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為了獲得較好的燃燒效果,提高鍋爐容量和實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行的自動(dòng)化,現(xiàn)代大型鍋爐一般采用煤粉燃燒,從礦區(qū)運(yùn)來的原煤要制成鍋爐用的合格煤粉,需要經(jīng)過煤的初步打碎、清楚鐵件、除去木片、二次破碎、稱重與取樣、干燥、磨煤、分離等步驟。
煤粉細(xì)度是煤粉的重要性質(zhì),煤粉越細(xì),在爐內(nèi)燃燒時(shí),不完全燃燒損失就越小,且有利于穩(wěn)燃,但是制粉系統(tǒng)要消耗較多的電耗,設(shè)備的磨損量也較大,反之,較粗的煤粉雖然電耗小,但不利于燃料的燃燒和燃盡。因此,在鍋爐設(shè)備運(yùn)行中,應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)拿悍奂?xì)度使機(jī)械未完全燃燒損失和制粉系統(tǒng)的電耗,因此在鍋爐系統(tǒng)中,應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)拿悍奂?xì)度使機(jī)械未完全燃燒損失和制粉系統(tǒng)的電耗之和為,此時(shí)的煤粉細(xì)度稱為經(jīng)濟(jì)細(xì)度。
煤被磨碎成煤粉的難易程度取決于煤本身的結(jié)構(gòu),由于煤本身的結(jié)構(gòu)特性不同,各種煤的機(jī)械強(qiáng)度、脆性有很大的區(qū)別,因此其可磨性就不同,一般用可磨性指數(shù)表示煤被磨成煤粉的難易程度,其意義代表在一設(shè)備上,將煤磨成煤粉的相對難易程度。電廠實(shí)踐證明,隨著煤中水分的增加,煤的可磨性指數(shù)降低,磨煤出力減少。
煤粉是由磨煤機(jī)將煤炭磨成的不規(guī)則的細(xì)小煤炭顆粒,其顆粒平均在0.05~0.01mm,其中20~50μm(微米)以下的顆粒占絕大多數(shù)。由于煤粉顆粒很小,表面很大,故能吸附大量的空氣,且具有一般固體所未有的性質(zhì)——流動(dòng)性。煤粉的粒度越小,含濕量越小,其流動(dòng)性也越好,但煤粉的顆粒過于細(xì)小或過于干燥,則會(huì)產(chǎn)生煤粉自流現(xiàn)象,使給煤機(jī)工作特性不穩(wěn),給鍋爐運(yùn)行的調(diào)整操作造成困難。
鍋爐煤粉的制備
煤粉與氧氣接觸而氧化,在一定條件下可能發(fā)生煤粉自燃。在制粉系統(tǒng)中,煤粉是由氣體來輸送的,氣體和煤粉的混合物一遇到火花就會(huì)使火源擴(kuò)大而產(chǎn)生較大壓力,從而造成煤粉的。
鍋爐燃用的煤粉細(xì)度應(yīng)由以下條件確定:燃燒方面希望煤粉磨得細(xì)些,這樣可以適當(dāng)減少送風(fēng)量,使q2 、q4損失降低;從制粉系統(tǒng)方面希望煤粉磨得粗些,從而降低磨煤電耗和金屬消耗。所以在選擇煤粉細(xì)度時(shí),應(yīng)使上述各項(xiàng)損失之和。總損失蟬聯(lián)小的煤粉細(xì)度稱為“經(jīng)濟(jì)細(xì)度”。由此可見,對揮發(fā)分較高且的煤種,或?qū)τ谀ブ泼悍垲w粒比較均勻的制粉設(shè)備,以及某些強(qiáng)化燃燒的鍋爐,煤粉細(xì)度可適當(dāng)大些,以節(jié)省磨煤能耗。由于各種煤的軟硬程度不同,其抗磨能力也不同,因此每種煤的經(jīng)濟(jì)細(xì)度也不同。
