭储量最多，约占全国已探明保有储量的50%左右，西北地区亦占全国储量的30%，该两地区的煤炭总储量已占全国的80%以上，储量占全国第一位的西南区还不到9%，华东区更少，只占全国的5%左右，储量最少的中南和东北两区均不到全国的3%。,一.配煤的意义 1.中国煤炭资源分布情况,按我国煤炭储量中的煤种来看，以动力用煤的比例较大，
2、占全国的70%以上，炼焦用煤不到30%。 在动力用煤中，以不粘煤和长焰煤的储量比较大，两者合占全国煤炭储量的1/4以上，且主要集中在华北和西北地区 。 在炼焦煤中，以气煤和1/3焦煤的储量比最高，几乎占全国炼焦煤资源的一半；肥煤资源最少，只占全国炼焦煤储量的1/8左右；焦煤储量相对稍多，约占全国炼焦煤的20%以上；瘦煤和贫瘦煤约占全国炼焦煤的15%。,中国煤种分布情况,2.中国煤炭分配使用情况,据统计，中国约有80%以上的商品煤量直接或间接作为燃料使用，10%以上作为炼焦用煤，化肥和其它工业用煤以及出口煤总计不到10%。,3.神火煤电涉及的煤种基本特性及其主要用途,无烟煤,无烟煤的特点是固定碳
3、高，挥发分低，纯煤真密度高达1.351.90，无粘结性，燃点高，一般达360420左右。燃烧时冒烟少。这类煤又细分为01号（年老）、02号（典型）和03号（年轻）三个小类。 无烟煤主要供民用和作合成氨造气的原料；低灰、低硫，且质软易磨的无烟煤，不仅是理想的高炉喷吹和烧结铁矿石用的还原剂与燃料，而且还可以作制造各种碳素材料如碳电极、炭块，活性炭、滤料等原料；某些无烟煤制成的航空用型煤还可用于飞机发动机和车辆马达的保温。,贫煤,贫煤是烟煤中变质程度最高的一小类煤、不粘结或呈现微弱的粘结在层状焦炉中不结焦。发热量比无烟煤高，燃烧时火焰短，耐烧，但燃点也较高，仅次于无烟煤，一般在350360左右。主要
4、作为电厂燃料，尤其是与高挥发分煤配合燃烧时更能充发挥其热值高又耐烧的优点。一般也可作民用及工业锅炉的燃料。,贫瘦煤 贫瘦煤是炼焦煤中变质程度最高的一种，其特点是挥发分较低，但其粘结性仅次于典型瘦煤。单独炼焦时，生成的粉焦多；在配煤炼焦时配入较少比例时也能起到瘦煤的瘦化作用，对提高焦炭的块度起到良好的作用。这类煤也是发电、机车、民用及工业炉窑的燃料。,瘦煤 瘦煤是具有中等粘结性的低挥发分炼焦煤。炼焦过程中能产生相当数量的胶质体，Y值一般在610mm左右。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度较好的焦炭，但其耐磨强度较差，其作为配煤炼焦使用较好。高硫、高灰的瘦煤一般只用电厂及锅炉燃料。,神火煤电
5、涉及的煤种基本特性及其主要用途,4.配煤的必要性,(1)动力配煤 随着各种高效率工业锅炉的开发和动力用煤数量需求的不断增加，对燃煤的性质要求日益提高，一种工业锅炉往往是以燃用性质合适的煤，才能发挥最大的燃烧效率和显著减少对环境的污染，而煤的性质又十分复杂，从以上的分析看出，某些特定性质的煤又常因受资源和地区的限制，经常不能满足某些按一定煤种而设计的燃煤锅炉的技术要求。对动力用煤可用几种不同性质的煤进行混合而得到一定特性的燃料煤，这种根据工业锅炉对煤质的特定要求，将几种不同性质的单种煤，按一定比例进行配伍而得到一种对锅炉燃烧最有利的燃料煤，就称为动力配煤。,目前，我国的工业锅炉数量已达4050万
6、台，蒸发量约80100万吨，年耗煤量达34亿吨，约占全国煤炭消耗总量的1/3左右，这些锅炉平均运行热效率只为60%65%，其中占工业锅炉总量的40%小型锅炉有不少热效率还达不到60%，每年浪费煤炭约3000多万吨，造成锅炉热效率不高，煤炭浪费的因素有多种，如锅炉设备陈旧、运行操作不当、燃煤与锅炉设计要求不符 等。,过去，一般认为工业锅炉烧什么煤都行，从而形成有什么煤就烧什么煤的概念，而过去许多锅炉的设计和生产企业，有不少是按某些烟煤的质量进行设计和生产，但实行上大量使用锅炉的用户又不可能得到与设计要求质量一致的煤炭，只能是有什么煤就烧什么煤，当发现锅炉结构与燃煤性质不适应时，就得对锅炉进行改造
