煤粉鍋爐設備原理匯總

1、 .wd. .wd. .wd.目錄第二章 煤粉鍋爐設備原理第一節(jié) 概述第二節(jié) 燃料特性第三節(jié)煤的燃燒計算和鍋爐機組的熱平衡第四節(jié) 制粉系統(tǒng)第五節(jié) 燃燒設備第六節(jié) 蒸發(fā)系統(tǒng)與水循環(huán)第七節(jié) 過熱器和再熱器第八節(jié) 省煤器和空氣預熱器第九節(jié) 超臨界鍋爐特點第二章 煤粉鍋爐設備原理將燃料的化學能能轉(zhuǎn)變成工質(zhì)的熱能，生產(chǎn)規(guī)定參數(shù)和品質(zhì)的工質(zhì)的設備稱為鍋爐。鍋爐的燃燒設備為燃料提供良好的燃燒條件，以求能把燃料的化學能最大限度地釋放出來并轉(zhuǎn)化為熱能，再利用換熱裝置利用煙氣的熱量把工質(zhì)水加熱成為熱水或蒸汽。鍋爐包括鍋和爐兩大局部，鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場所。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直

2、接為生產(chǎn)和生活提供所需要的熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉(zhuǎn)換為機械能，或再通過發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應用。產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，又叫蒸汽發(fā)生器，常簡稱為鍋爐，是蒸汽動力裝置的重要組成局部，多用于火電站、船舶、機車和工礦企業(yè)等。用于發(fā)電的鍋爐稱為電站鍋爐。第一節(jié) 概述一、鍋爐的開展1720年，英國人海科Haycock首先創(chuàng)造了鍋爐。這時的鍋爐和開水壺沒有多大區(qū)別，即在金屬鍋殼里充滿水，在底部加熱。鍋爐構(gòu)造如圖2-1所示。圖2-1 1720年Haycock鍋爐18世紀上半葉，英國煤礦使用的蒸汽機，包括瓦特創(chuàng)造的初期蒸汽機在內(nèi)，所用的

3、蒸汽壓力等于大氣壓力。18世紀下半葉改用高于大氣壓力的蒸汽。19世紀，常用的蒸汽壓力提高到0.8MPa左右。與此相適應，最早的蒸汽鍋爐是一個盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，后來改用臥式鍋殼，在鍋殼下方磚砌爐體中燒火。隨著鍋爐越做越大，為了增加受熱面積，在鍋殼中加裝火筒，在火筒前端燒火，煙氣從火筒后面出來，通過磚砌的煙道排向煙囪并對鍋殼的外部加熱，稱為火筒鍋爐。開場只裝一只火筒，稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐，后來加到兩個火筒，稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐。1804年左右，在掌握了優(yōu)質(zhì)鋼管的生產(chǎn)和脹管技術(shù)之后出現(xiàn)了火管鍋爐。一些火管裝在鍋殼中，構(gòu)成鍋爐的主要受熱面，火煙氣在管內(nèi)流過。在鍋殼的存水線以下裝上

4、盡量多的火管，稱為臥式外燃回火管鍋爐。它的金屬耗量較低，但需要很大的砌體。圖2-2為早期的火管鍋爐。早期的這兩種鍋爐都是對裝有大量飽和水的容器直接加熱，存在引起災難性的爆炸的危險。尤其是火管鍋爐，燃料在相對密封的小空間里燃燒，爆炸危險更大。這種危險幾乎危及工業(yè)的繼續(xù)開展?；鸸苠仩t被逐漸淘汰。19世紀中葉，出現(xiàn)了水管鍋爐。鍋爐受熱面是鍋殼外的水管，取代了鍋殼本身和鍋殼內(nèi)的火筒、火管。鍋爐的受熱面積和蒸汽壓力的增加不再受到鍋殼直徑的限制，有利于提高鍋爐蒸發(fā)量和蒸汽壓力。這種鍋爐中的圓筒形鍋殼遂改名為鍋筒，或稱為汽包。初期的水管鍋爐只用直水管，直水管鍋爐的壓力和容量都受到限制。圖2-3為水管鍋爐構(gòu)造

5、。圖2-2 1804年的Trevithick火管鍋爐圖2-3 水管鍋爐二十世紀初期，汽輪機開場開展，它要求配以容量和蒸汽參數(shù)較高的鍋爐。直水管鍋爐已不能滿足要求。隨著制造工藝和水處理技術(shù)的開展，出現(xiàn)了彎水管式鍋爐。開場是采用多鍋筒式。隨著水冷壁、過熱器和省煤器的應用，以及鍋筒內(nèi)部汽、水別離元件的改進，鍋筒數(shù)目逐漸減少，既節(jié)約了金屬，又有利于提高鍋爐的壓力、溫度、容量和效率。以前的火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐都屬于自然循環(huán)鍋爐，水汽在上升、下降管路中因受熱情況不同，造成密度差而產(chǎn)生自然流動。在開展自然循環(huán)鍋爐的同時，從1930年代開場應用直流鍋爐，1940年代開場應用控制循環(huán)鍋爐?？刂蒲h(huán)鍋爐又

6、稱強制循環(huán)鍋爐，它是在自然循環(huán)鍋爐的基礎(chǔ)上開展起來的。在下降管系統(tǒng)內(nèi)加裝循環(huán)泵，以加強蒸發(fā)受熱面的水循環(huán)。直流鍋爐中沒有鍋筒，給水由給水泵送入省煤器，經(jīng)水冷壁和過熱器等受熱面，變成過熱蒸汽送往汽輪機，各局部流動阻力全由給水泵來抑制。第二次世界大戰(zhàn)以后，這兩種型式的鍋爐得到較快開展，因為當時發(fā)電機組要求高溫高壓和大容量。開展這兩種鍋爐的目的是縮小或不用鍋筒，可以采用小直徑管子作受熱面，可以比較自由地布置受熱面。隨著自動控制和水處理技術(shù)的進步，它們漸趨成熟。在超臨界壓力時，直流鍋爐是唯一可以采用的一種鍋爐，1970年代投產(chǎn)的27MPa壓力配1300MW發(fā)電機組仍然是目前世界上最大的單臺容量機組，為

