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    動(dòng)力煤

    • 分類(lèi):動(dòng)力煤
    • 作者:
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    • 發(fā)布時(shí)間:2021-11-03 11:34
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    【概要描述】

    動(dòng)力煤

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    不同用途的動(dòng)力煤對煤質(zhì)的要求

    1、火力發(fā)電

    火力發(fā)電廠(chǎng)是以煤、石油、天然氣等作燃料,燃料燃燒時(shí)的化學(xué)能被轉換為熱能,再借助汽輪機等熱力機械將熱能變換為機械能,并由汽輪機帶動(dòng)發(fā)電機將機械能變?yōu)殡娔?。迄今為止,在世界上的絕大多數國家中,火力發(fā)電廠(chǎng)在系統中所占的比重都是較大的。據統計,全世界發(fā)電廠(chǎng)的總裝機容量中,火力發(fā)電廠(chǎng)占70%以上。

    火力發(fā)電廠(chǎng)按其作用來(lái)分有單純發(fā)電的和既發(fā)電同時(shí)又兼供熱的兩種類(lèi)型。前者即指一般的火力發(fā)電廠(chǎng),后者稱(chēng)為供熱式火力發(fā)電廠(chǎng)(或稱(chēng)熱電廠(chǎng))。一般火力發(fā)電廠(chǎng)應盡量建在燃料基地或礦區附近,將發(fā)出的電用高壓線(xiàn)路送往負荷中心,這樣既避免了燃料的長(cháng)途運輸,提高了能量輸送的效益(燃料中的灰分、雜質(zhì)可就地處理而不必為此耗費運輸力量),還防止了對大城市周?chē)貐^的環(huán)境污染。通常把這種火力發(fā)電廠(chǎng)稱(chēng)為“坑口電廠(chǎng)”,這是今后建設大型火力發(fā)電廠(chǎng)(特別是燒低質(zhì)煤的火力發(fā)電廠(chǎng))的主要方向。

    目前我國電廠(chǎng)鍋爐所用燃料主要是煤。一般先把煤磨制成煤粉,然后送入爐膛燃燒。煤炭的物理狀態(tài)對燃燒有一定影響,首先是煤的干濕對燃燒有一定影響。這里的干與濕,是指煤的表面水分。一般來(lái)說(shuō),水分對燃燒是有害的,燃煤的水分增加,會(huì )使燃燒溫度下降,導致燃燒不穩,影響運行的經(jīng)濟性和可靠性。但是從燃燒動(dòng)力學(xué)角度來(lái)講,煤中含有少量適當的水分,對燃燒有利。

    煤炭的種類(lèi)和性質(zhì)對鍋爐燃燒設備的結構、選型、受熱面的布置以及運行的經(jīng)濟性和可靠性都有很大影響。發(fā)電廠(chǎng)應該盡可能供應原設計選用的煤炭品種,有一些變化,尚可適應,變化太大,就會(huì )影響運行的經(jīng)濟性和可靠性。因此,就要求在設計選用煤種時(shí),一定落實(shí)可靠。要充分考慮到煤炭地區平衡和煤炭運輸流向等的變化因素,否則,在電廠(chǎng)投產(chǎn)后,就難以按所選用的設計煤種供應煤炭,只能盡量按與設計相似的煤種和幾種煤按比例供應混合使用。

    對電廠(chǎng)鍋爐熱力工作影響大的指標主要有:干燥無(wú)灰基揮發(fā)分Vdaf、收到基灰分Aar、收到基水分Mar、干燥基全硫分St,d、收到基低位發(fā)熱量Qnet,v,ar,以及灰熔融性:DT(T1)、ST(T2)、FT(T3)等。

