火電廠燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)規(guī)程

1、5煤種和煤質(zhì)資料設(shè)計(jì)煤種和校核煤種5.1.1 煤質(zhì)資料依據(jù)新建或擴(kuò)建的燃煤發(fā)電廠，設(shè)計(jì)煤種和校核煤種及煤質(zhì)資料是鍋爐和燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，應(yīng)由主管部門和項(xiàng)目法人在可研階段通過必要的調(diào)查研究和技術(shù)分析論證來確定。對煤種的確定應(yīng)使其能代表長期實(shí)際燃用煤種；所提出的煤質(zhì)資料應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確完整，并由發(fā)電廠主體設(shè)計(jì)部門進(jìn)行核查確認(rèn)。5.1.2 設(shè)計(jì)煤種的確定原則1 應(yīng)該是一種實(shí)際煤種。設(shè)計(jì)煤種的煤質(zhì)分析資料既要以礦石采樣實(shí)際的煤質(zhì)分析為依據(jù)，又要為電廠運(yùn)行留有適當(dāng)余地，按中間偏低數(shù)據(jù)選用。其代表性煤質(zhì)的復(fù)蓋面宜在60%以上，或使設(shè)計(jì)低位發(fā)熱量比加權(quán)平均值偏低2MJ/kg(視發(fā)熱量變化幅度大小而定，一般可取

2、偏低kg左右)，相應(yīng)適當(dāng)調(diào)高灰分和水分，但不調(diào)整干燥無灰基揮發(fā)分及空氣干燥基水分。2 對運(yùn)煤距離較遠(yuǎn)(超過1000km)的發(fā)電廠，宜選用收到基低位發(fā)熱量高于kg的動(dòng)力煤。3 設(shè)計(jì)煤種的含硫量是環(huán)評工作的主要依據(jù)，也是電廠今后對運(yùn)行排放控制數(shù)值的依據(jù)。在確定含硫量設(shè)計(jì)值及其變化范圍時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮煤源硫分隨煤層開挖深度而變化的趨勢，并與環(huán)評工作聯(lián)系起來。對位于兩控區(qū)的發(fā)電廠，應(yīng)當(dāng)滿足環(huán)境保護(hù)對煤種硫分含量，硫氧化物排放濃度，排放量及總量控制的要求。4 當(dāng)有幾個(gè)煤源礦點(diǎn)可供考慮時(shí)，宜進(jìn)行雙向優(yōu)化選擇，將煤質(zhì)定值(主要是揮發(fā)分、硫含量和結(jié)渣特性)與鍋爐選型兩者聯(lián)系起來。對無煙煤或易結(jié)渣煤種，宜集中供給某

3、些發(fā)電廠燃用。5 .1.3校核煤種的確定方式1 指定煤種法；2 變化范圍法，即為設(shè)計(jì)煤種的每項(xiàng)分析數(shù)據(jù)規(guī)定其最大值和最小值；3 列舉煤種法，即列舉幾種可能使用的煤種。對校核煤種或設(shè)計(jì)煤種煤質(zhì)變化范圍的確定既要有利于對電廠運(yùn)行的適應(yīng)性，又要在鍋爐廠設(shè)計(jì)的適應(yīng)范圍之內(nèi)。國內(nèi)現(xiàn)行規(guī)定中的煤質(zhì)允許偏離范圍見附錄C1。在選擇校核煤種的確定方式時(shí)，除了煤的燃燒特性和結(jié)渣特性外，還應(yīng)同時(shí)考慮煤種研磨特性(煤的可磨性系數(shù)及磨損指數(shù))對燃燒系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響。4 .1.4提供煤樣和煤灰分析對于某些特殊煤種(難燃、易結(jié)焦、爆炸等級難以判斷、研磨特性極差)，或在涉外工程的詢價(jià)書階段，一般要為每個(gè)報(bào)價(jià)廠商提供5kg煤樣

4、，供試驗(yàn)之用。該煤樣應(yīng)與編制詢價(jià)書階段進(jìn)行，煤、灰分析報(bào)告所用的應(yīng)為同一批煤樣。有這種需要時(shí)，在推薦代表性煤種分析資料的同時(shí)，還應(yīng)確定可以取到與此相接近煤樣的礦點(diǎn)。煤質(zhì)分析項(xiàng)目5 .2.1燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具有下列關(guān)于煤質(zhì)特性的原始數(shù)據(jù)1 對常規(guī)煤種所必需的煤質(zhì)分析項(xiàng)目如表5.2.1所示。2 對非常規(guī)煤種，或?qū)﹀仩t燃燒/制粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在疑點(diǎn)的煤種，尚需進(jìn)行煤的非常規(guī)特性分析：1)對難燃煤種，或使用由幾種揮發(fā)分Vdaf相差很大的煤種組成的混煤時(shí)：煤的著火、燃燒和燃盡等特性數(shù)據(jù)包括煤粉氣流著火溫度IT(DL/T831)，燃盡率指數(shù)Bp(DL/T831)等。2)鍋爐設(shè)計(jì)中對煤的結(jié)渣傾向敏感時(shí)：煤的結(jié)渣

