第二章 煤粉制備-2013

1、第二章 煤粉制備劉建忠浙江大學(xué)熱能工程研究所307碼頭或車站、儲(chǔ)煤場、輸煤橋、煤倉等斗輪機(jī)、皮帶機(jī)等本章內(nèi)容提綱本章內(nèi)容介紹煤粉的物理和化學(xué)特性煤的可磨性和磨損性三種磨煤機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理等直吹式和中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)的流程、設(shè)備和工作原理制粉系統(tǒng)熱力計(jì)算(自學(xué))重點(diǎn)掌握煤粉基本特性磨煤機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理直吹式和中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)5.1 煤粉的性質(zhì)一、煤粉密度及流動(dòng)性 密度：疏松堆積密度 0.40.5 t/m3壓緊堆積密度 0.7 t/m3原煤 1 1.2 t/m3 流動(dòng)性：煤粉顆粒小，比表面積大，能吸附大量空氣，具有很好的流動(dòng)性，便于氣力輸送，但易從縫隙中泄漏，并

2、有“自流”現(xiàn)象，即不受控制地自行流動(dòng)原煤煤粉二、煤粉自燃和爆炸電廠粉倉、管道一般有防爆門，管道不能積粉，否則會(huì)自燃。沒有詳細(xì)嚴(yán)格的濃度范圍 1.概念自燃：在沒有外來火源的情況下，煤粉遇空氣后發(fā)生緩慢氧化，積蓄熱量后溫度升高，達(dá)到著火點(diǎn)后自行燃燒。 CO出現(xiàn)可作為自燃的標(biāo)志。TjTi燃燒煤溫風(fēng)化時(shí)間燃燒期自熱期潛伏期煤自燃過程示意圖爆炸：煤粉與空氣的混合物，在一定的濃度和溫度下，遇火源后形成爆燃，使壓力突然升高（可達(dá)0.2-0.3 MPa）。 爆炸過程是懸浮在空氣中的煤粉的強(qiáng)烈燃燒過程。 判斷煤粉的爆炸性的分類準(zhǔn)則是爆炸性指數(shù)Kd。煤粉爆炸性煤粉爆炸性指數(shù)干燥無灰基揮發(fā)分(%)煤粉氣流著火溫度(

3、)難爆Kd 1.0Vdaf 25ITm680中等1.0Kd 1.525 Vdaf 32680ITm620易爆Kd 1.5Vdaf 32ITm620燃料最低煤粉濃度(kg/m3)最高煤粉濃度(kg/m3)最易爆炸濃度(kg/m3)爆炸產(chǎn)生的最大壓力(MPa)最低氧氣濃度(%)煙煤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.影響因素 揮發(fā)分Vdaf200m，不會(huì)爆炸但會(huì)自燃； 溫度升高，容易自燃和爆炸 濃度：存在危險(xiǎn)濃度范圍，煙煤：0.25-3kg(煤粉)/kg(

4、空氣)，溫度：70-130，遇點(diǎn)火源就會(huì)爆炸。 水分太低易引起自燃和爆炸，Mmf Mad，不易爆炸 干燥劑或煤粉氣流，含氧15%，不易爆炸引起煤粉空氣混和物爆炸的濃度范圍三、細(xì)度煤粉形狀不規(guī)則，尺寸500m，大部分20-60m煤粉細(xì)度指在一定的振動(dòng)強(qiáng)度和篩分時(shí)間下，一定質(zhì)量的煤粉通過一定尺寸的篩孔進(jìn)行篩分時(shí)，篩上剩余量占煤粉總量的百分比，用 Rx表示，x表示孔徑，m。 Rx=100a/(a+b), % a篩孔上剩余的煤粉質(zhì)量，g；b通過篩孔的煤粉質(zhì)量，g煙煤和無煙煤常用R90與R200同時(shí)表示煤粉細(xì)度和均勻度；褐煤用R200與R500，最大粒子可達(dá)10001500m 。 R90越大，煤粉越粗無

5、煙煤：5-10%，煙煤：10-25%， 褐煤：30-40%以上Particle Size Conversion Chart標(biāo)準(zhǔn)目數(shù)MICRONIN MMB.S.S/MESHA.S.T.M./MESHTYLER/MESHI.S.S/MESH45540004.00810920020572.0512141215014051.4016181610010031.00222524707100.71303532505000.50364035404200.42525048303000.30606060252500.25727065202100.21858080181800.18100100100151500.

