电站锅炉_第3章_煤粉制备及其系统_20140507.

第三章煤粉制备及其系统授课老师：方庆艳副教授办公室：煤燃烧国家重点实验室206电话：[phone]E-mail:[e-mail]煤粉的特性及品质磨煤机和制粉系统的选择钢球磨及制粉系统中速磨煤机及制粉系统风扇磨及制粉系统制粉系统的其它部件第三章煤粉制备及其系统锅炉主要系统制粉和燃烧系统:原煤仓、磨煤机、煤粉分离器以及相应的煤粉输送设备（送风机）及管路、燃烧器、炉膛电站锅炉系统烟风系统:送风机、引风机、排粉风机、脱硫除尘装置和烟囱等设备.汽水系统:水作为锅炉的传热介质在锅炉内由给水变成过热蒸汽的过程所流经的设备及系统.制粉和燃烧系统制粉和燃烧系统1—煤斗；2—给煤机；3—磨煤机；4—空气预热器；5—排粉风机；6—燃烧器；7—炉膛；16—送风机；煤仓锅炉系统示意图磨煤机给煤机制粉系统的任务煤粉制备系统的基本任务现代电站锅炉采用煤粉燃烧；煤磨成煤粉后，燃烧反应表面积大大增大，使燃烧反应加快，具有较高的燃烧效率。将原煤磨制成合格的煤粉（包括颗粒尺寸和煤粉水分）与煤粉燃烧器相配合，实现干燥风量，磨煤风量与一次风量之间的匹配和协调。煤粉的特性及制粉系统与设备的选择直接关系到锅炉运行的安全性和经济性。煤粉的特性及品质形状很不规则，尺寸小于500µm的煤粒和灰粒组成。大部分为20~60µm。由于煤粉颗粒小，比表面积大，能吸附大量空气，所以煤粉的堆积角很小，有很好的流动性，可采用气力方便地在管内输送。自燃：极易缓慢氧化，使煤粉温度升高，当达到着火温度时，便引起自燃。爆炸：煤粉和空气的混合物在适当的浓度和温度下会发生爆炸；爆炸条件由煤的挥发分含量、煤粉细度、煤粉浓度和温度等决定；无烟煤煤粉，或者煤粉的颗粒尺寸大于200µm时几乎不会爆炸；烟煤浓度0.25~3kg/kg空气，温度70～130℃，有火源，会爆炸。一般特性煤场自燃煤粉的特性及品质筛号68123040607080100孔径(µm)1000750500200150100907560煤粉细度符号R1R750R500R200R150R100R90R75R60表3-1常用筛子规格及煤粉细度表示方法煤粉的细度Rx:用来表示煤粉的粗细程度。用标准筛子筛分一定量的煤粉试样，筛子上煤粉的剩余量占煤样总重量的质量百分比，用Rx表示X--筛孔孔径，μmRx--越小，则煤粉越细),%/(100baaRx煤粉的特性及品质煤粉经济细度：使得锅炉不完全燃烧损失、磨煤电耗及金属磨损的总和为最小时的煤粉细度。影响因素：煤和煤粉的煤质特性、燃烧方式等。如挥发分较高，煤粉可粗些；燃烧热强度大，煤粉可粗些。煤粉越细不完全燃烧损失越小磨煤电耗、金属磨损越大煤粉越粗不完全燃烧损失越大磨煤电耗、金属磨损越小平衡点煤粉经济细度煤粉的特性及品质n—均匀性系数，磨煤机和分离器的型式以及运行工况。9040.8zjdafRnV实际运行的经济细度：对于不同的燃烧设备和不同的煤种，应通过燃烧调整试验来确定。经济细度推荐公式：当R90一定时，n值越大，则R200越小，煤粉中过粗的煤粉较少；当R200一定时，n值越大，则R90越大，煤粉中过细的煤粉较少。n值越大，煤粉中过粗和过细的煤粉均较少，即煤粉粒度分布较均匀。n取决于磨煤机和粗粉分离器的型式，一般取n=0.8～1.2。煤粉的特性及品质颗粒组成特性：煤粉是一种宽筛分组成，理论上可以包含有最大粒径以下任意大小的煤粉。煤粉颗粒组成特性曲线是用全筛分得到的曲线Rx=f(x)，也称粒度分布特性。90200lg100lnlg100lnlg90200RRn100exp()nxRbxn--均匀性指数:表征煤粉颗粒的均匀程度90100ln901Rbnb--细度系数：煤粉的粗细破碎公式（Rosin-Rammler公式）n值一定,煤粉越粗，R90越大，b越小；反之，煤粉越细，R90越小，b越大。煤粉的特性及品质煤粉粒径分析传统方法：筛分法煤粉的特性及品质粒度(*m.)