7、雙軸機組，共有9臺，均在美國。單軸機組最大容量為1200MW，全世界僅有1臺，在俄羅斯投運。后來又開展了由控制循環(huán)鍋爐和直流鍋爐結(jié)合而成的復合循環(huán)鍋爐。在鍋爐的開展過程中，燃料種類對爐膛和燃燒設備有很大的影響。因此，不但要求開展各種爐型來適應不同燃料的燃燒特點，而且還要提高燃燒效率以節(jié)約能源。此外，爐膛和燃燒設備的技術(shù)改進還要求盡量減少鍋爐排煙中的污染物硫氧化物和氮氧化物。早年的鍋殼鍋爐采用固定爐排，多燃用優(yōu)質(zhì)煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。直水管鍋爐出現(xiàn)后開場采用機械化爐排，其中鏈條爐排得到了廣泛的應用。爐排下送風從不分段的“統(tǒng)倉風開展成分段送風。早期爐膛低矮，燃燒效率低。后來人們認識到爐

8、膛容積和構(gòu)造在燃燒中的作用，將爐膛造高，并采用爐拱和二次風，從而提高了燃燒效率。發(fā)電機組功率超過6MW時，以上這些層燃爐的爐排尺寸太大，構(gòu)造復雜，不易布置，所以1920年代開場使用室燃爐，室燃爐燃燒煤粉和油。煤由磨煤機磨成煤粉后用燃燒器噴入爐膛燃燒，發(fā)電機組的容量遂不再受燃燒設備的限制。自第二次世界大戰(zhàn)初起，電站鍋爐幾乎全部采用室燃爐。早年制造的煤粉爐采用了形火焰。燃燒器噴出的煤粉氣流在爐膛中先下降，再轉(zhuǎn)彎上升。后來又出現(xiàn)了前墻布置的旋流式燃燒器，火焰在爐膛中形成形火炬。隨著鍋爐容量增大，旋流式燃燒器的數(shù)目也開場增加，可以布置在兩側(cè)墻，也可以布置在前后墻。1930年左右出現(xiàn)了布置在爐膛四角且大

9、多成切圓燃燒方式的直流燃燒器。第二次世界大戰(zhàn)后，石油價廉，許多國家開場廣泛采用燃油鍋爐。燃油鍋爐的自動化程度容易提高。1970年代石油提價后，許多國家又重新轉(zhuǎn)向利用煤炭資源。這時電站鍋爐的容量也越來越大，要求燃燒設備不僅能燃燒完全，著火穩(wěn)定，運行可靠，低負荷性能好，還必須減少排煙中的污染物質(zhì)。在燃煤特別是燃褐煤的電站鍋爐中采用分級燃燒或低溫燃燒技術(shù)，即延遲煤粉與空氣的混合或在空氣中摻煙氣以減慢燃燒，或把燃燒器分散開來抑制爐溫，不但可抑制氮氧化物生成，還能減少結(jié)渣。1921年德國人溫克勒創(chuàng)造了流化床燃燒方式。流化床燃燒屬于一種低溫燃燒，除可燃用灰分十分高的固體燃料外，還可在流化床中摻入石灰石用以

10、脫硫。循環(huán)流化床作為一種干凈煤發(fā)電技術(shù)，目前也受到重視。世界上第一臺460MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐已經(jīng)在波蘭Lagisza電廠成功投運，世界首臺容量最大的600 MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐也開場在四川白馬電廠興建。目前，電站煤粉鍋爐已開展到第二代，即高效燃燒，完全脫硫，局部脫硝的超超臨界鍋爐。正在研制第三代即更高參數(shù)、污染零排放的超超臨界鍋爐。HYPERLINK :/baike.baidu /view/71206.html?wtp=tt o 返回頁首二、鍋爐的工作過程鍋爐是一種能源轉(zhuǎn)換設備，將燃料中的化學能，最有效地轉(zhuǎn)換為蒸汽的熱能。工作的 基本過程是燃料在鍋爐爐膛內(nèi)燃燒，生成高溫煙氣，然后利用

11、換熱器，通過輻射及對流換熱，將工質(zhì)水加熱成為過熱蒸汽。鍋爐的原料是燃料，產(chǎn)品是符合一定質(zhì)量要求的過熱蒸汽。超臨界鍋爐構(gòu)造和工作過程如圖2-4所示。鍋爐的工作過程可簡單分為燃燒過程和傳熱過程。燃燒過程由“爐的設備完成，傳熱過程由“鍋的設備完成，即由燃燒系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)完成鍋爐的工作。圖2-4 超臨界鍋爐構(gòu)造及工作過程示意圖1-省煤器；2-過熱器；3-再熱器在燃燒系統(tǒng)方面，送風機將空氣送入空氣預熱器加熱到一定溫度。原煤和一局部熱空氣一起送入磨煤機。原煤在磨煤機中被磨成一定細度的煤粉，由熱空氣攜帶經(jīng)燃燒器噴入爐膛。燃燒器噴出的煤粉與空氣混合物在爐膛中與其余的熱空氣混合，完成低NOx燃燒，放出大量熱量。

12、燃燒后的高溫煙氣順序流經(jīng)爐膛、過熱器、再熱器、省煤器和空氣預熱器放出熱量后，再經(jīng)過除塵裝置，除去其中的飛灰，由引風機送往濕法脫硫塔，最后經(jīng)煙囪排向大氣。有的鍋爐在省煤器前的煙道中布置有SCR煙氣脫硝裝置，進一步降低NOx排放。在汽水系統(tǒng)方面，給水在加熱器中加熱到一定溫度后，經(jīng)給水管道進入省煤器吸收煙氣熱量，進一步加熱以后經(jīng)懸吊管引出送入下降管，沿下降管下行至水冷壁進口集箱。水在水冷壁管內(nèi)吸收爐膛輻射熱后形成微過熱蒸汽經(jīng)引出管到達別離器。別離器出來的蒸汽流往各級HYPERLINK :/ ryboiler / o 過熱器生產(chǎn)廠家過熱器，繼續(xù)吸熱成為540600的過熱蒸汽，然后送往汽輪機高壓缸做功。

13、汽輪機高壓缸排汽進入鍋爐的再熱器，吸熱后升溫到540600，進入汽輪機中壓缸做功。在超臨界鍋爐啟動過程中，水冷壁出口的工質(zhì)為飽和溫度的汽水混合物，在別離器中經(jīng)汽水別離后，飽和蒸汽進入各級過熱器，別離出來的飽和水經(jīng)循環(huán)泵流入省煤器和水冷壁系統(tǒng)，形成循環(huán)。當?shù)竭_一定負荷時，水冷壁出口工質(zhì)為微過熱蒸汽，別離器進入干態(tài)運行，等于一個中間混合聯(lián)箱，不再具有別離功能。HYPERLINK :/baike.baidu /view/71206.html?wtp=tt o 返回頁首三、鍋爐的構(gòu)造 鍋爐整體的構(gòu)造包括鍋爐本體和輔助設備兩大局部。鍋爐中的爐膛、汽包或啟動別離器、燃燒器、水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器、