6、15120120115121250.12150140150101050.102002002008750.0752402302506630.0633002702705530.053400400400370.037500500500250.025英國標(biāo)準(zhǔn)篩美國標(biāo)準(zhǔn)篩泰勒標(biāo)準(zhǔn)篩國際標(biāo)準(zhǔn)篩微米對(duì)照毫米對(duì)照四、顆粒組成特性寬篩分煤粉顆粒組成特性曲線（粒度分布特性）Rx=f(x)煤顆粒分布特性：破碎公式（Rosin-Rammler Eq.）R200一定，n，則R90，即小于90m較少，說明90m和200m之間的煤粉顆粒較集中，較多，粒度分布均勻； n，過粗(200m以上)和過細(xì)(90m以下)較多，粒度分布

7、不均勻R90一定， n，則R200 ，即大于200m較少，同樣道理，粒度分布均勻。故n表示煤粉均勻性指數(shù)均勻性指數(shù)n一定，b ，則R90，表明煤粉越細(xì)；反之亦然，故b表示煤粉粗細(xì)的系數(shù)對(duì)規(guī)定的磨煤設(shè)備，在x = 60 -200m范圍內(nèi)，n，b可認(rèn)為是常數(shù)Rosin Rammler分布n越大，越向平均粒徑處收縮，中心峰越高；細(xì)顆粒與粗顆粒數(shù)量減少，煤粉越均勻；見書本公式2-6五、經(jīng)濟(jì)煤粉細(xì)度煤粉細(xì)度與燃燒不完全損失q4、磨煤電耗Ezf和金屬損耗Ems有關(guān) q4 +Ezf+ Ems 最小 q4 固體不完全燃燒損失； Ezf磨制1噸煤所消耗的電能； Ems磨制1噸煤時(shí)因磨損而消耗的金屬量 經(jīng)濟(jì)煤粉細(xì)

8、度由實(shí)驗(yàn)確定影響煤粉經(jīng)濟(jì)細(xì)度的因素：揮發(fā)分高，煤粉可以粗些；均勻性指數(shù)大，煤粉可以粗些；爐膛燃燒強(qiáng)度大，煤粉可以粗些；最佳煤粉細(xì)度推薦值煤粉R90(%)無煙煤Vdaf5%5-6Vdaf=(5-6)%大致等于Vdaf貧煤12-14煙煤優(yōu)質(zhì)25-35劣質(zhì)15-20褐煤、油頁巖40-60根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)濟(jì)煤粉細(xì)度 R90= 4+0.5nVdaf實(shí)際結(jié)果，無煙煤、貧煤和煙煤 R90= 0.5nVdaf5.2 煤的可磨性與磨損性一、煤的可磨性系數(shù)掌握三點(diǎn)，什么叫可磨性，可磨性系數(shù)的二種表示方法1.定義：煤是否易于破碎磨細(xì)的特性可磨性系數(shù)是制粉系統(tǒng)(磨煤機(jī)和系統(tǒng))選擇的重要依據(jù)。煤粉磨制過程需要消耗能量，

9、不同煤磨制成相同細(xì)度的煤所消耗的能量不等，可見煤磨制的難易程度有差異。所消耗的能量與新產(chǎn)生的表面積成正比： E = EA(A2 - A1) EAA22.可磨性系數(shù)表示方法一：指在風(fēng)干狀況下，將同一質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)煤和試驗(yàn)煤由相同的初始粒度磨碎到相同的煤粉細(xì)度時(shí)所消耗的能量之比。磨煤機(jī)特性系數(shù),球磨機(jī)p=1.53.可磨性系數(shù)表示方法二：哈氏可磨性指數(shù)方法：空氣干燥，0.63-1.25mm，50g，284N，60轉(zhuǎn)，0.75mm(0.71mm)篩子計(jì)算：HGI=13+6.93D75范圍：我國動(dòng)力煤HGI：25-129。大于86易磨煤，小于62難磨煤關(guān)系：Kkm=0.0034(HGI)1.25+0.61哈