%01001020304050607080901000.010.11.010.0100.01000.0粒度(*m.)%01001020304050607080901000.010.11.010.0100.01000.0两种煤粉颗粒粒径分布激光粒度分析仪煤粉的特性及品质煤粉的水分:对煤粉流动性与爆炸性有较大的影响水分太高，流动性差，输送困难，且易引起粉仓搭桥，影响着火和燃烧。水分太低，易引起自燃或爆炸，同时干燥耗能增加磨煤机出口的煤粉水分与磨煤机出口的煤粉细度及煤粉温度有关煤粉最终水分:可靠的数值应该通过试验或参照同类机组运行数据确定。烟煤约等于Mad，无烟煤约等于0.5Mad，褐煤约等于从Mad+8。煤粉水分可磨性系数:表示磨煤机将煤磨成一定细度煤粉的难易程度煤粉的特性及品质BTИ可磨性系数Kkm(全苏热工研究所):风干状态下将质量相等的标准煤和试验煤由相同的粒度磨制成相同的细度时，消耗的能量之比.认为Kkm1.2的煤为难磨的煤，Kkm1.5的煤为易磨的煤。哈氏可磨性指数HGI(欧美):国标采用哈德格罗夫法（Hardgrove法），使用哈氏可磨性试验仪测定；我国的动力煤一般在25~129；HGI62为难磨煤，HGI86为易磨煤哈氏可磨指数和BTИ可磨性系数换算公式：1.25km0.0034(HGI)0.61K煤的磨损指数：表示该煤种对磨煤机的研磨部件磨损轻重的程度，磨煤机的选型依据磨损指数的大小：与硬质颗粒含量和硬质颗粒的种类有关，如石英、黄铁矿、菱铁矿等煤粉的特性及品质612ms()10,mg/kgmmKm磨损指数测定（国际）：旋转磨损试验仪磨损指数测定（我国行业标准）：冲刷式磨损试验仪eEKA磨损性等级：Ke1.0、Ke＝1～1.9、Ke＝2～3.5、Ke=3.5～5和Ke＞5五级，对应的磨损性为轻微、不强，较强、很强和极强五级磨煤机和制粉系统的选择磨煤机:把原煤磨制成煤粉的机械，它是制粉系统的主要设备。各种磨煤机采用击碎、压碎和碾碎等方法来将煤磨制成煤粉磨煤机分类：依据转速，分为低速磨煤机、中速磨煤机和高速磨煤机低速磨煤机：转速为15~25r/min；筒式钢球磨煤机--又可分为单进单出钢球磨煤机和双进双出磨煤机。中速磨煤机：转速在50~300r/min，常用的如中速平盘磨煤机，中速环球式磨煤机（又叫E型磨），碗式磨煤机和MPS磨煤机。高速磨煤机：转速在750~1500r/min，如风扇式磨煤机。磨煤机和制粉系统的选择磨煤机和制粉系统的选择磨煤机选择考虑因素磨煤机选择原则煤的性质：煤的挥发分、可磨特性、磨损特性及水分、灰分等技术经济比较：运行的可靠性、初投资、运行费用以及锅炉容量、负荷性质等，必要时还要进行技术经济比较。当煤种适宜时，应优先选用中速磨煤机；当燃用褐煤时，应优先选用风扇磨煤机；当煤种变化比较大、煤种难磨而中高速磨煤机都不适用时，一般选用筒式钢球磨煤机。磨煤机和制粉系统的选择制粉系统类型：直吹式系统和中间储仓式系统磨煤机和制粉系统的选择直吹式系统：磨煤机磨制的煤粉全部直接送入炉膛内燃烧，在运行中任何时刻锅炉的燃料消耗量均等于磨煤机的制粉总量.磨煤机和制粉系统的选择直吹式系统：磨煤机磨制的煤粉全部直接送入炉膛内燃烧，在运行中任何时刻锅炉的燃料消耗量均等于磨煤机的制粉总量.正压直吹式系统：一次风机布置于磨煤机之前，整个系统处于正压状态下工作。冷一次风机：一次风机布置在空气预热器前，减少风机的磨损，并提高风机效率。采用热风干燥，磨煤机干燥能力增强，对于燃料的水分适应性较好。容易冒粉，污染环境。热一次风机：一次风机布置在空气预热器后，风机效率下降，可靠性也较低负压直吹式系统：一次风机布置于磨煤机之后，整个系统处于负压状态下工作。不冒粉，清洁。风机叶片极易磨损，风机效率降低，电耗增加，系统可靠性降低。磨煤机和制粉系统的选择储仓式系统：将经磨煤机磨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，从煤粉仓经过给粉机送入炉膛中燃烧.