14、空氣預熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件構(gòu)成生產(chǎn)蒸汽的核心局部，稱為鍋爐本體。制粉系統(tǒng)、風機、除塵輸灰、煙氣凈化、熱工測量與控制系統(tǒng)等為鍋爐的輔助系統(tǒng)。1.爐膛又稱燃燒室，是供燃料燃燒的空間。將固體燃料放在爐排上，進展火床燃燒的爐膛稱為層燃爐，又稱火床爐；將液體、氣體或磨成粉狀的固體燃料，經(jīng)燃燒器噴入燃燒室燃燒的爐膛稱為室燃爐，又稱火室爐，燒煤的鍋爐稱為煤粉爐；空氣將煤粒托起使其呈沸騰狀態(tài)燃燒，并適于燃燒劣質(zhì)燃料的爐膛稱為流化床爐，又稱沸騰爐；利用空氣流使煤粒高速旋轉(zhuǎn)，并強烈燃燒的圓筒形爐膛稱為旋風爐。目前超臨界鍋爐只采用煤粉燃燒方式。原煤經(jīng)給煤機送入磨煤機磨制成煤粉，經(jīng)熱風枯燥、輸送到燃燒器，噴入爐

15、膛燃燒。爐膛的橫截面一般為正方形或矩形。燃料在爐膛內(nèi)燃燒形成火焰，生成高溫煙氣，所以爐膛四周的爐墻由耐高溫材料和保溫材料構(gòu)成。在爐墻的內(nèi)外表上常敷設水冷壁管，它既保護爐墻不致燒壞，又吸收火焰和高溫煙氣的大量輻射熱，將離開爐膛的煙氣冷卻到適宜的溫度，使后面的受熱面不會結(jié)渣。爐膛設計需要充分考慮燃用燃料的特性。每臺鍋爐應盡量燃用原設計的燃料。燃用特性差異較大的燃料時鍋爐運行的經(jīng)濟性和可靠性都可能降低。2.汽包汽包是自然循環(huán)和屢次強制循環(huán)鍋爐中，承受HYPERLINK :/ ryboiler / o 省煤器生產(chǎn)廠家推薦點擊文字進入省煤器來的給水、聯(lián)接循環(huán)回路，并向過熱器輸送飽和蒸汽的圓筒形容器。汽包

16、筒體由優(yōu)質(zhì)厚鋼板制成，是自然循環(huán)鍋爐中最重的部件之一。汽包的主要功能是儲水，進展汽水別離，在運行中排除鍋水中的雜質(zhì)，防止含有高濃度鹽分和雜質(zhì)的鍋水隨蒸汽進入過熱器和汽輪機中，影響機組的安全經(jīng)濟運行。超臨界鍋爐沒有汽包，但有類似汽包的啟動別離器，就像個小汽包，里面也有汽水別離裝置。超臨界鍋爐在啟動時，蒸汽壓力一般也要從低到高逐漸升壓，從亞臨界過渡到超臨界壓力，變壓運行的超臨界鍋爐在低負荷時蒸汽壓力也為亞臨界壓力。在亞臨界壓力以下時，水冷壁出口工質(zhì)為飽和溫度的汽水混合物，如果讓汽水混合物直接進入過熱器系統(tǒng)，會危及鍋爐和汽輪機的安全運行，因此需要將水別離出來，送回省煤器和水冷壁系統(tǒng)，形成再循環(huán)，在啟

17、停過程中能保持水冷壁流量高于最低流量要求，保護水冷壁。另外，直流鍋爐沒有蒸汽清潔功能，需要保證給水品質(zhì)。在冷態(tài)清洗時，啟動系統(tǒng)將清洗水返回給水系統(tǒng)。直流鍋爐的啟動系統(tǒng)可分為內(nèi)置式和外置式別離器兩大類。現(xiàn)在一般采用內(nèi)置式啟動別離器，即別離器與過熱器之間無隔絕閥門，啟動系統(tǒng)按全壓設計。超臨界鍋爐的啟動系統(tǒng)一般還配有循環(huán)泵，可大大減少啟動時的工質(zhì)損失和熱損失，并且大大減輕熱態(tài)啟動時對鍋爐的熱沖擊。3.燃燒器燃燒器是燃燒過程的組織者，把煤粉氣流以一定的氣流構(gòu)造送入爐膛，組織燃燒過程，保證煤粉氣流穩(wěn)定著火，完全燃盡，減少污染物的生成。燃燒器按照氣流構(gòu)造分為直流燃燒器和旋流燃燒器兩大類。燃燒過程完成后，燃

18、料的熱量釋放到了煙氣中，各種受熱面吸收煙氣的熱量，把給水加熱成過熱蒸汽。按照水汽的流程，受熱面依次為：省煤器、水冷壁、過熱器、再熱器。還有把燃燒用的空氣加熱的空氣預熱器。需要說明的是，空氣預熱器的吸熱量不是鍋爐的有效利用熱量，這局部熱量又從燃燒器送入爐膛，一直循環(huán)使用。煙氣最后經(jīng)除塵脫硫，排入大氣。從鍋爐的生產(chǎn)過程看，鍋爐的構(gòu)造分為燃燒系統(tǒng)和汽水系統(tǒng)兩大構(gòu)造系統(tǒng)。其主要的主輔設備有：燃燒及污染處理系統(tǒng)：原煤倉、給煤機、磨煤機、送風機、空氣預熱器、燃燒器、爐膛；電除塵器、除渣輸灰系統(tǒng)、濕法脫硫系統(tǒng)。還有相應的測量控制系統(tǒng)。汽水系統(tǒng)：省煤器、水冷壁、汽水別離器、過熱器、再熱器、相應的測量控制系統(tǒng)等

19、。HYPERLINK :/ ryboiler / o 鍋爐配件制造廠鍋爐未來的開展將進一步提高鍋爐熱效率和輔機效率；降低鍋爐的單位功率的設備造價；提高鍋爐機組的運行靈活性和自動化水平；開展更多鍋爐品種以適應不同的燃料；提高鍋爐機組及其輔助設備的運行可靠性；減少對環(huán)境的污染。HYPERLINK :/baike.baidu /view/71206.html?wtp=tt o 返回頁首四、鍋爐的分類鍋爐的種類和用途很多，按照不同的標準，可以對鍋爐進展分類，以了解鍋爐的性能與用途。1鍋爐參數(shù) 鍋爐參數(shù)是表示鍋爐性能的主要指標，包括鍋爐容量、蒸汽壓力、蒸汽溫度、給水溫度等。HYPERLINK :/ ry