5、特性分析，包括煤灰粘度溫度特性(按DL/T660)，結(jié)渣等級評估報(bào)告等。3)燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對煤的粘附傾向敏感時(shí)：煤的成球指數(shù)Kc(按DL/T466),煤的密度，煤的內(nèi)摩擦角。4) 燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對煤的爆炸特性敏感時(shí)：煤的爆炸指數(shù)，煤的自燃溫度。5) 鍋爐和燃燒系統(tǒng)、煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對煤的有害成分敏感時(shí)：煤中含硫量的分項(xiàng)數(shù)據(jù),即全硫(St)、可燃硫、硫鐵礦硫(Sp)、有機(jī)硫(So)和灰分中的硫酸鹽硫(Ss)等；煤中氯含量Cl;煤中氟含量F等數(shù)據(jù)。6) 對于頁巖類含有大量碳酸鹽(>2%)的燃料：碳酸鹽中二氧化碳的含量(CO2)tsy。3編制煙氣脫硝裝置的招標(biāo)文件時(shí)，需要補(bǔ)充取得煤中對催化劑

6、工作性能有敏感影響的微量元素分析數(shù)據(jù)，如碑As、銳V、氟F、鉀K、鈉Na、氯Cl和灰中的游離氧化鈣CaO等。5.2.2 輸煤系統(tǒng)綜合治理流程中加水作業(yè)對設(shè)計(jì)煤質(zhì)數(shù)據(jù)的影響，一般情況下可不予考慮。5.2.3 煤質(zhì)分析項(xiàng)目中的所有數(shù)據(jù)均須對應(yīng)于同一煤樣，包括煤分析與灰分析在內(nèi)的數(shù)據(jù)，必須是配套提供的。5.2.4 對混煤的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)，原則上可按質(zhì)量加權(quán)法來確定，但下列特性數(shù)據(jù)除外：1）干燥無灰基揮發(fā)分：根據(jù)對各單一煤種及一定比例的混煤所實(shí)測的著火溫度曲線ITi=f,按混煤的著火溫度ITm在曲線圖上確定混煤的當(dāng)量揮發(fā)分Vdaf.m。見圖所示。2）灰熔點(diǎn)溫度：須以混煤煤樣的實(shí)測數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。3）可磨性：一

7、般情況下可按質(zhì)量加權(quán)法來確定，但當(dāng)兩種煤的揮發(fā)分、密度和可磨性都有較大的差異時(shí)，宜以實(shí)測為準(zhǔn)。ITC800700ITmVaf201020煤 種2煤種加權(quán)平均總 混煤當(dāng)量揮發(fā)分 際種1f1 aVIT=f(Vdaf.i)30Vdaf%圖混煤的當(dāng)量揮發(fā)分確定方法煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)的核查和確認(rèn)5.3.1 煤質(zhì)分析的原始數(shù)據(jù)內(nèi)容應(yīng)滿足其換算到各種基質(zhì)的需要（例如工業(yè)分析應(yīng)為收到基；發(fā)熱量和元素分析宜為收到基亦允許為其它基，水分應(yīng)同時(shí)有收到基和空氣干燥基）。各種基質(zhì)的換算方法，見附錄C2和C3。5.3.2 對煤質(zhì)資料中可燃硫數(shù)據(jù)的核查方法，參見附錄C4。5.3.3 對煤質(zhì)資料中工業(yè)分析和元素分析數(shù)據(jù)的核查方法，

8、參見附錄C4o5.3.4 對煤質(zhì)資料中發(fā)熱量數(shù)據(jù)的核查方法，參見附錄C5o5.3.5 對煤灰熔融性數(shù)據(jù)的核查方法，參見附錄C6。5.3.6 對煤灰成分?jǐn)?shù)據(jù)的核查方法，參見附錄C7o5.3.7 我國幾個(gè)能源基地代表性煤種分析資料，參見附錄C8o石灰石分析資料5.4.1 對采用循環(huán)流化床鍋爐和加石灰石脫硫燃燒的發(fā)電廠，在確定煤質(zhì)資料的同時(shí)應(yīng)通過調(diào)查研究和技術(shù)分析論證工作，明確石灰石的來源和特性。對于中、高硫煤應(yīng)選用高反應(yīng)性的石灰石。5.4.2 石灰石的主要分析數(shù)據(jù)如下：主要成分組成：CaCQ含量Kcac。.；或CaO含量KCaO,%；MgCO3含量KMgCO3.%；水分含量降2。,；SiO2含量K