    煤粉爐對煤的揮發(fā)分適應范圍較廣,可以設計成燃燒高揮發(fā)分的褐煤,也可以設計成燃燒低揮發(fā)分的貧煤、瘦煤,甚至無(wú)煙煤。但是煤的揮發(fā)分對煤粉爐燃燒器的型式、布置,爐膛形狀、大小和燃燒帶的敷設有較大的關(guān)系;對煤粉爐的點(diǎn)火、助燃油系統的設計,以及空氣預熱器的大小,制粉系統的型式和防爆措施的設計等,都有直接的影響。因此,對已經(jīng)制造定型并安裝投產(chǎn)的某一臺煤粉爐來(lái)說(shuō),不可能對各種揮發(fā)分的煤都能燒。因此,在供應煤炭時(shí)要盡可能考慮鍋爐原設計煤種的揮發(fā)分。

    對灰分的要求?;曳謱θ紵挠绊懸彩鞘紫缺憩F在對著(zhù)火的影響?;曳指邥?huì )使火焰傳播速度減慢,而著(zhù)火推遲,燃燒溫度下降,燃燒的穩定性就差。煤的灰分增大,可燃物的成分相對減少,煤炭的發(fā)熱量降低,而且當礦物質(zhì)變?yōu)榛曳謺r(shí),還要吸收熱量。因此,煤的灰分愈高,理論燃燒溫度愈低,爐膛溫度的下降幅度也愈大,煤的燃盡度變差,機械不完全燃燒的熱損失增加;而排灰量增大,灰渣的物理熱損失也隨之增加。但是,由于灰分增加時(shí)煤的可燃物組分相應減少,因此,飛灰中的可燃物含量卻是隨之略有降低?;曳謱θ紵灿泻锰?。層狀燃燒時(shí),如灰渣在爐箅上保持一定的厚度,不僅能起到保護爐箅不致燒壞的作用,而且對鼓入的空氣也起到分散均勻的作用。懸浮燃燒,火焰中所含的灰渣滴對燃燒過(guò)程起著(zhù)催化作用。

    對水分的要求。水分不能燃燒,因此,煤的水分愈高,可燃物質(zhì)就相對減少,發(fā)熱量降低。而且在燃燒時(shí),水分蒸發(fā)還要吸收一部分熱量,使煤的有效熱能降低。在一般情況下,要使煤中1kg水分蒸發(fā),需要約2500kJ的熱量。由于水的蒸發(fā)熱量很大,煤中水分所耗熱量比灰分高得多,所以水分對理論燃燒溫度的影響比灰分更大。我國發(fā)電鍋爐用煤的全水分Mt大致為2~44%。當入爐煤水分增高時(shí),燃燒產(chǎn)生的水蒸氣體積增加,爐膛溫度水平降低,爐膛受熱面的吸熱量減少,這時(shí)雖然對流受熱面的吸熱量增加,但包括排煙溫度在內的尾部各段煙溫總會(huì )有所升高,因而增加了排煙熱損失和引風(fēng)機的耗電量。但是,從燃燒動(dòng)力學(xué)的角度看,煤中含有少量的適當的水分對燃燒過(guò)程常會(huì )產(chǎn)生某些有利的作用。因為高溫火焰中的水蒸氣對燃燒過(guò)程是十分有效的催化劑,水蒸氣分子可以加速煤粉殘炭的氣化和燃燒;水蒸氣還可以提高火焰的黑度,加強輻射傳熱至燃燒室爐壁;另外,水蒸氣分解時(shí)產(chǎn)生的氫分子及OH根又可提高火焰的熱傳導率。

    對硫分的要求。硫在燃燒時(shí)雖然能放出一部分熱量,每公斤硫可發(fā)出熱量9.199MJ,但更主要的它是不利的成分。因此,硫是煤中有害物質(zhì),煤的硫分愈低愈好。硫燃燒后生成二氧化硫SO2三氧化硫SO3,它們極易與煙氣中的水蒸氣化合成H2SO3H2SO4蒸氣。當遇到低于其露點(diǎn)的金屬壁面時(shí),H2SO3H2SO4蒸氣就會(huì )凝結在上面,對金屬起腐蝕作用。燃用高硫分煤炭時(shí),鍋爐最后的低溫部分受熱面(省煤器、空氣預熱器)經(jīng)常會(huì )產(chǎn)生嚴重的腐蝕,對鍋爐的危害很大。