工作原理：原煤---落入磨煤机---碾磨的煤粉---由干燥剂送至粗粉分离器---合格的煤粉被送至细粉分离器---大部分细粉被分离出来，经锁气器和网筛落到煤粉仓---给粉机送至一次风管---炉膛内燃烧.磨煤机和制粉系统的选择储仓式系统：将经磨煤机磨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，从煤粉仓经过给粉机送入炉膛中燃烧.工作原理：原煤---落入磨煤机---碾磨的煤粉---由干燥剂送至粗粉分离器---合格的煤粉被送至细粉分离器---大部分细粉被分离出来，经锁气器和网筛落到煤粉仓---给粉机送至一次风管---炉膛内燃烧.乏气送粉系统：由细粉分离器上部出来的干燥剂（乏气）中含有未被分离出来的少量细粉、低温空气和水蒸气，作为一次风输送煤粉，经排粉风机送入炉膛燃烧，主要用于烟煤。储仓式系统类型：乏气送粉系统和热风送粉系统.热风送粉系统：当燃用贫煤、无烟煤、劣质煤时，为稳定燃烧，常采用热空气作为一次风输送煤粉；由细粉分离器出来的乏气（三次风）经燃烧器的专门喷口送入炉膛。磨煤机和制粉系统的选择制粉系统比较制粉系统选择由于中速磨和高速磨及其相应的直吹式制粉系统初投资和运行费用都大为节省，在煤种相宜条件下应当优先选用。对于无烟煤、Kkm1.2的烟煤及高灰分的劣质烟煤，首先考虑采用筒式钢球磨煤机储仓式制粉系统。储仓式系统：可用热风送粉，对无烟煤、贫煤和劣质烟煤的稳定燃烧有利。可靠性高，系统出故障不会立即影响锅炉运行。锅炉负荷变化时，延迟性比较小。储仓式制粉系统复杂，钢材、占地面积、投资及运行电耗都增加。直吹式系统：简单、布置紧凑、省钢材、占地少、投资和运行电耗低，但系统可靠性差，负荷调节延迟性大（如启动磨煤机），要求有较高的运行操作水平。磨煤机和制粉系统的选择制粉系统与磨煤机匹配储仓式系统：低速磨煤机。直吹式系统：中速或高速磨煤机；中速磨煤机重量轻、占地少、制粉系统管路简单、投资省、电耗低、噪声小，广泛应用。超（超）临界机组中，多采用冷一次风机正压直吹式制粉系统。钢球磨及其制粉系统钢球磨煤机钢球磨及其制粉系统钢球磨工作原理钢球磨煤机工作原理筒体低速旋转，筒内钢球和煤一起在离心力和摩擦力的作用下被提升到一定高度，在重力作用下跌下、滚动、挤压，将煤打碎并研磨成粉。送入筒内的热空气既是干燥剂，又是煤粉的输送剂。钢球磨及其制粉系统单进单出钢球磨普通筒式钢球磨圆筒通过齿轮由电动机带动低速转动，燃料和干燥剂（热空气）从一端进入圆筒，在圆筒内煤被干燥、打碎并研磨成粉，随后被干燥剂从另一端带出。钢球磨及其制粉系统双进双出钢球磨双进双出筒式圆筒两端的空心轴内有一空心圆管，圆管外装有螺旋输送装置。两端的空心轴既是热风和原煤的进口，又是煤粉气流混合物的出口。从而形成两个相互对称又彼此独立的磨煤回路的两个回路，同时使用时磨煤机出力最大；也可以单独使用一个，这时可使磨煤出力降至50％以下钢球磨及其制粉系统双进双出钢球磨钢球磨及其制粉系统磨煤机的最佳转速nzj:磨煤作用最大时的转速。n过小筒内钢球与煤靠与筒壁的摩擦力带上去，形成一个斜面，然后沿斜面滑落n处于上述两者之间钢球被带到一定高度，沿抛物线落下，钢球对筒底的煤发生强烈撞击作用，辅以研磨磨煤机的工作转速n：影响磨煤出力和电耗n过大离心力很大，球与煤随筒壁一同旋转，产生这种状态的最低转速称为临界转速nljnzj=（0.75-0.78）nlj钢球磨及其制粉系统钢球充满系数：指筒内钢球容积占筒体容积的百分数，表示钢球装载量；直接影响磨煤机出力和电能消耗在=10%～35％时磨煤单位电耗与成正比。在通风量和热风温度同时增加时，提高钢球充满系数可以增加磨煤出力。最佳钢球充满系数与筒体的转速n和临界转速有关3.0zjn75.1)//(12.0ljzjnn钢球磨及其制粉系统钢球磨通风量Vtf与最佳通风量zjtfV筒内风速过小，出口端钢球能量