0000第二章-煤粉制备-2015

第二章煤粉制备刘建忠浙江大学热能工程研究所307室0571-87952884，[e-mail]码头或车站、储煤场、输煤桥、煤仓等斗轮机、皮带机等本章内容提纲本章内容•介绍煤粉的物理和化学特性•煤的可磨性和磨损性•三种磨煤机的结构、工作原理等•直吹式和中间储仓式制粉系统的流程、设备和工作原理•制粉系统热力计算(自学)重点掌握•煤粉基本特性•磨煤机的结构和工作原理•直吹式和中间储仓式制粉系统2.1煤粉的性质一、煤粉密度及流动性密度：•疏松堆积密度0.4～0.5t/m3•压紧堆积密度0.7t/m3•原煤1～1.2t/m3流动性：•煤粉颗粒小，比表面积大，能吸附大量空气，具有很好的流动性，便于气力输送，但易从缝隙中泄漏，并有“自流”现象，即不受控制地自行流动原煤煤粉二、煤粉自燃和爆炸电厂粉仓、管道一般有防爆门，管道不能积粉，否则会自燃。没有详细严格的浓度范围1.概念自燃：在没有外来火源的情况下，煤粉遇空气后发生缓慢氧化，积蓄热量后温度升高，达到着火点后自行燃烧。CO出现可作为自燃的标志。TjTi燃烧煤温风化时间燃烧期自热期潜伏期煤自燃过程示意图爆炸：煤粉与空气的混合物，在一定的浓度和温度下，遇火源后形成爆燃，使压力突然升高（可达0.2-0.3MPa）。▲爆炸过程是悬浮在空气中的煤粉的强烈燃烧过程。▲判断煤粉的爆炸性的分类准则是爆炸性指数Kd。煤粉爆炸性煤粉爆炸性指数干燥无灰基挥发分(%)煤粉气流着火温度(℃)难爆Kd＜1.0Vdaf＜25ITm＞680中等1.0＜Kd＜1.525＜Vdaf＜32680＞ITm＞620易爆Kd≥1.5Vdaf≥32ITm≤620燃料最低煤粉浓度(kg/m3)最高煤粉浓度(kg/m3)最易爆炸浓度(kg/m3)爆炸产生的最大压力(MPa)最低氧气浓度(%)烟煤0.32-0.473-41.2-20.13-0.1719褐煤0.215-0.255-61.7-20.31-0.3318泥煤0.16-0.1813-161-20.3-0.35162.影响因素①挥发分Vdaf10%无爆炸危险；②细度200μm，不会爆炸但会自燃；③温度升高，容易自燃和爆炸④浓度：存在危险浓度范围，烟煤：0.25-3kg(煤粉)/kg(空气)，温度：70-130℃，遇点火源就会爆炸。⑤水分太低易引起自燃和爆炸，MmfMad，不易爆炸⑥干燥剂或煤粉气流，含氧15%，不易爆炸引起煤粉空气混和物爆炸的浓度范围三、煤粉细度煤粉形状不规则，尺寸500µm，大部分20-60µm煤粉细度指在一定的振动强度和筛分时间下，一定质量的煤粉通过一定尺寸的筛孔进行筛分时，筛上剩余量占煤粉总量的百分比，用Rx表示，x表示孔径，µm。Rx=100a/(a+b),%a—筛孔上剩余的煤粉质量，g；b—通过筛孔的煤粉质量，g烟煤和无烟煤常用R90与R200同时表示煤粉细度和均匀度；褐煤用R200与R500，最大粒子可达1000～1500μm。R90越大，煤粉越粗无烟煤：5-10%，烟煤：10-25%，褐煤：30-40%以上煤粉颗粒尺寸是指它能通过最小筛孔的尺寸，并称之为煤粉粒子的直径ParticleSizeConversionChart标准目数MICRONINMMB.S.S/MESHA.S.T.M./MESHTYLER/MESHI.S.S/MESH455—40004.00810920020572.0512141215014051.4016181610010031.00222524707100.71303532505000.50364035404200.42525048303000.30606060252500.25727065202100.21858080181800.18100100100151500.15120120115121250.12150140150101050.102002002008750.0752402302