20、boiler / o 鍋爐配件制造廠鍋爐容量可用額定蒸發(fā)量或最大連續(xù)蒸發(fā)量來表示。額定蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度和效率下，單位時間內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量，單位為t/h。最大連續(xù)蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度下，單位時間內(nèi)能最大連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。鍋爐容量和配套機組的發(fā)電功率是一一對應的。600MW機組鍋爐容量為2000t/h左右，300MW機組鍋爐容量為1000t/h左右。蒸汽參數(shù)包括HYPERLINK :/ ryboiler / o 鍋爐配件制造廠鍋爐的蒸汽壓力和溫度，通常是指HYPERLINK :/ ryboiler / o 過熱器生產(chǎn)廠家過熱器、再熱器出口處的過熱蒸汽壓力和溫度。給水溫度是

21、指HYPERLINK :/ ryboiler / o 省煤器生產(chǎn)廠家推薦點擊文字進入省煤器的進水溫度。表2-1為超臨界機組參數(shù)的開展方向。表2-1 超臨界參數(shù)開展方向主蒸汽壓力/MPa293033.540主蒸汽溫度/582582610700再熱蒸汽溫度/580600630720再熱蒸汽壓力/MPa87.49.311.2機組循環(huán)熱效率/%47495052552鍋爐分類1按容量分：現(xiàn)在一般把發(fā)電功率300MW及以上的機組配置的鍋爐稱為大容量鍋爐。2按蒸汽壓力分：大容量鍋爐可分為亞臨界和超臨界兩大類。蒸汽的臨界壓力為22.13MPa，對應的飽和溫度為374。如果主蒸汽壓力超過臨界壓力，那么為超臨界鍋

22、爐。主蒸汽壓力為1618MPa的為亞臨界鍋爐。3按用途分：電站鍋爐發(fā)電、工業(yè)鍋爐工業(yè)生產(chǎn)工藝供汽或供暖、熱水鍋爐民用熱水或供暖、余熱鍋爐不用燃料。 4按燃燒方式分：煤粉爐懸浮燃燒、循環(huán)流化床鍋爐流化床燃燒、火床爐。5按蒸發(fā)系統(tǒng)循環(huán)方式分：自然循環(huán)鍋爐、直流鍋爐、控制循環(huán)鍋爐、復合循環(huán)鍋爐。直流鍋爐沒有汽包，給水在給水泵提供的壓力作用下，順序依次通過加熱、蒸發(fā)、過熱受熱面，工質(zhì)在鍋爐的內(nèi)部不進展循環(huán)，但在啟停過程中有循環(huán)。超臨界參數(shù)鍋爐只能采用直流鍋爐。6按排渣方式分：固態(tài)排渣鍋爐、液態(tài)排渣鍋爐。 我國電站鍋爐的型號一般按圖2-5所示的方式表示。制造廠家一般以中文拼音首字母表示。目前國產(chǎn)600M

23、W超臨界鍋爐的制造廠有四家，上海鍋爐廠以SG表示，哈爾濱鍋爐廠以HG表示，東方鍋爐廠以DG表示，北京巴威以B&WB表示。額定蒸發(fā)量以數(shù)字表示，單位t/h不標出；額定蒸汽壓力以主蒸汽壓力的數(shù)字表示，單位MPa不標出。燃料代號也以中文拼音首字母表示，如煤用M表示。設計次序等可以標出，也可省略。還可以加上其它參數(shù)如再熱蒸汽溫度等。圖2-5 我國電站鍋爐型號 如B&WB-1950/25.41-M鍋爐，表示由北京巴威生產(chǎn)的蒸發(fā)量為1950t/h，額定蒸汽壓力為25.41MPa的燃煤超臨界鍋爐。我國四大鍋爐廠為上鍋、東鍋、哈鍋、北京巴威。 要更好地了解鍋爐性能，需要將鍋爐的 基本情況分清楚。即把鍋爐的參數(shù)

24、、容量、燃燒方式以及生產(chǎn)廠家等信息介紹清楚，就能了解鍋爐的 基本性能。在介紹鍋爐總體情況時，除了鍋爐型號所包含的信息外，還需要補充一些信息。例如上述的北京巴威超臨界鍋爐，在介紹總體情況時，可以介紹為：該鍋爐為超臨界參數(shù)、螺旋爐膛、一次中間再熱、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、露天布置的型鍋爐，鍋爐配有帶循環(huán)泵的內(nèi)置式啟動系統(tǒng)。鍋爐設計煤種為神華煙煤，校核煤種為晉北煙煤。鍋爐采用中速磨冷一次風機正壓直吹式制粉系統(tǒng)，前后墻對沖燃燒方式，配置B&W公司最新研制的DRB-4Z超低NOx雙調(diào)風旋流燃燒器及NOxOFA噴口。尾部設置分煙道，采用煙氣分流擋板調(diào)節(jié)再熱器出口汽溫。這樣就可以了解鍋爐的 基本性能。

25、HYPERLINK :/baike.baidu /view/71206.html?wtp=tt o 返回頁首五、鍋爐總體概況以東鍋600MW超臨界鍋爐為例，介紹鍋爐總體概況。DG-1900/25.4/571/569煤粉鍋爐，鍋爐為超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐，一次再熱，單爐膛，尾部雙煙道構(gòu)造，采用尾部煙氣調(diào)節(jié)擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊構(gòu)造，平衡通風，露天布置，燃用晉南、晉東南地區(qū)貧煤、煙煤的混合煤種。鍋爐總體布置如圖2-6所示。鍋爐過熱器由頂棚及后豎井包墻過熱器、低溫過熱器、屏式過熱器、高溫過熱器組成。再熱器系統(tǒng)由低溫再熱器和高溫再熱器組成。爐膛的寬、深、高尺寸為22.162

26、 4 m15.456 8 m62m，爐膛截面積為343m2，爐膛容積為18675m3。采用中速磨直吹式制粉系統(tǒng)，配6臺MPS磨煤機，其中1臺備用。煤粉細度200目篩通過量為80%。燃燒系統(tǒng)采用前后墻對沖燃燒方式，24只HT-NR3燃燒器分3層布置在爐膛前后墻上。在燃燒器中，燃燒的空氣被分為3股，即直流一次風、直流內(nèi)二次風和旋流外二次風。燃燒器上部布置有燃盡風OFA風口，12只燃盡風風口分別布置在前后墻上。鍋爐啟動系統(tǒng)主要由除氧器、給水泵、高壓加熱器、汽水別離器、儲水罐、冷凝器等組成。鍋爐機組在30年的壽命期間，允許的啟停次數(shù)不高于下值：冷態(tài)啟動停機超過72h：不超過500次；溫態(tài)啟動停機72h