10、氏可磨性試驗(yàn)儀二、煤的磨損指數(shù)1.含義：表示該煤種對(duì)磨煤機(jī)的研磨部件磨損輕重的程度。2.國際上：常用旋轉(zhuǎn)磨損試驗(yàn)儀，根據(jù)試片被磨損的質(zhì)量，計(jì)算磨損系數(shù)方法：空氣干燥，2kg，6.7mm，1500r/min，12000轉(zhuǎn)計(jì)算：3.我國：“煤的沖刷磨損指數(shù)試驗(yàn)方法”方法：磨至R90=25%所需時(shí)間及磨損量，和標(biāo)準(zhǔn)煤比計(jì)算：Ke = E/A磨損指數(shù)Ke1.01-1.92-3.53.5-55煤的磨損性輕微不強(qiáng)較強(qiáng)很強(qiáng)極強(qiáng)煤的磨損性分類5.3 磨煤機(jī)一、磨煤的基本原理磨煤機(jī)是制粉系統(tǒng)的主要設(shè)備，依靠擊碎、壓碎和研碎等原理磨制煤粉。二、磨煤機(jī)分類與作用，按工作轉(zhuǎn)速分三種：低速磨煤機(jī)： 轉(zhuǎn)速1525r/mi

11、n，如鋼球磨煤機(jī)，它主要以撞擊、擠壓、研磨原理將煤磨成粉；中速磨煤機(jī)： 轉(zhuǎn)速25100r/min，如平盤磨（RP）、環(huán)球磨（E磨）、碗式磨、MPS磨，中速磨主要以碾壓原理將煤磨成粉。 高速磨煤機(jī)： 轉(zhuǎn)速4251500 r/min，如風(fēng)扇磨、錘擊磨，主要以撞擊原理將煤磨成粉。作用：磨煤、完成過程干燥。三、筒式鋼球磨煤機(jī)1.單進(jìn)單出鋼球磨煤機(jī)結(jié)構(gòu)：臥式圓筒形，鋼球、波紋板原理：主要是撞擊、擠壓和研磨材料：耐磨、隔音傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過齒輪帶動(dòng)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)筒體的工作轉(zhuǎn)速為1525r/min筒體內(nèi)的護(hù)甲帶動(dòng)鋼球運(yùn)動(dòng)鋼球在筒體內(nèi)運(yùn)動(dòng)與護(hù)甲共同研磨原煤主要參數(shù)：臨界轉(zhuǎn)速nlj：nzj=0.74-0.8nlj，0.75

12、nlj，單個(gè)球最佳轉(zhuǎn)速：鋼球充滿系數(shù)：電耗，一般0.2-0.3擠壓研磨摩擦研磨撞擊粉碎鋼球直徑：磨煤電耗與金屬磨耗總費(fèi)用最小原則確定。40、50、60搭配最合適通風(fēng)量：主要與煤粉粗細(xì)有關(guān)，存在最佳通風(fēng)量，書公式2-17筒內(nèi)存煤量：通過運(yùn)行確定磨煤出力與載煤量的對(duì)應(yīng)關(guān)系優(yōu)點(diǎn)：煤種適應(yīng)性強(qiáng)，可磨硬煤，高水分煤(相對(duì)中速磨)，對(duì)煤中雜物不敏感（對(duì)石頭、金屬）。磨煤最細(xì)，對(duì)無煙煤適合。結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠性高，事故率小，可用率高；維護(hù)方便，維修費(fèi)用低。缺點(diǎn)：設(shè)備大，噪音大，磨損大，占地面積大，投資高，電耗高，不宜在低負(fù)荷運(yùn)行。2.雙進(jìn)雙出鋼球磨雙進(jìn)雙出鋼球磨是在單進(jìn)單出鋼球磨的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩側(cè)同時(shí)