506630.0633002702705530.053400400400—370.037500500500—250.025英国标准筛美国标准筛泰勒标准筛国际标准筛微米对照毫米对照四、颗粒组成特性宽筛分煤粉颗粒组成特性曲线（粒度分布特性）Rx=f(x)煤颗粒分布特性：破碎公式（Rosin-RammlerEq.）)exp(100nxbxRR200一定，n↑，则R90↑，即小于90µm较少，说明90µm和200µm之间的煤粉颗粒较集中，较多，粒度分布均匀；n↓，过细(90µm以下)和过粗(200µm以上)较多，粒度分布不均匀R90一定，n↑，则R200↓，即大于200µm较少，同样道理，粒度分布均匀。故n表示煤粉均匀性指数均匀性指数n一定，b↑，则R90↓，表明煤粉越细；反之亦然，故b表示煤粉粗细的系数对规定的磨煤设备，在x=60-200μm范围内，n，b可认为是常数200μm筛90μm筛90μm200μm90μmRosinRammler分布•n越大，越向平均粒径处收缩，中心峰越高；•细颗粒与粗颗粒数量减少，煤粉越均匀；0501001502000.000.020.040.060.080.100.12质量分数煤粉粒径um0.811.21.52n均匀性系数对分布特性的影响dxdRx见书本公式2-611100nxbxnxbnxRebnxdxdRyn五、经济煤粉细度煤粉细度与燃烧不完全损失q4、磨煤电耗Ezf和金属损耗Ems有关q4+Ezf+Ems→最小q4—固体不完全燃烧损失；Ezf—磨制1吨煤所消耗的电能；Ems—磨制1吨煤时因磨损而消耗的金属量经济煤粉细度由实验确定影响煤粉经济细度的因素：•挥发分高，煤粉可以粗些；•均匀性指数大，煤粉可以粗些；•炉膛燃烧强度大，煤粉可以粗些；最佳煤粉细度推荐值煤粉R90(%)无烟煤Vdaf≤5%5-6Vdaf=(5-6)%大致等于Vdaf贫煤12-14烟煤优质25-35劣质15-20褐煤、油页岩40-60根据运行经验，经济煤粉细度R90=4+0.5nVdaf实际结果，无烟煤、贫煤和烟煤R90=0.5nVdaf2.2煤的可磨性与磨损性一、煤的可磨性系数掌握三点，什么叫可磨性，可磨性系数的二种表示方法1.定义：煤是否易于破碎磨细的特性可磨性系数是制粉系统(磨煤机和系统)选择的重要依据。煤粉磨制过程需要消耗能量，不同煤磨制成相同细度的煤所消耗的能量不等，可见煤磨制的难易程度有差异。所消耗的能量与新产生的表面积成正比：E=EA(A2-A1)EAA22.可磨性系数表示方法一：指在风干状况下，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。前苏联提出。pRRK1s90b90km100ln100lnsbkmEEK磨煤机特性系数,球磨机p=1.53.可磨性系数表示方法二：哈氏可磨性指数方法：空气干燥，0.63-1.25mm，50g，284N，60转，0.75mm(0.71mm)筛子计算：HGI=13+6.93D75范围：我国动力煤HGI：25-129。大于80易磨煤，小于60难磨煤，60-80中等可磨煤。关系：Kkm=0.0034(HGI)1.25+0.61哈氏可磨性试验仪二、煤的磨损指数1.含义：表示该煤种对磨煤机的研磨部件磨损轻重的程度。2.国际上：常用旋转磨损试验仪，根据试片被磨损的质量，计算磨损系数•方法：空气干燥，2kg，＜6.7mm，1500r/min，12000转•计算：3.我国：“煤的冲刷磨损指数试验方法”•方法：磨至R90=25%所需时间及磨损量，和标准煤比•计算：Ke=E/A·kg/mgm10mmAI621磨损指数Ke＜1.01-1.92-3.53.5-5＞5煤的磨损性轻微不强较强很强极强煤的磨损性分类2.3磨煤机一、磨煤的基本原理•磨煤机是制粉系统的主要设备，依靠击碎、压碎和研碎等原理磨制煤粉。