第二章 煤粉制備-2013

1、第二章 煤粉制備劉建忠浙江大學熱能工程研究所307碼頭或車站、儲煤場、輸煤橋、煤倉等斗輪機、皮帶機等本章內(nèi)容提綱本章內(nèi)容介紹煤粉的物理和化學特性煤的可磨性和磨損性三種磨煤機的結(jié)構(gòu)、工作原理等直吹式和中間儲倉式制粉系統(tǒng)的流程、設(shè)備和工作原理制粉系統(tǒng)熱力計算(自學)重點掌握煤粉基本特性磨煤機的結(jié)構(gòu)和工作原理直吹式和中間儲倉式制粉系統(tǒng)5.1 煤粉的性質(zhì)一、煤粉密度及流動性 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，否則會自燃。沒有詳細嚴格的濃度范圍 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，達到著火點后自行燃燒。 CO出現(xiàn)可作為自燃的標志。TjTi燃燒煤溫風化時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0.2-0.3 MPa）。 爆炸過程是懸浮在空氣中的煤粉的強烈燃燒過程。 判斷煤粉的爆炸性的分類準則是爆炸性指數(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，不會爆炸但會自燃； 溫度升高，容易自燃和爆炸 濃度：存在危險濃度范圍，煙煤：0.25-3kg(煤粉)/kg(

4、空氣)，溫度：70-130，遇點火源就會爆炸。 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、細度煤粉形狀不規(guī)則，尺寸500m，大部分20-60m煤粉細度指在一定的振動強度和篩分時間下，一定質(zhì)量的煤粉通過一定尺寸的篩孔進行篩分時，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同時表示煤粉細度和均勻度；褐煤用R200與R500，最大粒子可達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標準目數(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英國標準篩美國標準篩泰勒標準篩國際標準篩微米對照毫米對照四、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(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；反之亦然，故b表示煤粉粗細的系數(shù)對規(guī)定的磨煤設(shè)備，在x = 60 -200m范圍內(nèi)，n，b可認為是常數(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)濟煤粉細度煤粉細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噸煤時因磨損而消耗的金屬量 經(jīng)濟煤粉細

8、度由實驗確定影響煤粉經(jīng)濟細度的因素：揮發(fā)分高，煤粉可以粗些；均勻性指數(shù)大，煤粉可以粗些；爐膛燃燒強度大，煤粉可以粗些；最佳煤粉細度推薦值煤粉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)運行經(jīng)驗，經(jīng)濟煤粉細度 R90= 4+0.5nVdaf實際結(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，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的特性可磨性系數(shù)是制粉系統(tǒng)(磨煤機和系統(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：指在風干狀況下，將同一質(zhì)量的標準煤和試驗煤由相同的初始粒度磨碎到相同的煤粉細度時所消耗的能量之比。磨煤機特性系數(shù),球磨機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)篩子計算：HGI=13+6.93D75范圍：我國動力煤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、氏可磨性試驗儀二、煤的磨損指數(shù)1.含義：表示該煤種對磨煤機的研磨部件磨損輕重的程度。2.國際上：常用旋轉(zhuǎn)磨損試驗儀，根據(jù)試片被磨損的質(zhì)量，計算磨損系數(shù)方法：空氣干燥，2kg，6.7mm，1500r/min，12000轉(zhuǎn)計算：3.我國：“煤的沖刷磨損指數(shù)試驗方法”方法：磨至R90=25%所需時間及磨損量，和標準煤比計算：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較強很強極強煤的磨損性分類5.3 磨煤機一、磨煤的基本原理磨煤機是制粉系統(tǒng)的主要設(shè)備，依靠擊碎、壓碎和研碎等原理磨制煤粉。二、磨煤機分類與作用，按工作轉(zhuǎn)速分三種：低速磨煤機： 轉(zhuǎn)速1525r/mi