7、，甚至有新买来的锅炉还未安装使用，就得改造，有的锅炉由于使用的煤炭经常变化，质量很不稳定，使司炉工人无所适从，这就必然造成锅炉燃烧效率低等情况。,针对以上问题，从70年代末到80年代初，上海、天津等一些工业锅炉比较集中的大城市就曾采用好煤次煤搭配或不同性质煤炭混合，向用户供应质量相对稳定的煤炭，这种初步的配煤办法，很受用户欢迎。到90年代全国已建成动力配煤生产线200余条，年配煤量已达20003000万吨，其中以天津、北京等大城市比较集中，这些大城市年配煤量已近1000万吨。,(2)炼焦配煤 在炼焦时采用配煤技术，一方面由于煤炭分布造成的，更重要的是，要炼出优质的焦炭，必须采用配煤技术。,各粘
8、结烟煤所得焦炭强度波动情况,由焦煤炼制的焦炭有着较高的抗碎强度，M40值平均大于75%，波动范围也较小，标准差仅4.96%；肥煤和1/3焦煤的焦炭强度M40均明显低于焦煤，但由肥煤炼制的焦炭耐磨强度M40值最低，粉焦率也最少，波动范围也最小。在主要炼焦煤中瘦煤的抗醉强度和耐磨强度最差。气肥煤的特点是粉焦率较低，但强度较差。,焦煤是一种结焦性较强的炼焦煤，挥发分（Vdaf）一般在16%28%之间。加热时能产生热稳定性很高胶质体。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少，抗碎强度和耐磨强度都很高的焦炭。但单独炼焦时膨胀压力大，有时易产生推焦困难。一般以作为配煤炼焦使用较好。,肥煤是中等挥发分及中高挥发分的强
9、粘结性炼焦煤，其挥发分多在25%35%左右。加热时能产生大量的胶质体。单得炼焦时能生成熔融性好、强度高的焦炭，耐磨强度比相同挥发分的焦煤炼出的焦炭还好。它是配煤炼焦中的基础煤。但单煤炼变时炼出的焦炭有较多的裂纹，焦根部分常有蜂焦。,1/3焦煤是中等偏高挥发分的较强粘结生炼焦煤，相当于原煤分为类中的2号肥气煤及部分2号肥焦煤，也有少量粘性较好的1号肥气煤和1号肥焦煤。它实质上是一种介于焦煤、肥煤和气煤之间的过渡煤。在单煤炼焦时能生成熔融性良好，强度较高的焦炭。焦炭的抗碎强度接近肥煤，耐磨强度则又明显地高于气肥煤和气煤。因此它既能单煤炼焦供中型高炉使用，也是良好的配煤炼焦的基础煤。在炼焦时配入量可
10、在较宽范围内波动而能获得高强度的焦炭。,气肥煤是一种挥发分和胶质体厚度都很高的强粘结性炼焦煤。有人称之为液肥煤。结焦性高于气煤而低于肥煤，胶质体强多但较稀薄（即胶质体的粘稠度小）。单煤炼焦时能产生大量和煤气和液体化学产品。它最适合于高温干馏制造城市煤气，也可用于配煤炼焦以增加化学产品的收率。这类煤的成因特殊，煤炭成分中以树皮等稳定组分较多，且多形成于晚二叠世乐平统。,气煤是一种变质程度较低，挥发分较高的煤焦煤，结焦性较强，加热时能产生较高的煤气和较多的焦油。胶质体的热稳定性较差，也能单独结焦。但焦炭的抗碎强度和耐磨强度多低于其它炼焦用煤牌号。焦炭多呈细长条而易碎，并有较多的纵裂纹。一般在配煤炼
11、焦时多配入气煤后可增多煤气和化学产品的产率。有的气煤也可单独高温干馏来制造城市煤气。,1/2中粘煤相当于原分类中的一部分1号肥焦煤和1号肥煤以及粘结性较好的一些弱粘煤，因而它也是一种过渡煤。但这类煤的储量和产量不多。它是挥发分变化范围较宽、中等粘结性的炼焦煤。其中有一部分煤在单煤炼焦时能结成一定强度的焦炭，故要作为配煤炼焦的原料。但单煤炼焦时的焦炭强度差，粉焦率高。故主要可作为气化或动力用煤。我国目前尚未发现单独生产1/2中粘煤的矿井。,所以配煤炼焦有以下意义： 节约优质结焦煤，扩大炼焦煤源 充分利用各单种煤的结焦特性，改善焦炭质量 在保证焦炭质量的前提下，增加炼焦化学产品的产率和煤气的发生量
