煤的磨損特性及磨損指數(shù)--ppt課件

1、煤的磨損特性與磨損指數(shù)張經(jīng)武整理2014.6.1ppt課件 1 固體顆粒的磨損 2 氣固兩相流的流動與磨損 3 燃燒器與制粉系統(tǒng)管道一次風(fēng)速的推薦流速 4 煤的特性與磨損指數(shù) 5 煤的磨損指數(shù)的判據(jù) 2ppt課件1 固體顆粒的磨損特性1.1 磨損的類型 （1）沖刷磨損 （2）撞擊磨損1.2 磨損的影響因素 （1） 顆粒的硬度及磨損3ppt課件 成分煤中質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%莫氏硬度維氏硬度kg/mm2成分煤中質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%莫氏硬度維氏硬度kg/mm2純 煤石 英黃鐵礦851.61.51.21.576710701200130011001300藍(lán)晶石黃 玉0.10.1678500215015001700硅

2、酸鹽：高嶺土伊利石白云母長 石5330.122.522.522.56304020354080700800碳酸鹽：方解石菱鎂礦菱鐵礦礬 土0.50.10.2稀少344913017037052037043012004ppt課件 （2）金屬材料的硬度 純煤的維氏硬度1070 （kg/mm2） 錳鋼的維氏硬度180220（kg/mm2） 石英的維氏硬度12001300（kg/mm2）5ppt課件 （3）煤中的灰成分 SiO2和Al2O3是灰分特性中影響磨損的特別重要的因素。 SiO2和Al2O3的比值越大，磨損越嚴(yán)重。因此，常常將SiO2和Al2O3的比值作為一種判別準(zhǔn)則。6ppt課件 （4）顆粒的直

3、徑 當(dāng)顆粒很小時，沖刷磨損很小。隨著顆粒直徑的增大，其質(zhì)量隨之增加，撞擊動量也隨著增大，磨損量也隨之增加。當(dāng)顆粒直徑達(dá)到某一臨界值后，磨損量幾乎不變，或者變化十分緩慢。一般認(rèn)為，在相同的顆粒濃度下，顆粒直徑越大，單位體積內(nèi)顆粒數(shù)量就越少，雖然大顆粒沖擊壁面磨損能力較大，但沖擊到壁面的總顆粒數(shù)降低，所以材料的磨損量仍變化不大。7ppt課件 （5）顆粒的濃度 材料的沖刷磨損基本上與濃度的一次方成正比。 （6）顆粒的速度 顆粒速度對沖蝕量的影響是研究材料沖蝕磨損的重要方面，磨損量與顆粒速度成n方關(guān)系。試驗研究表明，磨損量與顆粒速度的3次方成正比。提高速度，會使顆粒的動能增加，從而導(dǎo)致沖蝕磨損迅速加劇

4、，所以流速越大，n值也將越大。 8ppt課件2 氣固兩相流的流動與磨損 2.1 管道內(nèi)氣固兩相流的流動與磨損 靠近燃燒器處一次風(fēng)管內(nèi)的氣固（空氣與煤粉）兩相流動中，除了流速之外，煤粉濃度沿徑向的分布規(guī)律，對管道的磨損也有較大影響。 （1）鉛垂直管內(nèi)氣固兩相流動，顆粒濃度在截面上對稱分布。 （2）水平圓管道，由于顆粒受到重力作用，在管道底部顆粒濃度最大。9ppt課件 （3）在管道彎曲部分，顆粒和管道外側(cè)發(fā)生碰撞并減速，在一定情況下，管道曲率越大，減速也越大。彎管外側(cè)將受到強(qiáng)烈的磨損，其磨損與彎曲半徑成反比。在同樣的進(jìn)口流速下，R/D（彎管半徑/管子直徑）越小，分離在彎管外側(cè)的煤粉量越多。一般取R

5、/D=610。這時彎管部分的磨損較小。10ppt課件 2.2 百葉窗煤粉分離器內(nèi)氣固兩相流的流動與磨損11ppt課件 在百葉窗濃縮器設(shè)計中，葉片傾角和遮蓋度是2個重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)。對于百葉窗濃縮器磨損的研究表明： （1）在任何工況下各級葉片的磨損程度不同，后級（沿來流方向，向后排列）葉片磨損更嚴(yán)重。 并且各級葉片磨損程度的差異大小，還受結(jié)構(gòu)因素的影響（如葉片傾角和這蓋度）。12ppt課件 （2）葉片傾角和遮蓋度等結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及總的結(jié)構(gòu)布置對各級葉片磨損有較大影響，如傾角增加，各級葉片磨損量逐漸減小，在傾角30左右，磨損量出現(xiàn)最低值；遮蓋度增大，各級葉片磨損量呈現(xiàn)近似線性減小的趨勢，后兩級減小迅速