27、內(nèi)：不超過4000次；熱態(tài)啟動停機10h內(nèi)：不超過5000次。啟動采用定-滑-定方式，在總的允許啟停次數(shù)下的壽命消耗不大于70%。22%BMCR負荷開場濕/干態(tài)轉(zhuǎn)換。給水溫度284。鍋爐運行性能：性能考核試驗時鍋爐熱效率為93.15%；NOx排放為421mg/m3；最低不投油穩(wěn)燃負荷為848t/h，優(yōu)于設計保證值45%BMCR855t/h。圖2-6 DG-1900/25.4/571/569鍋爐總體布置第二節(jié)燃料特性經(jīng)過燃燒過程能釋放出熱量的可燃物質(zhì)稱為燃料。燃料可分為核燃料和有機燃料。有機燃料按其物態(tài)可分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料。固體燃料以煤為主，液體燃料以石油為主，氣體燃料以天然氣和煤

28、氣為主，這些不可再生的有機燃料也稱為化石燃料。根據(jù)燃料獲得的方法，可分為天然燃料，即從自然界直接獲取未經(jīng)工藝加工的燃料，如原油、煤和天然氣；人工燃料，即把天然燃料經(jīng)過工藝加工后得到的燃料，如煤氣、焦炭和成品油。根據(jù)燃料的用途，可分為工藝燃料，即用于各種工藝過程，為優(yōu)質(zhì)燃料，如用于煉鋼的焦炭；動力燃料，只用于燃燒利用其熱量，如劣質(zhì)煤。我國電站鍋爐以燃煤為主，本節(jié)主要介紹煤的特性。當然，隨著新能源的開發(fā)，可再生能源也逐步成為電站鍋爐燃料，如生物質(zhì)，包括秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物和城市生活垃圾；其他生產(chǎn)過程副產(chǎn)品，如高爐煤氣等。一、煤質(zhì)特性煤是世界上最重要的燃料。在早期歷史的記載中人們對煤的直接燃燒就已有了認

29、識。根據(jù)資料，中國人早在公元前1000年就使用了煤，希臘和羅馬人在公元前200年以前開場利用煤。到公元1215年，在英格蘭開場了煤的貿(mào)易活動。全世界迄今為止已開采和消耗掉的煤合計約為1600億噸，即占可采儲量的20%左右，對估計儲量僅占1.3%。所以，對主要的產(chǎn)煤國來說，可開采的煤仍然很豐富，包括我國，估計還可繼續(xù)開采300年左右。不斷增長的能源需求意味著，所有的現(xiàn)有常規(guī)能源終究會被耗盡，煤也不能例外。不過在很長時間內(nèi)，它仍然是發(fā)電的主要燃料和生產(chǎn)焦炭與煤氣的原料。煤是由植物經(jīng)過數(shù)百萬年的化學和地質(zhì)過程而形成的。植物殘骸隨地殼運動被埋入地下，長期處于地下高溫、高壓、隔絕空氣、細菌環(huán)境，經(jīng)過數(shù)百

30、萬年的化學和地質(zhì)過程而形成化學特性穩(wěn)定、含碳量高的固體化合物-煤。把植物殘骸變成煤的地質(zhì)化學過程稱為煤化。隨地質(zhì)年代等不同，一般分為褐煤、煙煤和無煙煤。煤化過程的第一個產(chǎn)品是泥煤，一般包括局部腐爛的莖、小枝和樹皮，它并不是煤的分類。泥煤進一步煤化形成褐煤，褐煤再通過適當?shù)牡刭|(zhì)變化過程而最終形成無煙煤。其形成過程如圖2-7所示。 圖2-7 煤的形成過程示意圖在地質(zhì)歷史上，沼澤森林覆蓋了大片土地，包括菌類、蕨類、灌木、喬木等植物。但在不同時代海平面常有變化。當水面升高時，植物因被淹而死亡。如果這些死亡的植物被沉積物覆蓋而不透氧氣，植物就不會完全分解，而是在地下形成有機地層。隨著海平面的升降，會產(chǎn)生

31、多層有機地層。經(jīng)過漫長的地質(zhì)作用，在溫度增高、壓力變大的復原環(huán)境中，這一有機層最后會轉(zhuǎn)變?yōu)槊簩?。因埋深和埋藏時間的差異，形成的煤也不盡一樣。二、煤的組成特性煤的化學成分組成是不均勻的，并隨地域的不同而改變。除了主要的有機成分碳、氫、氧外，煤也含有雜質(zhì)。這些雜質(zhì)主要包括灰分和硫?；曳种饕獊碓从诿夯^程中摻進的無機物礦石?；曳值某煞种羞€包括一些無機物，如二氧化硅，它是植物化學構(gòu)造的一局部。溶解的無機物離子和礦物顆粒在早期的煤化過程中也會被有機物捕獲。泥漿、頁巖和黃鐵礦也沉積在煤層的小孔和縫隙中。雖然煤是一種復雜的、不均勻的混合物，并且不是一種聚合物或生物分子，但是一些化學家經(jīng)過研究提出了假想的煤的

32、分子構(gòu)造，這些分子構(gòu)造可作為模型來描述煤的反響機理，還能進一步幫助煤加工業(yè)的開展，如煤熱解、氣化、燃燒和液化。煤的假想大分子構(gòu)造如圖2-8所示。圖2-8 煤的假想大分子構(gòu)造 煤是一種有機沉積巖石，利用研究巖石的方法來研究煤，稱為煤巖學。煤由各種在光學顯微鏡下可區(qū)分的細微顆粒-顯微組分組成。顯微組分可分為有機顯微組分和無機顯微組分兩局部。無機顯微組分來源于地殼中的巖石。有機顯微組分來源于成煤植物，通常分為鏡質(zhì)組、殼質(zhì)組和惰質(zhì)組。惰質(zhì)組主要由絲質(zhì)體組成，為惰性成分；鏡質(zhì)組和殼質(zhì)組為活性成分，易于燃燒。雖然煤的化學組成十分復雜，但作為動力燃料使用，只要能了解它與燃燒相關(guān)的組成，如利用現(xiàn)行的元素分析和