12、 对延长焦炉的炉龄和对焦炉操作有利,煤炭作为燃料使用，一般都应按照就地取材，就近使用的方针，充分利用当地的煤炭资源，特别是一些低质煤和小窑煤都要充分利用，但这些煤往往因为质量较差和质量不稳定，造成使用困难，也使锅炉热效率大大降低，采用动力配煤可以使用户得到质量稳定的煤炭，即使煤炭质量差些，如能保证煤质稳定，用户也可通过改造锅炉和提高司炉工人的操作技术，掌握燃用一定质量煤炭的最佳条件，使质量较差的煤也能充分发挥其作用，使煤的利用效率和锅炉热效率得到提高。另外，在进行配煤时还中使煤中块末分开，将块煤以较高价格供给需用块煤的用户以提高经济效益，这样即可实现煤炭的就近使用，节约运力，物尽其用，使煤炭得
13、到合理的利用。,二.动力配煤技术,现代工业锅炉燃烧方式各异，设计制造差别甚大，不同的燃烧方式对煤质也有不同的技术要求。锅炉燃烧方式主要分为三大类： 层状燃烧、 室式悬浮燃烧 沸腾燃烧,1.工业锅炉对煤质的要求,(1)室式悬浮燃烧 室式悬浮燃烧是指燃料在无炉排的火室内悬浮燃烧方式，这种燃烧方式只能燃烧用煤粉或液体和气体燃料，燃烧时，燃料以空气为载体，从喷嘴喷入火室内燃烧，如煤粉炉、油炉、气炉都属这种方式，如电站的大型煤粉炉，要求煤粉磨得很细（2050m），对煤质要求不太严格，这类锅炉需煤量大，炉型设计针对性强，燃煤多是定点供应，一般不需采用动力配煤。,(1)室式悬浮燃烧 室式悬浮燃烧是指燃料在无
14、炉排的火室内悬浮燃烧方式，这种燃烧方式只能燃烧用煤粉或液体和气体燃料，燃烧时，燃料以空气为载体，从喷嘴喷入火室内燃烧，如煤粉炉、油炉、气炉都属这种方式，如电站的大型煤粉炉，要求煤粉磨得很细（2050m），对煤质要求不太严格，这类锅炉需煤量大，炉型设计针对性强，燃煤多是定点供应，一般不需采用动力配煤。,(2)沸腾燃烧 沸腾燃烧是将燃料布置在布风板（即流化床）上，由强风吹到沸腾状态下的燃烧方式。这种燃烧方式主要用于燃用低质煤，它可以单独烧用高灰分、低挥发分、低热值和水分较高的劣质煤和煤矸石，由于这种燃烧方式可在燃煤中加入脱硫剂（如石灰石等）使煤中硫固定在灰渣中起到脱硫的效果，故高硫煤也可使用，这种
15、燃烧方式所用的煤多为低质煤（4500千卡/kg4800千卡/kg），但要破碎到8mm以下才能使用。,(3)层状燃烧 层状燃烧是指燃料在炉排上以固定不动或沿炉排表面移动，但不离开炉排，空气通过炉排与燃料接触进行燃烧的方式。这种燃烧方式只能燃用固体燃料如煤、煤矸石等，使用层状燃烧的有手烧炉、链条炉、往复炉等。动力配煤主要是针对这种燃烧方式的锅炉。,现仅就采用层燃方式的工业锅炉对煤质的要求及煤质对锅炉燃烧及运行的影响简述于下： 1）水分：煤的水分对于层燃锅炉运行是有利用有弊，适当的外在水分可将煤粉粘合在一起，防止煤粉的飞扬和下漏，减少煤在使用中的损失，在燃烧中水分蒸发后，要使煤层疏松，孔隙增加，使通
16、风均匀，有利于煤的燃烧，但水分过多，煤的发热量降低，而且因吸热带走热量，使炉温降低，同时还要加大排烟热损失，使锅炉效率降低。一般认为，煤的外在水分应根据煤的粉末含量而定，如煤粉过多，外加水量就应多些，当6mm的煤粉含量在20%40%时，添加外水量以6%8%为宜。,2）灰分：由于灰分在煤燃烧时因分解吸热使煤难于着火和使炉温降低，灰分在煤燃烧中还能形成灰壳，使煤难以燃尽，因此燃用高灰分煤，锅炉热效率普遍降低。如对燃用发热量较高的烟煤时，灰分与锅炉热效率相关的经验公式为： = 80+0.17Aar-0.017(Aar)2/% 式中 锅炉热效率，%； Aar燃煤收到基灰分，%。 当煤中灰分为10%时，其热效率最高可达设计能力的80%；当灰分为20%时，热效率降为76.6%；如灰分为40%，热效率降为59.6%；如灰分为50%，以无相应的强化燃烧措施，热效率就降为46%。但当灰分过低时，在燃烧中又可能因剩下的灰渣难以覆盖炉排，以致烧坏炉排而影响锅炉的正常运行。,3）挥