6、，在遮蓋度=s/H=0.4時達(dá)到最小值。13ppt課件 （3）從磨損位置來看，前兩級葉片受顆粒磨損較均勻，而后兩級葉片不同部位差別很大，嚴(yán)重磨損部位集中在葉片中前部。遮蓋度對嚴(yán)重磨損部位有較大影響。 （4）隨氣流速度增加，各級葉片的磨損量急劇增加，磨損量與氣流速度符合EVn（n3）的關(guān)系，而且各級葉片的n值不同。給粉濃度增大，各級葉片的磨損量會急劇增大，呈明顯的線性關(guān)系. （5）在結(jié)構(gòu)上，根據(jù)數(shù)值預(yù)測結(jié)果，采取了相應(yīng)的防護(hù)措施，重點防護(hù)后級葉片和濃側(cè)出口喉部壁面的磨損，取得了效果。14ppt課件 3 燃燒器與制粉系統(tǒng)管道一次風(fēng)速的推薦流速 如上所述，燃燒器與制粉系統(tǒng)的一些零部件和管道的磨損，與

7、流速呈3次方的關(guān)系，因此選用合理的流速和均流就非常重要。 3.1燃燒器的一次風(fēng)速 按JB/T10440-2004大型煤粉鍋爐及燃燒器性能設(shè)計規(guī)范推薦的燃燒器一次風(fēng)速度，也可按DL/T831-2002大容量煤粉燃燒鍋爐爐膛選型導(dǎo)則選取。這兩個標(biāo)準(zhǔn)推薦的數(shù)據(jù)很接近。15ppt課件 燃燒器一次風(fēng)速的推薦值燃燒方式煤種300MW600MW直吹式制粉系統(tǒng)切向燃燒燃燒器（BMCR工況）低Vdaf煤煙 煤褐 煤202422301622222624321825貯倉式制粉系統(tǒng)切向燃燒燃燒器（BMCR工況）低Vdaf煤煙 煤劣質(zhì)煙煤202825302227直吹式制粉系統(tǒng)對沖燃燒燃燒器（BMCR工況）低Vdaf煤煙

8、 煤1420142414201424貯倉式制粉系統(tǒng)對沖燃燒燃燒器（BMCR工況）低Vdaf煤14181418 當(dāng)煙煤灰分Aad40%，Qnet,ar小于16.7MJ/kg或Aad32%的洗中煤可定為劣質(zhì)煙煤 16ppt課件 3.2 制粉系統(tǒng)管道一次風(fēng)速 按DL/T5145-2002火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)定推薦的制粉系統(tǒng)管道中的介質(zhì)流速。17ppt課件制粉系統(tǒng)管道中含粉氣流流速管道名稱推薦流速，m/s一次風(fēng)總管1525貯倉式制粉系統(tǒng)干燥劑送粉的送粉管道2228貯倉式制粉系統(tǒng)熱風(fēng)送粉的送粉管道2832直吹式制粉系統(tǒng)的送粉管道2228三次風(fēng)管道2240通往煙囪或爐膛上部的乏氣管道2235

9、對于長管道宜取上限。 當(dāng)氣粉混合物溫度超過260時，宜取上限。對于長管道宜取上限；在高海拔地區(qū)，經(jīng)修正后的熱風(fēng)送粉流速不宜超過35m/s。 按磨煤機(jī)可能出現(xiàn)的最低負(fù)荷運(yùn)行方式，核算送粉管道流速不應(yīng)低于18 m/s。18ppt課件4 煤的特性與磨損指數(shù) 4.1磨損指數(shù)的研究 為了判斷煤質(zhì)的優(yōu)劣，可通過對煤進(jìn)行常規(guī)的工業(yè)分析，用發(fā)熱量、固定碳、揮發(fā)分、灰分、水分等項指標(biāo)來得到反映，或進(jìn)行煤的元素分析獲得更多的指標(biāo)；用可磨性指數(shù)表征煤被破碎的難易程度；用磨損指數(shù)表征煤在破碎時對金屬的磨損性大小，即磨損指數(shù)。19ppt課件 4.2磨損指數(shù)與可磨性指數(shù)的關(guān)系 （1）煤的可磨性指數(shù)與煤在破碎時對金屬的磨損