二、磨煤机分类与作用，按工作转速分三种：低速磨煤机：转速15～25r/min，如钢球磨煤机，它主要以撞击、挤压、研磨原理将煤磨成粉；中速磨煤机：转速25～100r/min，如平盘磨（RP）、环球磨（E磨）、碗式磨、MPS磨，中速磨主要以碾压原理将煤磨成粉。高速磨煤机：转速425～1500r/min，如风扇磨、锤击磨，主要以撞击原理将煤磨成粉。作用：磨煤、完成过程干燥。三、筒式钢球磨煤机1.单进单出钢球磨煤机结构：卧式圆筒形，钢球、波纹板原理：主要是撞击、挤压和研磨材料：耐磨、隔音传动机构通过齿轮带动筒体转动筒体的工作转速为15～25r/min筒体内的护甲带动钢球运动钢球在筒体内运动与护甲共同研磨原煤主要参数：临界转速nlj：nzj=0.74-0.8nlj，0.75nlj，单个球最佳转速：钢球充满系数：电耗，一般0.2-0.32lj60/2RRngGGDRn3.4230ljDn32zj挤压研磨摩擦研磨撞击粉碎VGgq75.1ljzj)//(12.0nn钢球直径：磨煤电耗与金属磨耗总费用最小原则确定。30-60mm搭配最合适通风量：主要与煤粉粗细有关，存在最佳通风量，书公式2-17筒内存煤量：通过运行确定磨煤出力与载煤量的对应关系优点：煤种适应性强，可磨硬煤，高水分煤(相对中速磨)，对煤中杂物不敏感（对石头、金属）。磨煤最细，对无烟煤适合。结构简单，运行可靠性高，事故率小，可用率高；维护方便，维修费用低。缺点：设备大，噪音大，磨损大，占地面积大，投资高，电耗高，不宜在低负荷运行。2.双进双出钢球磨双进双出钢球磨是在单进单出钢球磨的基础上发展起来的，两侧同时进出煤和煤粉。结构特点是(1)双进双出；(2)设计有钢球添加装置；(3)配煤粉分离器、直吹式；(4)磨煤机重要性提高。运行方面特点：(1)微转装置：停机或检修时微转，剩煤不必清空；(2)旁路风：干燥预热原煤；在低负荷时，确保输粉管道和煤粉分离器内始终保持最佳风速；(3)可单侧使用，低负荷能力强；(4)磨煤机出力受锅炉负荷影响；(5)调节一次风量适应锅炉负荷变化，风粉比不变。风量变化，出粉量也同时变化，负荷调节能力强，每15秒可使锅炉负荷变化5%四、中速磨1.基本工作原理二组碾磨部件相对运动，产生挤压或碾磨作用，使煤被磨制成粉。干燥剂由下进入，携带煤粉向上进入粗粉分离器进行分离，粗粉落回碾磨区重磨。主轴垂直布置，立式磨煤机2.基本种类(按两种磨煤部件的形状分)辊盘式—圆锥台磨辊+平磨盘，又称平盘磨辊碗式—圆锥台磨辊+磨碗，又称ＨＰ磨或ＲＰ磨球环式—大直径钢球+上下磨环，又称Ｅ型磨辊环式—轮胎形磨辊+下磨环，又称ＭＰＳ磨或轮胎磨辊盘式-中速平盘磨辊碗式-中速碗式磨(RP或HP磨)辊环式-中速轮胎磨(MPS磨)球环式-中速球式磨(E型磨)电耗：RP型磨MPS型磨E型磨耐磨损性：RP型磨MPS型磨E型磨8000h比较：E型磨适用Ke3.5；MPS型磨适用Ke2.0；RP型磨适用Ke1.0中速磨存在问题：(1)对杂质敏感，工作条件要求苛刻；(2)结构复杂，运行和维修技术要求高；(3)不能磨制磨损指数高的煤种；(4)要求水分低(外在水分≤15%)；(5)储粉能力小，响应时间长。中速磨优点：(1)启动迅速，调节灵活；(2)磨煤电耗低；6-9kWh/t(3)结构紧凑，占地少，磨煤机与粗分装在一体；(4)钢耗少，噪音低；(5)金属磨损量小。(6)转速高，碾磨效果高，效率高。五、风扇磨利用高速旋转的风扇式冲击叶轮将煤磨成煤粉的高速磨煤机。1.基本工作原理—撞击•用高速运动部件击碎煤；•使煤高速撞击金属部件。2.基本类型•风扇磨、竖井磨、锤击磨3.结构与工作过程•类似风机4.特点•既能磨煤，又能鼓风•干燥条件好，可磨高水分煤(Mar大于30%)•磨损严重，要求煤的磨损性小•出粉较粗，不易用于低挥发分煤•结构简单，制造方便，设备紧凑，耗钢少，运行电耗低。锤击磨六、磨煤机的选择原则：燃料性质、细度要求、运行可靠性、金属