9、sio2.%；石灰石顆粒度mm。石灰石的可磨性HG1,或幫德功指數(shù)BondWorkIndex。石灰石的活性。序號項(xiàng)目符號單位依據(jù)主要用途1工業(yè)分析GB/T211a、燃燒系統(tǒng)熱力計(jì)算（）b、燃煤特性評價(jià)（Vdaf,Aar,Mt,FCar）c、選擇煤粉細(xì)度（Vdaf）d、制粉系統(tǒng)熱力計(jì)算（Mad、Mt）全水分（收到基）Mt(Mar)%GB/T212固有水分（空氣干燥基）MadMinh%灰分（收到基）Aar%揮發(fā)分（收到基）Var%揮發(fā)分（干燥無灰基）Vdaf%固定碳（收到基）FCar%2發(fā)熱量（收到基）KJ/kgGB/T213a、燃燒系統(tǒng)熱力計(jì)算b、耗煤量計(jì)算3兀素分析GB/T476a、燃燒系統(tǒng)熱

10、力計(jì)算b、燃燒產(chǎn)物計(jì)算碳（收到基）Car%GB/T214氫（收到基）Har%氧（收到基）Oar%氮（收到基）Nar%全硫硫（收到基）可燃硫%4研磨特性a、磨煤機(jī)出力計(jì)算:哈氏PJ磨性HGI-GB/T2565VTIPJ磨性KVTI-5磨損指數(shù)a、磨煤機(jī)選型沖刷磨損指數(shù)Ke-DL465旋轉(zhuǎn)磨損指數(shù)AI-GB/T154586灰熔點(diǎn)（弱還原性及氧化性氣氛）GB/T219a、結(jié)渣特性評定b、鍋爐選型及爐內(nèi)熱力計(jì)算變形溫度DTc軟化溫度STc半球溫度HTc流動(dòng)溫度FTc7灰成分分析GB/T1574a、結(jié)渣特性評定輔助參量b、除塵器選擇輔助參量c、磨損特性評定輔助參量二氧化硅SQ%二氧化二鋁Al2O3%氧化

11、鐵Fe2O3%氧化鈣CaO%氧化鎂MgO%_氧化鉀K2O%氧化鈉Na2O%氧化鈦TiO2%三氧化硫SO3%氧化鎰MnO2%五氧化二磷P2O5%氧化鋰Li2O%飛灰引燃物Cfa%8灰的比電阻2）a、靜電除塵器選型常溫pQ-cm表5.2.1煤質(zhì)資料的常規(guī)分析項(xiàng)目序號項(xiàng)目符號單位依據(jù)主要用途100cP100Q-cm120cP120Q-cmp40CP140Q-cm150cP150Q-cm：160CP160Q-cm180cP180Q-cm9煤中游離一氧化硅SiO2%勞動(dòng)安全和職業(yè)衛(wèi)生設(shè)計(jì)資料注：1） 煤中的全硫St為有機(jī)硫S6硫鐵礦硫Sp及硫酸鹽硫Ss含量總和。其中So和Sp為可燃硫Sc；因可燃硫通常占

12、煤中全硫的90%左右，故對一般煤種的可燃硫Sc也可近似地用全硫St來代替。但在精確的計(jì)算中，尤箕對于高硫煤，宜按本標(biāo)準(zhǔn)附錄C4中的方法來確定可燃硫Sc的含量。（以國外一種瀝青巖煤為例，St=%,Sc=%。2） 飛灰比電阻與煙溫關(guān)系密切，通常在150c左右達(dá)到高峰，故必須測定在設(shè)計(jì)排煙溫度土10c的飛灰比電阻值。附錄C(資料性附錄)電站鍋爐煤質(zhì)允許偏差變化范圍(見表)表電站鍋爐煤質(zhì)允許偏差變化范圍煤質(zhì)干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf收到基灰分Aar收到基水分Mar收到基低位發(fā)熱量灰熔點(diǎn)無煙煤-1%±4%±3%士10%變形溫度DT1)允許低50C;軟化溫度sF允許-8%貧煤12%