33、工業(yè)分析方法分析其成分，就能滿足電站鍋爐燃燒技術(shù)和有關(guān)的計算要求。 煤質(zhì)檢驗一般分為兩大類，一類是測定煤中固有成分及性質(zhì)，如元素分析和工業(yè)分析等；另一類是在人為規(guī)定的條件下，測定煤經(jīng)轉(zhuǎn)化后生成物的性質(zhì)，如揮發(fā)分、灰分、粘結(jié)性等。后一類通常稱為標準性實驗，它所測定的對象，不是煤所固有的，而是在一定實驗條件下所產(chǎn)生的物質(zhì)或性能，測定結(jié)果隨實驗條件如加熱條件、時間等而改變。 另外，煤是粒度和化學組成很不均勻的大宗散裝固體物質(zhì)，要從一采樣單元的煤中數(shù)百至數(shù)千噸，采制出少量樣品，使其能代表這一單元煤的平均質(zhì)量，具有很大的難度，必須遵循一定的原那么和科學取樣方法，才可能獲得具有代表性的煤樣。燃煤采制樣方法

34、可參考相關(guān)標準資料。三、煤的元素分析煤所含元素達數(shù)十種，一般分為可燃成分和不可燃成分。不可燃成分即無機物局部都歸入灰分當中，可燃成分一般為有機物。煤中有機物質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮、硫組成。此外，還有極少量的磷和其他元素，一般忽略不計。煤的元素分析指對煤中有機質(zhì)主要組成成分-碳、氫、氧、氮、硫等五種元素含量和水分及灰分含量的測定和計算。用煤的元素分析結(jié)果表示的煤的組成稱為煤的元素分析組成，包括五種元素以及水分M和灰分A。煤的元素組成是評價燃料質(zhì)量的重要指標，也是鍋爐設計和燃燒控制的重要依據(jù)。元素分析是動力燃料成分分析的重要工程。煤的元素分析組成以質(zhì)量百分數(shù)表示為： C+H+O+N+S+M+A=1

35、00% 2-1需要說明的是，煤中硫以三種形式存在，即有機硫、硫化物硫和硫酸鹽硫，統(tǒng)稱為全硫。有機硫和硫化物硫是可燃硫，硫酸鹽硫不可燃，也稱為固定硫，一般計入灰分中。元素分析中的硫，按嚴格定義，指有機硫，一般實用情況下指可燃硫，不是全硫。 除了氧含量是用差額法計算外，其余六項可以直接測定。每項元素成分特性如下：1碳 碳是煤中的主要成分，是組成煤大分子的骨架，也是煤燃燒過程中產(chǎn)生熱量的主要元素，在煤中的含量約為30%70%，燃燒產(chǎn)物為CO2，為溫室氣體，是遠期要控制排放的物質(zhì)。每kg純碳完全燃燒釋放的熱量為32700kJ，如燃燒不完全，生成CO，僅釋放出9270kJ的熱量。所以在鍋爐中應保證其完全

36、燃燒，以充分利用其熱量。碳在煤中以單質(zhì)的碳和與其它物質(zhì)組成的揮發(fā)性碳兩種方式存在。隨著地質(zhì)年代的增加，碳在煤中的含量會增加。純碳不易著火燃燒，含碳量越高的煤，著火燃燒越困難。 2氫 氫是煤中有機質(zhì)的重要元素，是煤中單位發(fā)熱量最高的元素，且極易燃燒，燃燒產(chǎn)物為H2O，無污染。每kg氫燃燒釋放的熱量為120370kJ。在煤中含量約為2%6%，液體燃料中約14%，天然氣中氫含量最高。氫在煤中以化合物的揮發(fā)分方式存在。隨著地質(zhì)年代的增加，氫在煤中的含量降低。3氧 氧是不可燃成分，在煤中含量約1%30%，波動較大。隨著地質(zhì)年代的增加，氧在煤中的含量降低，無煙煤一般含1%3%。氧在煤中不是以單質(zhì)方式存在，

37、不會為煤燃燒提供氧氣，而是和氫或碳等形成化合物，以揮發(fā)分方式存在，減少了可燃成分含量，因此氧是一種不利元素。4氮 氮是煤中的有害元素，來源于成煤植物中的蛋白質(zhì)，在煤中含量約為0.5%2.5%。隨著地質(zhì)年代的增加，氮在煤中的含量降低。氮在煤中以游離方式存在，為惰性物質(zhì)。但在鍋爐的高溫環(huán)境下，少局部氮和氧發(fā)生化學反響，生成有害氣體NOx，直接危害人體安康，污染環(huán)境。在鍋爐設計和運行時，應控制其生成。5硫硫是煤中的有害元素，既存在于有機質(zhì)，也存在于無機質(zhì)中，在煤中含量約為0.5%3%。經(jīng)過洗選，能除去大局部硫化物和硫酸鹽硫，經(jīng)過化學選煤，能除去90%的有機硫，從而獲得低硫精煤?？扇剂蜉^易燃燒，每kg

38、硫能釋放出9050kJ熱量，熱值很低。其燃燒產(chǎn)物為SO2，對鍋爐設備和環(huán)境造成極大危害。會引起鍋爐結(jié)渣、高溫腐蝕、低溫腐蝕、堵灰等故障，還會直接危害人體安康，形成酸雨，嚴重污染環(huán)境。鍋爐應采用有效措施，消除其危害。6灰分 煤中灰分是指煤完全燃燒后生成的固態(tài)剩余物質(zhì)。煤中的灰分全部來源于煤中的礦物質(zhì)，分為內(nèi)在灰分和外在灰分。內(nèi)在灰分由成煤植物本身所含的礦物質(zhì)形成，以及煤化過程中由外部混入的礦物質(zhì)，在煤中分布均勻，與有機質(zhì)嚴密結(jié)合，很難別離，在煤中含量較少，一般不超過2%3%。外在灰分是在開采、運輸、儲存過程中混入的礦物質(zhì)，在煤中分布不均勻，不和煤的成分結(jié)合，經(jīng)過洗選很易別離，在磨煤過程中會和煤顆

39、粒別離，形成單獨的灰顆粒。外在灰分含量波動大，可達5%60%。影響煤燃燒的主要是外在灰分?；曳质怯泻ξ镔|(zhì)，不能燃燒，會影響煤的著火、燃盡及燃燒的穩(wěn)定性，易形成結(jié)渣、沾污、磨損、堵灰等故障，影響鍋爐的安全經(jīng)濟運行，排放會污染環(huán)境。對煤灰的研究是煤燃燒技術(shù)研究的重要內(nèi)容。7水分 水分是煤中的有害成分，不可燃燒。水分分為化合水和游離水?；纤敢苑肿踊螂x子形式存在于礦物晶格中的水分，如石膏CaSO42H2O中的結(jié)晶水。化合水通常在200左右才開場從煤中析出，其含量很低，此時其他有機物也開場熱分解，產(chǎn)生水蒸氣和CO2，所以其測定非常困難，因此一般不測定其含量。煤中水分含量指游離水含量，約20%40%。

