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1、安徽海螺川崎工程有限公司 煤粉炉主要结构及工作原理介绍 工程部 二零一三年十月七日 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤粉炉主要结构及工作原理介绍 一煤的化学成分及其性质 二煤粉炉的结构 三煤粉炉的工作原理 四煤粉炉的特点 五煤粉炉的操作运行注意事项 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 一、煤的化学成分及其性质 1、煤的化学成分 （1）燃料的元素分析成分：C、H、O、N、S、A、M 碳（C） 燃料中主要的可燃成分。1kg碳完全燃烧时可释放33900kJ的热量。 含碳量高的煤，发热量也高。但碳的着火点也高，所以含碳量高的 煤着火和燃烧均较困难。煤的含碳量随地质年代增长而增加
2、。煤的 含碳量约为可燃成分总量的3090之间。 氢（H） 燃料中重要的可燃成分。 1kg氢完全燃烧时可释放125600kJ的热量 。氢极易着火燃烧，含氢量高的燃料，不仅发热量高，而且容易着 火燃烧。煤中氢的含量只有24左右。地质年代愈久的煤，含氢 量愈少。 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤的化学成分及其性质 硫（S） 固体燃料中的硫包括三种形态，即有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前 两种硫能参加燃烧，称为可燃硫，后一种硫不参加燃烧，算在灰分中 。可燃硫虽然能够燃烧，但其放热量很少，仅为9050kJ/kg。硫的燃 烧产物二氧化硫和三氧化硫气体部分愈烟气中的水蒸气结合生成亚硫 酸及硫酸
3、，会对锅炉低温受热面产生腐蚀，另一部分随烟气排入大气 中，会污染环境。所以燃料中的硫是一种有害成分。 氧（O）和氮（N） 燃料中的不可燃成分。其存在使得燃料中的可燃成分相对减少，使燃 烧放出的热量降低。 氧的含量随燃料地质年代的增长而降低，氧在无烟煤中仅有13， 在泥煤中最高可达35。 氮是一种有害元素。煤燃烧时，部分氮与氧化合生成有害气体，污染 大气。氮在煤中的含量占可燃成分的0.52.5。 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤的化学成分及其性质 水分（M） 燃料中的主要杂质。由于它的存在，不仅使燃料中可燃元素相对减 少，发热量降低，而且燃料燃烧时水分汽化还要吸收热量，使炉膛 温
4、度降低，燃烧着火困难，排烟带走的热损失增加，同时还可能加 剧尾部低温受热面的低温腐蚀和堵灰。 煤中的水分由外水分和内水分两部分组成。内水分是凝聚或吸附在 煤炭内部毛细孔中的水分，也称固有水分。内水分要将煤加热到 105左右并持续一段时间才能除去。外水分是煤炭在开采、贮运过 程中受外界影响而吸附或凝聚在煤炭颗粒表面的水分，它可以通过 自然干燥除去。 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤的化学成分及其性质 灰分（A） 灰分是燃料中不可燃的固体矿物杂质。它不仅使固体燃料的发热 量降低，燃烧困难，而且增加运煤、出灰的工作量和运输费用。 此外，灰分中一部分飞灰在锅炉中随烟气流动，造成受热面和
5、引 风机磨损，排入大气污染环境。若灰的熔点过低，会造成炉排和 受热面结渣，影响传热和正常燃烧。固体燃料中灰分含量变化很 大，一般为550。液体燃料中灰分很少，在0.1以下。气体 燃料基本不含灰分。 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤的化学成分及其性质 （2）燃料成分分析基准 固体燃料和液体燃料的组成成分均用质量分数来表示： C + H + O + N + S + M + A = 100% 四种分析基：收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基 收到基 用准备燃烧的燃料成分总量为基准进行分析得出的各种成分，称为 收到基成分（旧标准称为应用基成分）。其组成为： Car + Har + O