11、n，如鋼球磨煤機，它主要以撞擊、擠壓、研磨原理將煤磨成粉；中速磨煤機： 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： 轉(zhuǎn)速4251500 r/min，如風扇磨、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1.單進單出鋼球磨煤機結(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、隔音傳動機構(gòu)通過齒輪帶動筒體轉(zhuǎn)動筒體的工作轉(zhuǎn)速為1525r/min筒體內(nèi)的護甲帶動鋼球運動鋼球在筒體內(nèi)運動與護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用最小原則確定。40、50、60搭配最合適通風量：主要與煤粉粗細有關(guān)，存在最佳通風量，書公式2-17筒內(nèi)存煤量：通過運行確定磨煤出力與載煤量的對應(yīng)關(guān)系優(yōu)點：煤種適應(yīng)性強，可磨硬煤，高水分煤(相對中速磨)，對煤中雜物不敏感（對石頭、金屬）。磨煤最細，對無煙煤適合。結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠性高，事故率小，可用率高；維護方便，維修費用低。缺點：設(shè)備大，噪音大，磨損大，占地面積大，投資高，電耗高，不宜在低負荷運行。2.雙進雙出鋼球磨雙進雙出鋼球磨是在單進單出鋼球磨的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩側(cè)同時

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

14、磨。主軸垂直布置，立式磨煤機2.基本種類(按兩種磨煤部件的形狀分)輥盤式圓錐臺磨輥+平磨盤，又稱平盤磨輥碗式圓錐臺磨輥+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)對雜質(zhì)敏感，工作條件要求苛刻；(2)結(jié)構(gòu)復雜，運行和維修技術(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)儲粉能力小，響應(yīng)時間長。中速磨優(yōu)點：(1)啟動迅速，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、風扇磨利用高速旋轉(zhuǎn)的風扇式?jīng)_擊葉輪將煤磨成煤粉的高速磨煤機。 1.基本工作原理撞擊用高速運動部件擊碎煤；使煤高速撞擊金屬部件。2.基本類型風扇磨、豎井磨、錘擊磨3.結(jié)構(gòu)與工作過程類似風機4.特點既能磨煤，又能鼓風干燥條件好，可磨高水分煤(Mar大于30%)磨損嚴重，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，運行電耗低。六、磨煤機的選擇 原則：燃料性質(zhì)、細度要求、運行可靠性、金屬消耗量、運行費用和投資成本。項目低速中速高速運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行費用：電耗(kw.h/t)最大(15-29)較小(6-12)最小運行費用：金屬磨耗(g/t)100-15010-2015-30運行費用：檢修維修費最大較大較小5.4 制粉系統(tǒng)在電廠中，以磨煤機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(單位時間磨制的原煤量)煤粉質(zhì)量煤粉細度、煤粉水分、煤粉均勻性干燥劑進入制粉系統(tǒng)干燥原煤的介質(zhì)。熱風、溫風、冷風、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，對燃燒不利。制粉系統(tǒng)是燃煤機組的重要輔助系統(tǒng)。它的作用是磨制合格的煤粉，以保證鍋爐燃燒的需要。它的運行好壞，將直接影響到鍋爐的安全性和經(jīng)濟性。制粉系統(tǒng)有直吹式和中間儲倉式兩種。直吹式制粉系統(tǒng)組成及流程磨煤機送風機空預器鍋爐靜電除塵器一次風二次風煙氣煙囪引風機原煤倉風粉負壓系統(tǒng)正壓熱一次風機系統(tǒng)正壓冷一次風機系統(tǒng)直吹式煤經(jīng)磨煤機磨成煤粉后直接吹入爐膛燃燒。任何時候Bm=B。中速磨、風扇磨、雙進雙出排粉風機空預

18、器中儲式制粉系統(tǒng)組成及流程靜電除塵器煙囪引風機鍋爐一次風二次風煙氣煤粉倉細粉分離器鋼球磨三次風原煤倉儲倉式先將磨好的煤儲存在煤粉倉中，再根據(jù)鍋爐運行負荷的需要，從煤粉倉經(jīng)給粉機送入爐膛燃燒。磨煤機出力不受鍋爐負荷限制，可在最佳經(jīng)濟下運行；鄰爐可調(diào)配。送粉風循環(huán)風乏氣熱風送粉乏氣送粉空預器 直吹式與儲倉式制粉系統(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，運行電耗較小。制粉系統(tǒng)故障直接影響鍋爐運行；鍋爐負荷變化大時影響制粉系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性；對鍋爐負荷的響應(yīng)慢。儲倉式制粉系統(tǒng)系統(tǒng)復雜，鋼材消耗大，占地大，初投資多；輸粉管道長，運行電耗較大。磨煤機負荷不受鍋爐影響；煤種適應(yīng)性較廣，可采用熱風送粉，保證低揮發(fā)分煤的燃燒；對鍋爐負荷的響應(yīng)快。負壓系統(tǒng)：全