13、77;5%r±3%士10%低揮發(fā)分煙煤±5%±5%±4%士10%高揮發(fā)分煙煤±5%+5%,-10%±4%士10%褐煤-±5%±5%±7%注：1表中揮發(fā)分、灰分、水分及變形溫度DT為與設(shè)計(jì)值的絕對偏差；發(fā)熱量、軟化溫度ST為與設(shè)計(jì)值的相對偏差值。2除了上述直接影響爐型選擇的幾種煤質(zhì)變化范圍以外，對煤的含硫量變化范圍、煤的可磨性變化范圍、煤的磨損指數(shù)變化范圍等，也必須加以注意，對可磨性指數(shù)和磨損指數(shù)設(shè)計(jì)數(shù)值較高的煤種，應(yīng)后兩個(gè)以上的分析數(shù)據(jù)。1) 摘自談判指南。2) 摘自加強(qiáng)大型燃煤鍋爐燃燒管理的若葉規(guī)定。煤

14、質(zhì)分析各種基準(zhǔn)的換算方法不同基的換算公式(低位發(fā)熱量及干燥無礦物質(zhì)基揮發(fā)分除外)。見表表煤質(zhì)分析各種基準(zhǔn)的換算公式已知基所要換算到的基準(zhǔn)空氣干燥基ad收到基ar干燥基d干燥無灰基daf干燥無礦物質(zhì)基dmmf空氣干燥基ad1100Marai100100100100Madad100Madad100(MadAd)100(MadMMad)收到基ar100Mad1100100100100Mar100Marar100(MarAar)100(MarMMar)干燥基d100Mad100100Mar1001100100100Ad100MMd干燥無灰基daf100(MadAad)100(MarAJ100100Ad

15、1001100Ad100MMd100干燥無礦物質(zhì)基dmmf100(MadMMaJ100100(MarMMar)100100MMd100100MMd100Ad1注：利用表進(jìn)行換算的方法是將已知基準(zhǔn)下的參數(shù)乘以與待求的基質(zhì)欄下相應(yīng)的換算系數(shù)，即得到所求基準(zhǔn)下的參數(shù)。例如欲將空氣干燥基的元素分析數(shù)據(jù)換算成收到基狀態(tài)時(shí)，將Cad、Had、Oad、Nad、Sad分別乘以換算系數(shù)(100-Mar)/(100-Mad)即可。例如：Car=C3d(100-Mar)/(100-Mad)同理有：已知基所要換算到的基準(zhǔn)空氣干燥基ad收到基ar干燥基d干燥無灰基daf干燥無礦物質(zhì)基dmmfcc100CdCad(100

16、Mad)礦物質(zhì)基的換算礦物質(zhì)含量MM與灰分A之間的關(guān)系較為復(fù)雜，常用派爾(Parr)公式來估計(jì):MM=1.08A+,或MM=1.1A+干燥無礦物質(zhì)基的揮發(fā)分須按下述公式計(jì)算(ASTMD388-88):100(FC0.15S)VMdmmf100100(M1.08A0.55S)100100100(MAV)0.15S100(M1.08A0.55S)式中，F(xiàn)C、SM、A、V均以空氣干燥基來計(jì)算。不同基準(zhǔn)低位發(fā)熱量之間的換算系數(shù)(見表)表煤的低位發(fā)熱量不同基準(zhǔn)的換算系數(shù)已知基準(zhǔn)所要換算到的基準(zhǔn)收到基空氣干燥基干燥基干燥尤灰基收到基=+100-Mad25.1Mad100Mar=+100100Mar=+10

17、0100MarAar空氣干燥基=+100Mar25.1Mar100Mad=+100100Mad=+100100MadAad干燥基二X100MaraL25.1Mar100二X皿與25.1Mad100100100Ad干燥無灰基二X100MarAarar也25.1Mar100二X100MadAadadad25.1Mad100二X100Ad100煤質(zhì)資料發(fā)熱量的換算方法相同基準(zhǔn)下高、低位發(fā)熱量的換算相同基準(zhǔn)下高、低位發(fā)熱量之間的差別主要在于煤中的水分和燃燒時(shí)產(chǎn)生的水的汽化潛熱這部分?jǐn)?shù)值。高位發(fā)熱量(恒容)是煤在氧彈熱量計(jì)內(nèi)燃燒生成的熱量減去硫和氮的修正值后的熱值；低位發(fā)熱量則是高位發(fā)熱量扣除煤(樣)水