13、進(jìn)出煤和煤粉。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是(1)雙進(jìn)雙出；(2)設(shè)計(jì)有鋼球添加裝置；(3)配煤粉分離器、直吹式；(4)磨煤機(jī)重要性提高。運(yùn)行方面特點(diǎn)：(1)微轉(zhuǎn)裝置：停機(jī)或檢修時(shí)微轉(zhuǎn)，剩煤不必清空；(2)旁路風(fēng)：干燥預(yù)熱原煤；在低負(fù)荷時(shí)，確保輸粉管道和煤粉分離器內(nèi)始終保持最佳風(fēng)速；(3)可單側(cè)使用，低負(fù)荷能力強(qiáng)；(4)磨煤機(jī)出力受鍋爐負(fù)荷影響；(5)調(diào)節(jié)一次風(fēng)量適應(yīng)鍋爐負(fù)荷變化，風(fēng)粉比不變。風(fēng)量變化，出粉量也同時(shí)變化，負(fù)荷調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，每15秒可使鍋爐負(fù)荷變化5%四、中速磨1.基本工作原理二組碾磨部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生擠壓或碾磨作用，使煤被磨制成粉。干燥劑由下進(jìn)入，攜帶煤粉向上進(jìn)入粗粉分離器進(jìn)行分離，粗粉落回碾磨區(qū)重

14、磨。主軸垂直布置，立式磨煤機(jī)2.基本種類(按兩種磨煤部件的形狀分)輥盤式圓錐臺(tái)磨輥+平磨盤，又稱平盤磨輥碗式圓錐臺(tái)磨輥+磨碗，又稱磨或磨球環(huán)式大直徑鋼球+上下磨環(huán)，又稱型磨輥環(huán)式輪胎形磨輥+下磨環(huán)，又稱磨或輪胎磨輥盤式-中速平盤磨輥碗式-中速碗式磨(RP或HP磨)輥環(huán)式-中速輪胎磨(MPS磨)球環(huán)式-中速球式磨(E型磨)電耗：RP型磨 MPS型磨 E型磨耐磨損性： RP型磨 MPS型磨 E型磨 8000h比較：E型磨適用Ke 3.5；MPS型磨適用Ke 2.0；RP型磨適用Ke 1.0中速磨存在問題：(1)對(duì)雜質(zhì)敏感，工作條件要求苛刻；(2)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行和維修技術(shù)要求高； (3)不能磨制磨損

15、指數(shù)高的煤種；(4)要求水分低(外在水分15%)；(5)儲(chǔ)粉能力小，響應(yīng)時(shí)間長。中速磨優(yōu)點(diǎn)：(1)啟動(dòng)迅速，調(diào)節(jié)靈活；(2)磨煤電耗低；6-9kWh/t(3)結(jié)構(gòu)緊湊，占地少，磨煤機(jī)與粗分裝在一體；(4)鋼耗少，噪音低；(5)金屬磨損量小。(6)轉(zhuǎn)速高，碾磨效果高，效率高。五、風(fēng)扇磨利用高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇式?jīng)_擊葉輪將煤磨成煤粉的高速磨煤機(jī)。 1.基本工作原理撞擊用高速運(yùn)動(dòng)部件擊碎煤；使煤高速撞擊金屬部件。2.基本類型風(fēng)扇磨、豎井磨、錘擊磨3.結(jié)構(gòu)與工作過程類似風(fēng)機(jī)4.特點(diǎn)既能磨煤，又能鼓風(fēng)干燥條件好，可磨高水分煤(Mar大于30%)磨損嚴(yán)重，要求煤的磨損性小出粉較粗，不易用于低揮發(fā)分煤結(jié)構(gòu)簡單，制