6、ar + Nar + Sar + Mar + Aar = 100 % 空气干燥基 用经自然风干除去水分的燃料成分总量为基准进行分析得出的成分， 称为空气干燥基成分（旧标准为分析基），其组成为： Cad + Had + Oad + Nad + Sad + Mad + Aad = 100 % 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤的化学成分及其性质 干燥基 以烘干除去全部水分的燃料成分总量为基准分析得出的各种成分称为 干燥基成分，其组成为： Cd + Hd + Od + Nd + Sd + Ad = 100 % 干燥无灰基 以除去水分和灰分的燃料成分总量为基准分析得出的成分称为干燥无 灰
7、基成分（旧标准为可燃基），其组成为： Cdaf + Hdaf + Odaf + Ndaf + Sdaf = 100 % 干燥无灰基因无水、无灰，故其剩下的成分便不收水分、灰分的影响， 是表示C、H、O、N、S成分百分数最稳定的基准，可作为燃料分类 的依据。 所用的基准不同，同一种燃料的同一成分的百分含量结果是不一样的。 燃料的各种基准之间可以互相换算。 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤的化学成分及其性质 2、煤的工业分析 通过煤的元素分析可以测得煤的各种元素成分含量。但进行元素分析需 要比较复杂的仪器和较高的技术，一般单位没有条件进行这项工作。工 业分析则比较简单，一般情况下常
8、采用工业分析法。 （1）煤的工业分析 煤的工业分析是测定煤的水分（M）、挥发分（V）、固定碳（V）、和 灰分（A）的含量，用以表明煤的某些燃烧特性。 在煤的着火、燃烧过程中，煤中各种成分的变化情况为：将煤加热到一 定温度时，首先水分（M）被蒸发出来，接着再加热，煤中的H、O、N、 S及部分C所组成的有机化合物便分解，变成气体挥发出来，这些气体称 为挥发分（V），挥发分析出后，剩下的是焦炭，焦炭就是固定碳（C） 和灰分（A）。再将焦炭加热灼烧至其质量不发生变化时取出冷却，剩 余部分即灰分（A）。 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤的化学成分及其性质 （2）燃料的发热量 定义 燃料的
9、发热量是指1kg燃料（气体燃料为1m3）完全燃烧时所放 出的热量，单位为kJ/kg（或kJ/Nm3）。 燃料的发热量分为高位发热量和低位发热量。 高位发热量（Qgr）： 燃料完全燃烧时放出的全部热量。它包含燃料燃烧时产生的水 蒸气的汽化潜热，即认为烟气中的水蒸气完全凝结成水并放出 汽化潜热。但是，锅炉实际运行时，烟气离开锅炉时还具有 130180的温度，烟气中的水蒸气不可能凝结成水而放出汽 化潜热，故锅炉实际能利用的热量不包括水蒸气的汽化潜热。 低位发热量（Qnet）： 从高位发热量中扣除水蒸气汽化潜热后的发热量。 实际工程中常用收到基低位发热量Qar，net。 安徽海螺川崎工程有限公司 工程
10、部-电厂项目组 煤的化学成分及其性质 3、煤的分类 （1）煤的分类 采用表征煤的煤化程度的参数，即干燥无灰基挥发分Vdaf作为分类依 据，将煤分为无烟煤、烟煤、贫煤、褐煤四类。 （2）标准煤 收到基低位发热量等于29308kJ/kg（7000kcal/kg）的煤。 不同情况下的锅炉耗煤量可通过下式换算成标准煤耗量： 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤的化学成分及其性质 4、燃料的燃烧计算 燃料的燃烧计算包括：确定燃料燃烧所需的空气量及生成的烟气量。 燃料燃烧所需的空气量是组织炉内燃烧，选用送风机并确定送风机 管道尺寸的依据；燃烧生成的烟气量是选择引风机、确定烟道尺寸 的依据。 （
11、1）燃料燃烧所需空气量 理论空气量 当1kg收到基燃料中可燃成分完全燃烧，烟气中又无剩余氧存在时， 这种理想情况下燃烧所需的空气量称为理论空气量。 燃料燃烧所需的理论空气量等于燃料中个可燃元素完全燃烧所需空 气量的总和减去燃料自身所含氧气的折算量。 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤的化学成分及其性质 实际空气量 在锅炉实际运行时，由于锅炉燃烧技术条件的限制，不可能做到空气 与燃料理想的混合。为使燃料尽可能的燃尽（完全燃烧），实际供给 的空气量要比计算出的理论空气量多。 实际空气量与理论空气量之差称为过量空气（V），而实际空气量 与理论空气量的比值称为过量空气系数（）。 过量空气