10、指數(shù)，是兩個完全不同的概念。但兩者有某些相似之處。即都是在破碎的情況下，而測定的卻是煤的兩個不同的物理特性。測定可磨性指數(shù)的理論依據(jù)是根據(jù)物料破碎定理：在研磨物料時所消耗的功（能量）與所產(chǎn)生的新的表面積成正比。而可磨性指數(shù)反映的是煤被破碎到要求的細(xì)度時消耗能量的多少，具體應(yīng)用這項指標(biāo)是在實際磨煤機(jī)磨煤產(chǎn)量所受到的影響。20ppt課件 （2）如圖表明，可磨性指數(shù)與磨損指數(shù)關(guān)系的數(shù)據(jù)點很分散，沒有顯見的關(guān)系，進(jìn)行線性回歸計算，得出煤的可磨指數(shù)與磨損指數(shù)兩者的相關(guān)指數(shù)僅0.32，說明兩者不構(gòu)成顯著的函數(shù)關(guān)系。21ppt課件煤的磨損指數(shù)與煤中主要礦物成分含量關(guān)系22ppt課件 4.3磨損指數(shù)與灰分的關(guān)

11、系 灰分是煤中的有害成分，灰分增加，無論對磨制還是燃燒都增加危害性。一般認(rèn)為含灰量高的煤種，在磨制破碎時對金屬磨損嚴(yán)重。如下圖所示，為判斷煤的磨損特性與灰分的關(guān)系，灰分與磨損指數(shù)的數(shù)據(jù)點很分散，沒有明顯的關(guān)系。灰分與磨損指數(shù)的相關(guān)指數(shù)為0.5，表明二者線性關(guān)系不顯著。 對磨損指數(shù)與灰分關(guān)系判斷分析，目的是想利用灰分這項常規(guī)指標(biāo)來預(yù)測煤的磨損性大小是否能提供一定參考作用。而灰分這一指標(biāo)本身是有局限的，23ppt課件磨損指數(shù)與灰分的關(guān)系24ppt課件 4.4煤的磨損指數(shù)與煤中主要礦物成分含量關(guān)系的分析 （1） 對煤中礦物成分的硬度分析可知，粘土類礦物高嶺石和碳酸鹽類礦物方解石的硬度一般為23（莫氏

12、硬度），相當(dāng)于維氏硬度10MPa以下，對金屬磨損作用甚微。褐鐵礦雖然分布較廣，但硬度變化太大，根據(jù)它判斷對磨損的影響比較困難。由于石英、黃鐵礦、菱鐵礦（SiO2、FeS2、FeCO3） 在煤中分布較廣，而且硬度較高，因此可以認(rèn)為，這三種礦物對煤的磨損性質(zhì)起著較大的影響。25ppt課件 （2）煤的磨損指數(shù)和煤中石英、黃鐵礦、菱鐵礦的含量有一定關(guān)系： Ke=f（W） 其中，W=-SiO2+FeS2+FeCO3 即認(rèn)為磨損指數(shù)Ke是石英、黃鐵礦和菱鐵礦三者含量之和的函數(shù)。以磨損指數(shù)Ke為縱坐標(biāo)，以石英+黃鐵礦+菱鐵礦的總和含量W為橫坐標(biāo)，以表4中的數(shù)據(jù)作圖，數(shù)據(jù)點很分散，沒有明顯的函數(shù)關(guān)系。相關(guān)系數(shù)

13、為0.62，表明二者線性關(guān)系不顯著。26ppt課件27ppt課件 按煤種、W（-SiO2+FeS2+FeCO3）、磨損指數(shù)Ke、灰分Aad、可磨性指數(shù)HGI的內(nèi)容給出91種煤的相互關(guān)系的數(shù)據(jù)，還需要繼續(xù)積累。28ppt課件5 煤的磨損指數(shù)的判據(jù) 5.1國內(nèi)采用的煤的磨損指數(shù)的判據(jù) （1）沖擊式磨損指數(shù)DL465-1992煤的沖刷磨損指數(shù)試驗方法（西安熱工研究院制定） 據(jù)統(tǒng)計，煤種SiO2/Al2O32.0時，幾乎所有煤種的 Ke3.5磨損指數(shù)Ke11.02.02.03.53.55.05.0磨損程度輕微不強(qiáng)較強(qiáng)很強(qiáng)極強(qiáng)29ppt課件（2）旋轉(zhuǎn)式磨損指數(shù)（哈爾濱電站成套所制定）（3）沖刷式和旋轉(zhuǎn)式