煤粉的燃燒:由煤粉制備系統(tǒng)制成的煤粉經(jīng)煤粉燃燒器進(jìn)入爐內(nèi)。燃燒器是煤粉爐的主要燃燒設(shè)備。燃燒器的作用有三:一是保證煤粉氣流噴入爐膛后迅速著火;二是使一、二次風(fēng)能夠強(qiáng)烈混合以保證煤粉充分燃燒;三是讓火焰充滿爐膛而減少死滯區(qū)。煤粉氣流經(jīng)燃燒器進(jìn)入爐膛后,便開始了煤的燃燒過程。燃燒過程的三個(gè)階段與其它爐型大體相同。所不同的是,這種爐型燃燒前的準(zhǔn)備階段和燃燒階段時(shí)間很短,而燃盡階段時(shí)間相對很長。
有關(guān)煤質(zhì)的變化
煤運(yùn)進(jìn)電廠后,通常是在貯煤場存放一段時(shí)間才會(huì)入爐燃燒。因此,除了對入廠煤質(zhì)及入爐質(zhì)必須加以監(jiān)督外,還存在煤場煤質(zhì)監(jiān)督問題。
煤場通常存煤量控制在15天燃煤量左右,存煤太少,有因缺煤而停爐的危險(xiǎn);存煤太多,一方面增加煤場管理的難度,增加煤的損耗,又積壓資金。
煤場監(jiān)督管理包括很多方面內(nèi)容,比如如何組堆,如何進(jìn)行測溫監(jiān)督、防止煤堆自燃,如何進(jìn)行煤場盤點(diǎn),測準(zhǔn)煤堆體積及煤的堆積溫度以計(jì)算存煤量,煤場防風(fēng)、防水應(yīng)采取哪些措施等。對于煤質(zhì)檢測人員來說,應(yīng)了解煤在自然條件下的質(zhì)量變化情況,了解其變化規(guī)律是十分必要的。
加強(qiáng)煤場煤質(zhì)監(jiān)督,減小煤的自然損耗,特別是防止煤堆自燃,具有重要的實(shí)際意義。
電廠進(jìn)煤通常都是露天存放。煤在自然條件下,將發(fā)生緩慢的氧化現(xiàn)象。當(dāng)煤堆溫度升至一定程度時(shí),例如60℃以上,則氧化反應(yīng)迅速增大,并有導(dǎo)致自燃的可能。這對高揮發(fā)分的煙煤及褐煤來說,這種危險(xiǎn)性更大。
煤的氧化,導(dǎo)致煤質(zhì)下降是一種普遍現(xiàn)象。但其質(zhì)量下降程度,則隨煤質(zhì)特性、特別是揮發(fā)分與含硫的高低、煤堆特點(diǎn),特別是煤堆的大小、形狀、高度及壓實(shí)程度以及自然條件密切相關(guān)。
由于各種煤性質(zhì)不同,各電廠所處條件的差異(包括煤堆狀況及自然環(huán)境等),其煤質(zhì)變化幅度有明顯的差異。一般說來,貧煤、瘦煤為主體的混煤,儲(chǔ)存6個(gè)月,發(fā)熱量損失約為1.8%~2.0%;高揮發(fā)分的氣煤、長焰煤,則損失約為5%左右;無煙煤儲(chǔ)存6個(gè)月以至更長一些時(shí)間,其發(fā)熱量變化甚微;而褐煤即使儲(chǔ)存1個(gè)月,其發(fā)熱量也會(huì)明顯降低。
煤的發(fā)熱量發(fā)生變化,與其相應(yīng)的煤質(zhì)其他特性指標(biāo)值也將發(fā)生變化,并呈現(xiàn)某種規(guī)律性。
現(xiàn)以作者近年的研究實(shí)例,來說明在自然條件的煤質(zhì)變化規(guī)律。
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煤的比重又稱煤的密度,它是不包括孔隙在內(nèi)的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重又稱煤的體重或重,它是包括孔隙在內(nèi)的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重是計(jì)算煤層儲(chǔ)量的重要指標(biāo)。
褐煤的容重一般為1.05~1.2,煙煤為1.2~1.4,無煙煤變化范圍較大,可由1.35~1.8。煤巖組成、煤化程度、煤中礦物質(zhì)的成分和含量是影響比重和容重的主要因素。在礦物質(zhì)含量相同的情況下,煤的比重隨煤化程度的加深而增大。