12、系数是锅炉运行的重要指标之一。其值偏低时，不能保证完 全燃烧，其值偏大时，不参与燃烧的大量冷空气进入炉内吸热，并随 烟气排入大气而带走热量，使热损失增大，同时使风机耗电量增加。 因此，锅炉运行中应确定合理的过量空气系数，既使燃料完全燃烧， 又使各项热损失最小。 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤的化学成分及其性质 （2）燃料燃烧产生的烟气量 烟气组成成分 完全燃烧：CO2、SO2、N2、O2、H2O 不完全燃烧：除上述成分外，还有CO、微量的CH4和H等（可忽略） （3）漏风系数 锅炉运行时，炉中处于负压工作状态，炉外冷空气从炉墙、门孔几个 受热面贯穿墙处漏入炉内，使炉内过量空气
13、系数随烟气流程逐渐增大。 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤的化学成分及其性质 5、锅炉的烟气分析 （1）烟气分析的目的 燃料燃烧所产生的烟气的成分及含量直接反映了炉内的燃烧工况，为 了验证和判断锅炉实际的运行工况，需要对正在运行的锅炉进行烟气成分 分析。通过计算求出烟气量和过量空气系数，借以判别燃烧工况的好坏和 漏风情况，以便进行燃烧调整和采取相应的改进措施，提过锅炉运行的经 济性。 烟气分析方法有多种：化学吸收法、电气测量法、色谱分析法等。目 前在锅炉房现场广泛采用的是奥氏烟气分析仪，其原理是利用化学药剂对 气体选择性吸收的特性。 （2）烟气分析结果的应用 根据烟气分析所得的
14、结果和燃料的元素分析成分，计算锅炉的烟气量、 烟气中的CO含量、过量空气系数。 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 二、煤粉炉的结构 1、煤粉制备系统 2、炉膛 3、煤粉燃烧器 4、锅炉受热面 5、辅助设备 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤粉炉的结构 一、煤粉制备系统 1、磨煤机 （1）低速磨煤机：转速为15- 25r/min，如筒式钢球磨煤机。工作原理：筒 体旋转时，筒内钢球和煤一起在离心力和摩擦力作用下被提升到一定高度 ，在重力作用下跌落，筒内的煤受到下落钢球的撞击作用，以及钢球与钢 球和钢球与护甲之间的挤压和研磨作用而被破碎，磨成煤粉。磨好的煤粉 由干燥剂带出筒
15、体。 优点：1)适合磨制无烟煤； 2）可磨制磨损指数大于3.5的煤； 3）对煤中 的杂质如铁块、木块和石块不敏感； 4）能磨制高水分煤； 5)结构简单， 故障少，运行安全可靠。 缺点：设备庞大、投资多、运行电耗大、占地面积大、金属磨损量大、噪 声大。 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤粉炉的结构 （2）中速磨煤机：转速为50- 300r/min，如中速平盘磨煤机（MPS)、中速 环球式磨煤机(E型）、碗式磨煤机（RP型）。 工作原理：原煤在两个研磨部件的表面之间，在压紧力的作用下受到挤压 和研磨而被粉碎成煤粉。 优点：启动迅速、调节灵活、电耗低、金属磨损量少。 缺点：对原煤带入的
16、石块、铁块、木块敏感性强，易引起振动和部件损坏； 结构复杂，运行和检修的技术水平要求高；当煤的水分过高时，容易将煤 粉压成饼状，影响磨煤出力。 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤粉炉的结构 （3）高速磨煤机：转速为750- 1500r/min，如风扇式磨煤机、锤击式磨 煤机。风扇式磨煤机大多用于燃用褐煤的锅炉。其结构与风机相类似， 由叶轮和蜗壳组成。叶片高速旋转对煤粒进行破碎，研磨。 其缺点是叶轮、叶片磨损严重，检修周期短。 其优点是结构简单、尺寸小、金属消耗量少。 国内燃煤电厂应用较多的是筒式钢球磨煤机、中速磨煤机、风扇式磨煤 机。 安徽海螺川崎工程有限公司 工程部-电厂项目组 煤粉炉的结构 2、煤粉输送 （1）直吹式输送系统：磨煤机磨制的煤粉全部直接送入炉膛内燃烧。 运行中制粉量在任何时刻均等于锅炉的燃料消耗量。就是说，制粉 量是随锅炉负荷变化而变化的。制粉系统的工作情况直接影响锅炉 的运行工况。直吹式制粉系统大多配用中速或高速磨煤机。 （2）中间储仓式输送系统：经磨煤机磨制好的煤粉经粗、细粉分离 器