    對發(fā)熱量的要求。煤的發(fā)熱量同鍋爐燃燒的理論空氣量、理論干煙氣量和濕煙氣量,以及可達到的理論燃燒溫度有關(guān)。燒用的煤發(fā)熱量低于原設計選用的煤種,理論燃燒溫度必然下降,爐內溫度水平降低。不但不利于煤粉的著(zhù)火和燒盡,而且會(huì )導致機械不完全燃燒及排煙熱損失的增加,鍋爐熱效率下降。煤發(fā)熱量下降到一定程度時(shí),將引起燃燒不穩,滅火放炮;另外,如果煤的發(fā)熱量降低,而煤的供應量又不增多,將使蒸汽參數和蒸發(fā)量降低;為了保證鍋爐蒸汽產(chǎn)量,而增加煤的供應量,這樣,爐膛出口煙氣溫度將升高,煙氣流量也將增加,從而使各對流受熱面中平均溫度和煙氣流速都增加,于是各對流受熱面吸熱量也增加,過(guò)熱氣溫將升高。這時(shí),為了保證氣溫維持在額定值,就必須增加減溫器噴水量。省煤器如果原來(lái)是不沸騰的,在這種條件下有可能接近或成為沸騰的;原來(lái)是沸騰的,則增加了沸騰度。熱空氣溫度也將提高。鍋爐的排煙溫度也提高,從而增加了排煙熱損失。反之,如果煤的發(fā)熱量高于原設計水平,爐膛溫度必然升高,煤灰大多軟化、熔融,容易結渣。發(fā)電用煤有一定的質(zhì)量要求,而發(fā)熱量就是一個(gè)重要的質(zhì)量指標。

    對灰熔點(diǎn)的要求。層狀燃燒方式對煤的灰熔點(diǎn)要求不高。這是因為燃燒是在爐排上進(jìn)行的,所以爐膛中心溫度低,煙氣中的飛灰也少,受熱面上結渣的情況不嚴重;而在爐排上,燃燒層的溫度高達1800~2000℃,因此,灰渣在靠近燃燒著(zhù)的焦層下面呈熔化狀態(tài),但由于自下而上的空氣對渣層起著(zhù)冷卻作用,所以在靠近爐排的灰渣是凝固的,不致于粘結在爐排上。

     

    2、一般電廠(chǎng)鍋爐用煤

    1)發(fā)熱量。要求收到基低位發(fā)熱量Qnet.ar>23MJ/kg??涌陔姀S(chǎng)由于避免了長(cháng)途運輸,可以充分利用劣質(zhì)煤,Qnet.ar的要求可相應降低。

    2)硫分。為減少對鍋爐、管道的腐蝕,降低對環(huán)境污染,煤炭的含硫越低越好。一般要求全硫含量St,d≤2.5%。如燃用高硫煤,則煙氣必須先經(jīng)脫硫,方可排入大氣。

    3)灰分。電廠(chǎng)鍋爐用煤,對灰分含量要求不嚴,一般要求A≤49%。

    4)灰熔點(diǎn)。鍋爐排渣方式不同,對灰熔點(diǎn)要求不一。固態(tài)排渣的鍋爐,為了不致發(fā)生灰渣粘結,一般灰熔點(diǎn)以較高為宜,要求大于1200℃;液態(tài)排渣的鍋爐,則要求其灰熔點(diǎn)不能超過(guò)1300℃。

    發(fā)電用煤可采用發(fā)熱量較低的褐煤、中煤。煤泥或灰分大于30%的煙煤,甚至還可用煤矸石等低熱值燃料。即使是泥炭、石煤、天然焦或油母頁(yè)巖等,也都可以用來(lái)發(fā)電。硫分含量雖對燃燒本身無(wú)多大影響,但對鍋爐爐體和管道有較大的腐蝕性。從防止環(huán)境污染,保護人民健康出發(fā),發(fā)電用煤的硫分越低越好。

     