40、水分分為內(nèi)在水分和外在水分。內(nèi)在水分指吸附在煤的內(nèi)部毛細孔內(nèi)，煤在空氣枯燥狀態(tài)下保持的水分。它以物理化學方式和煤結(jié)合，當溫度超過100以上時才能蒸發(fā)出來。外在水分指開采、運輸、儲存過程中吸附在煤內(nèi)外外表，煤和周圍空氣溫度到達平衡時所失去的水分。外在水分會不斷蒸發(fā)，在4050的溫度下，經(jīng)過一定時間，外在水分會全部蒸發(fā)掉。外在水分的變化與煤的性質(zhì)無關(guān)，隨空氣溫度變化而變化。水分會影響煤的著火和燃燒，增大煙氣量，增加排煙熱損失，加劇低溫腐蝕和堵灰，增加制粉困難。鍋爐設計時應采取措施，減少其不利影響。 元素分析方法較復雜，需要精細的儀器，分析所用時間較長，在實際工業(yè)過程中應用較困難。在電廠中一般采用工

41、業(yè)分析方法。四、煤的工業(yè)分析 煤的工業(yè)分析指在一定實驗室條件下，測定和計算水分、灰分、揮發(fā)分V和固定碳FC的質(zhì)量百分含量，并觀察焦渣特性的方法。測量數(shù)據(jù)為空氣枯燥基成分。根據(jù)工業(yè)分析組成，就可以初步判斷燃料的種類、性質(zhì)和工業(yè)用途。工業(yè)分析是動力燃料成分分析的重要工程，是煤分類的主要依據(jù)。電廠主要采用工業(yè)分析方法，指導鍋爐運行。煤的工業(yè)分析組成以質(zhì)量百分數(shù)表示為： M+A+V+FC=100% 2-21水分的測定 煤中水分按三種方法測定。其中方法A通氮枯燥法和B甲苯蒸餾法適用于所有煤種；方法C空氣枯燥法僅適用于煙煤和無煙煤。在仲裁分析中遇到有用空氣枯燥煤樣水分進展基準換算時，應用方法A測定空氣枯燥

42、基水分。 方法A：稱取粒度為0.2mm以下的空氣枯燥煤樣10.1g，置于預先通入枯燥氮氣并已加熱到105110的枯燥箱中，煙煤枯燥1.5h，褐煤和無煙煤枯燥2h，然后根據(jù)煤樣質(zhì)量損失計算出水分的質(zhì)量百分含量。 方法B：稱取粒度為0.2mm以下的空氣枯燥煤樣25g，置于圓底燒瓶中，參加甲苯共同煮沸。別離出的液體收集到水分測定管中并分層，量出水的體積ml，然后根據(jù)水的質(zhì)量計算出水分的質(zhì)量百分含量。 方法C：稱取粒度為0.2mm以下的空氣枯燥煤樣10.1g，置于預先鼓風并已加熱到105110的枯燥箱中，煙煤枯燥1h，無煙煤枯燥11.5h，然后根據(jù)煤樣質(zhì)量損失計算出水分的質(zhì)量百分含量。2灰分的測定 稱

43、取一定質(zhì)量的空氣枯燥煤樣，放入馬弗爐內(nèi)，然后以一定速度加熱到81510，灼燒1h，并冷卻至室溫后稱量，然后根據(jù)殘留物質(zhì)量計算出灰分的質(zhì)量百分含量。3揮發(fā)分的測定 稱取空氣枯燥煤樣10.1g，放入帶蓋的瓷坩堝中，在90010的溫度下，隔絕空氣加熱7min，然后根據(jù)煤樣質(zhì)量損失，減去水分含量，計算出揮發(fā)分的質(zhì)量百分含量。 煤中除去水分、灰分和揮發(fā)分剩余的物質(zhì)即為固定碳。固定碳和揮發(fā)分、灰分一樣，不是煤中固有的物質(zhì)形態(tài)成分，是煤熱解后的固相產(chǎn)物，主要是單質(zhì)碳，也包括局部熱分解不徹底而殘留的氧、氮、硫等元素成分。固定碳和灰分組合在一起，稱為焦炭，為煤隔絕空氣加熱失去揮發(fā)分和水分的剩余物質(zhì)，是煤的熱解產(chǎn)

44、物。析出揮發(fā)分后，根據(jù)坩堝中殘留焦渣的特性，可以判斷煤在驟熱下的粘結(jié)性、熔融性和膨脹性，對鍋爐燃用煤種的選擇有重要的參考價值。煤中主要成分為碳，經(jīng)過不同的過程，其特性有所變化。一般碳指元素碳，英文單詞carbon；碳顆粒泛指含碳物質(zhì)，carbon particle，強調(diào)其顆粒特性，如粒徑、外外表等；炭，特指碳熱解后所形成的固體物質(zhì)，char；炭骸，強調(diào)熱解過程完成所決定的固形殘骸的特性，如多孔性、內(nèi)外表等，char residue；固定碳，煤的工業(yè)分析揮發(fā)分測定實驗完畢后剩余的不包括灰分的固體殘留物質(zhì)，涉及燃盡時可與炭骸混用，fixed carbon；焦炭，固定碳與灰分的組合物質(zhì)，coke。

45、揮發(fā)分是失去水分的煤加熱過程中有機質(zhì)分解出的氣態(tài)物質(zhì)，主要由各種碳氫化合物、CO等可燃氣體組成，也含有少量CO2、水蒸氣、N2等不可燃氣體。煤化程度越高，揮發(fā)分含量越少；熱解條件不同，揮發(fā)分含量和成分也會發(fā)生變化。揮發(fā)分主要為可燃氣體，燃燒性能好，其含量對鍋爐影響很大。揮發(fā)分是煤的重要質(zhì)量指標，也是煤分類的主要依據(jù)。五、煤的分析基準 由于煤中的水分和灰分含量常常受到開采、運輸、儲存和氣候條件的影響，如雨天的煤中水分含量增加，其他成分的質(zhì)量分數(shù)也隨之改變。為了實際應用的需要和研究的方便，把煤的成分分析的條件稱為基準。通常采用以下四種基準：1收到基原應用基，上標y表示 以收到狀態(tài)的煤為基準計算煤中