14、磨損指數(shù)的關(guān)系 這兩種方法的磨損指數(shù)換算方法如下： Kexz=9.002Ke+3.685磨損指數(shù)Kex252540405050磨損程度輕微不強(qiáng)較強(qiáng)極強(qiáng)30ppt課件 5.2 各種磨損指數(shù)匯集 為了判別煤的磨損特性，不同國家和不同企業(yè)有自己的磨損判別方法，有可能在工程中遇到不同的磨損判別方法，匯集了不同磨損指數(shù)判別方法，以供使用。 國際上通常采用旋轉(zhuǎn)葉片式磨損指數(shù)測定儀（GB/T15458-1995）測得研磨磨損指數(shù)AI。 我國常用西安熱工院自行設(shè)計的沖刷式磨損試驗儀器，按DL465-1992進(jìn)行測定的沖刷磨損指數(shù)Ke。31ppt課件 （1）沖刷磨損指數(shù)Ke（ DL465-1992） 煤的磨損特

15、性和沖刷磨損指數(shù)Ke的關(guān)系如下： Ke1.0 輕微 Ke1.02.0 不強(qiáng) Ke2.03.5 較強(qiáng) Ke3.55.0 很強(qiáng) Ke5.07.0 一級極強(qiáng) Ke7.010.0 二級極強(qiáng) Ke10.0 三級極強(qiáng)32ppt課件 （2）回轉(zhuǎn)磨損指數(shù)AI （GB/T15458-1995） 煤的磨損特性和煤的磨損指數(shù)AI（mg/kg）的關(guān)系如下： AI 80 極強(qiáng) 33ppt課件（3）YGP 磨損指數(shù) 按照英國Babcock公司提供的試驗機(jī)和金屬試片（V6020，低錳碳鋼），測試的結(jié)果兩次平均值（mg/kg），為YGP磨損指數(shù)。 煤的磨損特性和煤的YGP磨損指數(shù)的關(guān)系如下： YGP 20 弱磨蝕煤 YGP

16、2050 中磨蝕煤 YGP5070 強(qiáng)磨蝕煤 YGP70 極強(qiáng)磨蝕煤34ppt課件（4）旋轉(zhuǎn)磨損指數(shù)Kexz 哈爾濱電站設(shè)備成套研究所的旋轉(zhuǎn)磨損指數(shù)Kexz，其判別界限如下： Kexz25 不強(qiáng) Kexz2540 較強(qiáng) Kexz4050 很強(qiáng) Kexz50 極強(qiáng) 沖刷磨損指數(shù)Ke與旋轉(zhuǎn)磨損指數(shù)Kexz的換算見下式： Kexz=9.002Ke+3.685 回轉(zhuǎn)葉片式磨損指數(shù)測定儀（GB/T15458-1995）測得研磨磨損指數(shù)AI，與我國常用按DL465-1992測定的沖刷磨損指數(shù)Ke，以及旋轉(zhuǎn)磨損指數(shù)Kexz之間，未見到換算關(guān)系。35ppt課件（5）俄羅斯對煤磨損特性的判別 1）以煤中的Sar

17、和Aar含量分級的磨損指數(shù)，其判別界限如下： Sar0.5%， Aar20% 磨損性低 Sar= 0.5%0.8%， Aar= 20%25%， 磨損性中等 Sar0.8%， Aar25% 磨損性強(qiáng) 2）以煤的磨損特性分級的磨損指數(shù)，其判別界限如下： 1 磨損性低 12.3 磨損性中等 2.3 磨損性強(qiáng)36ppt課件（6）德國Babcock公司的磨損指數(shù)KBHB 煤的磨損特性和煤的磨損指數(shù)的關(guān)系如下： KBHB160 弱磨蝕煤 KBHB161340 中磨蝕煤 KBHB341480 強(qiáng)磨蝕煤 KBHB481 極強(qiáng)磨蝕煤 德國Babcock公司的磨損指數(shù)與YGP磨損指數(shù)的換算關(guān)系： KBHB=6.6912( YGP)37ppt課件5.3 未取得煤的磨損指數(shù)時對煤的磨損特性判別方法 在未取得煤的磨損指數(shù)的情況下，煤的磨損性也可按灰的成分粗略判別 （1）按煤中含灰量和灰成分判別方法 1）如果煤中含灰量20%，灰中SiO240%難以判別。 2）如果SiO2/Al2O32.0時難以判別（DL/T466-2003）。38ppt課件 （2）西安熱工研究院對近百種煤進(jìn)行了工業(yè)分析、 煤灰成分分析。礦物質(zhì)含量分析?？赡バ灾笖?shù)和磨損指數(shù)的測定。數(shù)據(jù)分析表明，如果以Ke=3.5為界限，發(fā)現(xiàn)有以下規(guī)律： 1）凡空氣干燥基灰分Aad3