    3、工業(yè)鍋爐用煤

    鍋爐是用以產(chǎn)生蒸汽或熱水的熱力設備。煤炭在爐內燃燒,將其化學(xué)能轉換為熱能,并以各種熱傳遞的形式,通過(guò)鍋爐的金屬壁面將熱能傳遞給水,將冷水變成熱水或蒸發(fā)為具有一定壓力和溫度的蒸汽。

    鍋爐按其用途,可分為動(dòng)力鍋爐、工業(yè)鍋爐采暖鍋爐。動(dòng)力鍋爐用于火力發(fā)電廠(chǎng),產(chǎn)生的蒸汽為高溫、高壓的過(guò)熱蒸汽。工業(yè)鍋爐用于各行各業(yè)的生產(chǎn)工藝,產(chǎn)生的一般為飽和蒸汽,有的也生產(chǎn)壓力和溫度不太高的過(guò)熱蒸汽。采暖鍋爐僅用于取暖或生活需要,只能生產(chǎn)低壓飽和蒸汽或熱水。此外,工業(yè)生產(chǎn)中還有利用生產(chǎn)過(guò)程中的高溫氣體或廢氣來(lái)產(chǎn)生蒸汽的鍋爐,這種鍋爐稱(chēng)為廢熱鍋爐。

    在各種工業(yè)企業(yè)的設備中,鍋爐常常是不可缺少的組成部分。工業(yè)鍋爐比其他各種爐窯數量大,分布廣,用煤多。目前,我國約有28萬(wàn)臺一般工業(yè)鍋爐(不包括發(fā)電、機車(chē)、船用和采暖鍋爐),年耗煤量約2億多噸。

    一般工業(yè)鍋爐對煤種的適應性比較強,各種爐型不同,要求也有所不同。如手燒爐的條狀爐排適于燃用揮發(fā)分高的褐煤和煙煤;板狀爐排適于燃用無(wú)煙煤。鏈條爐用煤的要求是:發(fā)熱量為16.725~18.817MJ/kg,揮發(fā)分大于15%,灰熔點(diǎn)高于1250℃,粒度小于50mm,其中10mm以下的末煤最好不超過(guò)15%。振動(dòng)爐排可燃用煙煤或無(wú)煙煤,但不適于燃用灰熔點(diǎn)低、粘結性強和水分高的煤炭。往復爐排的適用煤種的范圍較廣,對水分較高,灰分較大的褐煤或煙煤均可燃用。拋煤機爐用煤,從褐煤到無(wú)煙煤均可燒用;對水分高、灰分高、灰熔點(diǎn)低、粘結性強的煤種也能適應。懸燃爐對煤種的使用范圍也很廣,各樣煤種以及低質(zhì)煤,都可燒用。沸騰爐是一種燃用各種低質(zhì)煤、煤矸石和石煤的新型鍋爐。

    工業(yè)鍋爐制造行業(yè),根據我國資源條件,擬訂了工業(yè)鍋爐燃料分類(lèi)表,鍋爐的設計均按代表性煤種進(jìn)行。

     

    4、蒸汽機車(chē)和船舶用煤

    蒸汽機車(chē)是以蒸汽為原動(dòng)力的機車(chē)。目前,鐵路機車(chē)用煤年消耗量達2000多萬(wàn)t,其中大同煤供應量為700萬(wàn)t。由于蒸汽機車(chē)的結構比較簡(jiǎn)單,造價(jià)低廉,以及我國煤炭資源豐富,雖然我國于1988年已停止制造蒸汽機車(chē),但現有蒸汽機車(chē)達7000多臺,在今后一定時(shí)期內,仍將發(fā)揮它的應有作用。

    鐵路機車(chē)用煤的特點(diǎn)及要求簡(jiǎn)介如下:

    (1)對粒度的要求。鐵路機車(chē)鍋爐蒸發(fā)率高,一般為70~80kg/m·h;通風(fēng)強度大,燃氣流速快,一般為30m/s以上,燒用原煤或混煤時(shí),煤末煙渣未完全燃燒,即從煙筒噴出,這種損失在開(kāi)汽運行中一般達15~20%,大供氣率時(shí),可達25~30%。如使用顆粒煤(>13mm塊煤和>6mm粒煤),這項損失就大幅度下降。試驗表明,在常用供汽率(指每米鍋爐蒸發(fā)傳熱面積,每小時(shí)產(chǎn)生的供給汽機用的蒸汽量)時(shí),以解放型的供汽率55kg/m·h為例,使用6mm以上的顆粒煤(其中實(shí)測仍含0~6mm末煤7.7%)和使用13mm以上的顆粒煤(其中含末率仍有8.9%)時(shí),均比使用原煤(含末率33%)時(shí),降低煤炭單耗9.6%左右。在不同含末率對比試驗中,得出含末率每增加1%,相應增加煤耗0.4%的結果。因此,鐵路機車(chē)應供應顆粒煤,不宜供應含末率大的原煤、混煤和末煤。在供應顆粒煤時(shí),限下率也應控制在不超過(guò)15%的范圍。

    (2)對發(fā)熱量和灰分的要求。機車(chē)是高速移動(dòng)式熱機,功率大,運用可靠性及運輸的時(shí)間概念要求高,但設備的體積和重量卻受到限制。因此,對煤炭質(zhì)量規格的要求與固定式熱機不同。機車(chē)用煤的收到基低位發(fā)熱量一般應在23027~25121kJ/kg左右,調車(chē)及支線(xiàn)機車(chē)用煤可在23027kJ/kg左右。煤的干基灰分應為20~24%。如灰分過(guò)高,為保持鍋爐的正常供汽率,必須多投煤,導致火床厚度增大,影響通風(fēng),影響燃燒和蒸發(fā);如灰分高,也將增加機車(chē)停車(chē)清爐,放灰次數和時(shí)間,降低運輸能力和效率。

    (3)對揮發(fā)分的要求。鐵路機車(chē)鍋爐是臥式煙管鍋爐,層燃方式,爐床面積只有5~6.8m。使用揮發(fā)分較高的煤,可以充分利用火箱空間進(jìn)行燃燒,以適應大功率供汽的需要。又因機車(chē)通風(fēng)強度大,宜用弱粘性和弱膨脹性的煤,而不宜使用強粘結和強膨脹(阻礙通風(fēng))和不粘結性(增加噴出和漏落的損失)的煤。因此,供應機車(chē)用煤的干燥無(wú)灰基揮發(fā)分應在20%以上。

    (4)對灰的熔融性軟化溫度的要求?;业娜廴谛攒浕瘻囟?T2)也是機車(chē)用煤質(zhì)量指標之一。因為機車(chē)鍋爐熱負荷大,爐床燃燒層溫度也較高,如使用T2低于1200℃的煤,將隨時(shí)在爐床上形成熔融一體的爐渣,嚴重阻礙通風(fēng),致使燃燒惡化,造成供汽困難。所以,煤炭灰的熔融性軟化溫度不低于1200℃。

    (5)對硫的要求。煤中硫含量要低,煙道中二氧化硫、三氧化硫氣體對設備的腐蝕和對環(huán)境的污染仍然有害。一般要求煤中硫分不超過(guò)1.5%,在隧道區段不應超過(guò)1%。

    從上述情況看,如果某些煤種達不到鐵路機車(chē)用煤的各項要求時(shí),應與另一適當煤種混合使用,以滿(mǎn)足其各項質(zhì)量的要求標準。因此,瘦煤、焦煤、肥煤、不粘結煤等,都能與別的煤種混合燃用。例如長(cháng)焰煤與瘦煤相混合,灰分高的與灰分低的煤種相混合,揮發(fā)分低的與揮發(fā)分高的煤種相混合,粘結性強的煤種與不粘結的煤種相混合等。

    在暫時(shí)還沒(méi)有條件供應塊煤和顆粒煤的地區,供應原煤或混煤的含末率(0~6mm煤末)也應盡量不超過(guò)35%。含末率大的原煤、混煤和混末煤,應摻混適當比例的塊煤,以減少煤炭噴出和漏落的損失。

     

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