16、造方便，設(shè)備緊湊，耗鋼少，運(yùn)行電耗低。六、磨煤機(jī)的選擇 原則：燃料性質(zhì)、細(xì)度要求、運(yùn)行可靠性、金屬消耗量、運(yùn)行費(fèi)用和投資成本。項(xiàng)目低速中速高速運(yùn)行可靠性最好次之較差適用煤種不限煙煤褐煤Mar不限58(1.21.31.3Aar不限25302530細(xì)度范圍 R90 (%)4354352550均勻性指數(shù) n0.71.01.11.30.9設(shè)備耗量及投資最大較小最小運(yùn)行費(fèi)用：電耗(kw.h/t)最大(15-29)較小(6-12)最小運(yùn)行費(fèi)用：金屬磨耗(g/t)100-15010-2015-30運(yùn)行費(fèi)用：檢修維修費(fèi)最大較大較小5.4 制粉系統(tǒng)在電廠中，以磨煤機(jī)為核心的把原煤制成合格煤粉的系統(tǒng)，稱為制粉系統(tǒng)

17、。煤粉數(shù)量磨煤出力(單位時(shí)間磨制的原煤量)煤粉質(zhì)量煤粉細(xì)度、煤粉水分、煤粉均勻性干燥劑進(jìn)入制粉系統(tǒng)干燥原煤的介質(zhì)。熱風(fēng)、溫風(fēng)、冷風(fēng)、煙氣及再循環(huán)乏氣；乏氣干燥煤以后的介質(zhì)。溫度低，含水蒸汽，對(duì)燃燒不利。制粉系統(tǒng)是燃煤機(jī)組的重要輔助系統(tǒng)。它的作用是磨制合格的煤粉，以保證鍋爐燃燒的需要。它的運(yùn)行好壞，將直接影響到鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性。制粉系統(tǒng)有直吹式和中間儲(chǔ)倉式兩種。直吹式制粉系統(tǒng)組成及流程磨煤機(jī)送風(fēng)機(jī)空預(yù)器鍋爐靜電除塵器一次風(fēng)二次風(fēng)煙氣煙囪引風(fēng)機(jī)原煤倉風(fēng)粉負(fù)壓系統(tǒng)正壓熱一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)正壓冷一次風(fēng)機(jī)系統(tǒng)直吹式煤經(jīng)磨煤機(jī)磨成煤粉后直接吹入爐膛燃燒。任何時(shí)候Bm=B。中速磨、風(fēng)扇磨、雙進(jìn)雙出排粉風(fēng)機(jī)空預(yù)

18、器中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)組成及流程靜電除塵器煙囪引風(fēng)機(jī)鍋爐一次風(fēng)二次風(fēng)煙氣煤粉倉細(xì)粉分離器鋼球磨三次風(fēng)原煤倉儲(chǔ)倉式先將磨好的煤儲(chǔ)存在煤粉倉中，再根據(jù)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷的需要，從煤粉倉經(jīng)給粉機(jī)送入爐膛燃燒。磨煤機(jī)出力不受鍋爐負(fù)荷限制，可在最佳經(jīng)濟(jì)下運(yùn)行；鄰爐可調(diào)配。送粉風(fēng)循環(huán)風(fēng)乏氣熱風(fēng)送粉乏氣送粉空預(yù)器 直吹式與儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)的比較直吹式制粉系統(tǒng)系統(tǒng)簡單，布置緊湊；鋼材消耗少，占地小，初投資少；輸粉管道短，運(yùn)行電耗較小。制粉系統(tǒng)故障直接影響鍋爐運(yùn)行；鍋爐負(fù)荷變化大時(shí)影響制粉系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；對(duì)鍋爐負(fù)荷的響應(yīng)慢。儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)系統(tǒng)復(fù)雜，鋼材消耗大，占地大，初投資多；輸粉管道長，運(yùn)行電耗較大。磨煤機(jī)負(fù)荷不受鍋爐影響；煤種適應(yīng)性較廣，可采用熱風(fēng)送粉，保證低揮發(fā)分煤的燃燒；對(duì)鍋爐負(fù)荷的響應(yīng)快。負(fù)壓系統(tǒng)：全