18、分和氫燃燒生成水的汽化潛熱后的值。其換算公式為：干燥無灰基Qnet.dafQgr.dafaHdaf()干燥基Qnet.dQgr.d aHd空氣干燥基Qnet.adQgr.adaH ad bM ad收到基Qnet .arQgr.ar aH ar bM ar式中：Q .J net,H-、M-、Qgr,不同基準(zhǔn)的低位發(fā)熱量、高位發(fā)熱量,MJ/kg 或 kJ/kg ；煤在相應(yīng)基準(zhǔn)下的氫含量和水分,系數(shù)，發(fā)熱量以 MJ/kg為單位時(shí)是，系數(shù)，發(fā)熱量以 MJ/kg為單位時(shí)是，%；kJ/kg為單位時(shí)是;kJ/kg為單位時(shí)是。不同基準(zhǔn)下低位發(fā)熱量的換算參見 示例1 :將其他基準(zhǔn)換算為收到基 干燥無灰基：Qne

19、t,ar Qnet,daf100 Ar 色 bMar100干燥基:Qnet,ar Qnet,d100 Mar一bMar100空氣干燥基:100 M arQnet,ar（Qnet,adbM ad ） 100 M ad示例2:其他不同基準(zhǔn)間的換算公式可以從公式（）、（）和（為空氣干燥基為例，由公式（）可得到：bM arC3-7）推導(dǎo)得到，以將收到基換算100_MadQnet,ad(Qnet,arbM ar ) 八八.100 M arbM ad式中：b 系數(shù)，確定方法見。煤水分、灰分變化時(shí)低位發(fā)熱量的換算以收到基為例，可利用公式（），其他基準(zhǔn)上的換算可以從公式（）式及的方法得到。Qnet,ar,1(

20、Qnet,ar bM ar )100 (Mar,1Aar,1 )- bM ar.1100(MarAar)式中：Qnet，ar,1相應(yīng)于水分、灰分為、Qnet,ar相應(yīng)于水分、灰分為Aar，1時(shí)的低位發(fā)熱量，M ar、Aar時(shí)的低位發(fā)熱量,MJ/kg 或 kJ/kg ；MJ/kg 或 kJ/kg ；水分單獨(dú)變化時(shí)，也可利用（）式。煤質(zhì)資料工業(yè)分析和元素分析數(shù)據(jù)的核查方法 煤中可燃硫Sc.ar的核查程序先確定煤中空氣干燥基全硫St.ad,空氣干燥基灰分A及煤灰中三氧化硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)SO3 a；按下式計(jì)算煤灰中的硫含量St.adSa. adSO3 a按下式計(jì)算煤中空氣干燥基不可燃硫SO3Sic.ad“

21、32”SO3 a0.4 SO3 a ；80(-1a)Sic.ad Sa.ad按下式計(jì)算煤中空氣干燥基可燃硫Aad0.4SO3aAad；Sc.ad；(-1c)SJc.arSc.ad100 Mar100 Mad揮發(fā)分?jǐn)?shù)值應(yīng)大于同一基準(zhǔn)的元素分析V> (H+O+N+S)%審核碳元素準(zhǔn)確性的回歸式：()Cd=()上式適用于褐煤、煙煤、無煙煤，如實(shí)測 審核氫元素準(zhǔn)確性的回歸式：Hd=+ . Vdaf +()H、O、N、S成分之和即()Cd值與at算Cd值之差超過 %寸，應(yīng)予以復(fù)查。()Sc.adSt.adSic.ad5按下式計(jì)算煤中收到基可燃硫Scar；c.ai上式適用于褐煤、煙煤及年輕無煙煤，如

22、計(jì)算值與實(shí)測值之差超過,應(yīng)復(fù)查糾正審核氮元素準(zhǔn)確性的回歸式：1 )褐煤：Ndaf=+2 )侏羅紀(jì)煤：Ndaf=+()3)煙煤：Ndaf=+如果計(jì)算值與實(shí)測值之差超過,應(yīng)復(fù)查糾正。審查煤的空氣干燥基水分Mad的數(shù)值。煤的空氣干燥基水分Mad與揮發(fā)分Vdaf的關(guān)系通常如下：1) Vdaf為25%左右的焦煤Mad為最低，大多<%;2) Vdaf為>30%的煤，Mad可增高到2%3%以上，焦渣牛I征序號CRC越小的年輕煤，Mad也越高，最高可達(dá)15%;3) Vdaf>37%的褐煤，Mad普遍可達(dá)10%15%以上，對長焰煤，Mad多小于8%;4) Vdaf<20%的高質(zhì)煤，Mad隨Vdaf降低而有逐漸增高趨勢，但貧煤的Mad大多不超過2%。煤質(zhì)資料中發(fā)熱量數(shù)據(jù)的核查方法對國產(chǎn)煤干燥無灰基高位發(fā)熱量的驗(yàn)算，可利用元素分析數(shù)據(jù)為參數(shù)的回歸式:對無煙煤和貧煤：=+1338Hdaf+92(Sda