46、成分含量稱為收到基，包括全部水分和灰分，此基準以電廠買來的原煤條件為基礎(chǔ)，是鍋爐設計、經(jīng)濟性分析的依據(jù)。以下標ar表示： Car+Har+Oar+Nar+Sar+Mar+Aar=100% 2-32空氣枯燥基原分析基，上標f表示 在實驗室條件下自然枯燥，失去外在水分的煤，計算其成分含量稱為空氣枯燥基，此基準為煤質(zhì)成分測定的條件，以下標ad表示： Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Mad+Aad=100% 2-43枯燥基原枯燥基，上標g表示 以假想無水狀態(tài)為基準，不考慮水分對其它成分的影響，以下標d表示： Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100% 2-54枯燥無灰基原可燃基，上標r表示

47、以假想無水、無灰狀態(tài)為基準，不考慮水分和灰分對其它成分的影響，是煤分類、煤炭交易的依據(jù)。以下標daf表示： Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100% 2-6 四種基準也可用于工業(yè)分析，除了水分外，各成分和發(fā)熱量間可以按一定比例進展不同基準的換算。成分分析和基準間的關(guān)系如圖2-9所示。圖2-9 煤的成分及基準間的關(guān)系Mf-外在水分；Mad-內(nèi)在水分；Sy-硫酸鹽硫；S-可燃硫六、煤的發(fā)熱量、標準煤和折算成分 發(fā)熱量指單位質(zhì)量的燃料在特定條件下完全燃燒所釋放出的全部熱量，單位為kJ/kg。在實際應用中有高位與低位之分。它是燃料利用的一個重要特性指標。煤的商務管理和電廠的生產(chǎn)運行、

48、核算發(fā)電本錢和效率等，都必須以發(fā)熱量為依據(jù)。電廠煤的定價和結(jié)算采用以發(fā)熱量為主的計價體系。煤的發(fā)熱量，是鍋爐熱平衡、物料平衡計算的主要參數(shù)，也是估算理論燃燒溫度和混煤燃燒及負荷調(diào)節(jié)的重要依據(jù)。 煤的發(fā)熱量是采用氧彈式量熱儀測定的。測量結(jié)果為彈筒發(fā)熱量，即單位質(zhì)量的煤樣在氧彈內(nèi)有過量氧氣條件下完全燃燒所釋放出的全部熱量。 高位發(fā)熱量指單位質(zhì)量的煤在空氣中完全燃燒所釋放出的全部熱量。它包括可燃物的燃燒熱和燃燒產(chǎn)物中水蒸氣的汽化潛熱。彈筒發(fā)熱量扣除彈筒中硫酸和硝酸的生成熱，就是高位發(fā)熱量。用Qgr表示。 低位發(fā)熱量指單位質(zhì)量的煤在空氣中完全燃燒，所釋放出的全部熱量中扣除燃燒產(chǎn)物中水蒸氣汽化潛熱的發(fā)熱

49、量。用Qnet表示。因為在工業(yè)鍋爐燃燒時，為防止受熱面的低溫腐蝕以及低溫時受熱面的傳熱效率低，排煙溫度一般在120以上，所以煙氣中水蒸氣不會凝結(jié)，汽化潛熱未被利用。我國在有關(guān)計算中采用低位發(fā)熱量。但是汽化潛熱畢竟是煤的全部發(fā)熱量的一局部，因此有些國家如美國在相關(guān)計算中采用高位發(fā)熱量，其計算出的效率較采用低位發(fā)熱量時要低，在參考有關(guān)資料時需要注意這點。 由于各電廠燃用煤種不同，為了衡量其煤耗指標，引入了標準煤的概念。規(guī)定收到基低位發(fā)熱量為29270kJ/kg的煤為標準煤。 煤中的水分、灰分和硫分對鍋爐的安全經(jīng)濟運行及環(huán)境危害很大。為了便于比較進入鍋爐的水、灰和硫的數(shù)量，引入了折算成分的概念，即每

50、送入鍋爐1MJ熱量，隨燃料進入鍋爐的某種成分的質(zhì)量，單位為g/MJ。 折算水分： g/MJ 2-7 折算灰分： g/MJ 2-8 折算硫分： g/MJ 2-9 根據(jù)折算成分判別煤中水分、灰分和硫分高、中、低的范圍如表2-2所示。高硫煤、高水分煤、高灰分煤雖然價格廉價，但對鍋爐設備及環(huán)境影響很大。表2-2 判別水分、灰分、硫分高、中、低的范圍折算成分/g/MJ低中等高7.07.012.012.012.012.017.017.00.50.51.31.3七、煤灰的熔融特性 煤燃燒后殘存的灰分是由各種礦物質(zhì)組成的混合物，它沒有固定的由固相轉(zhuǎn)為液相的熔融溫度，也稱灰熔點。因此，煤灰的熔融過程需要經(jīng)歷一個

51、較寬的溫度區(qū)間。煤灰在高溫灼燒時，開場熔融的溫度遠比其任一組分的純潔礦物質(zhì)的熔融溫度低。這些組分在一定溫度下會形成一種共熔體，可在高溫下熔解其它高熔融溫度物質(zhì)的能力，從而改變煤灰的成分和熔融特性。 煤灰的熔融特性是判斷其結(jié)渣特性的重要指標，主要取決于煤灰的化學組成和所處的煙氣的環(huán)境氣氛，在復原性氣氛下，熔融特征溫度會降低。熔融特征溫度的測定方法主要分為角錐法和柱體法。柱體法的試料為立方體或圓柱體，尺寸小，需要用專門的儀器-熱顯微鏡，所以通常稱為熱顯微鏡法。目前，我國測定煤灰熔融特性的試驗標準和國際標準化組織以及世界主要工業(yè)國家的試驗標準都采用角錐法。它的優(yōu)點是操作簡便、直觀、效率高，缺點是主觀

52、誤差大。 角錐法的要點是將煤灰制成高20mm，底邊長7mm的正三角形的三角錐體，錐體的一個棱面垂直于底面。放入弱復原性氣氛的測定儀中，以規(guī)定的升溫速度加熱，觀察錐體受熱變形過程，測定三個熔融特征溫度，即變形溫度DT舊稱t1，軟化溫度ST舊稱t2和流動溫度FT舊稱t3，用來表示煤灰的熔融特性。現(xiàn)已有自動灰熔融溫度測定儀，由電子光學儀器掃描錐體高度變化，由微機進展判斷處理，氣氛和升溫速度由程序控制，工作周期約2小時，代替了人工操作，提高了精度。煤灰熔融特征溫度如圖2-10所示。圖2-10 灰錐熔融特征溫度示意圖 溫度定義為： 變形溫度DT：灰錐尖端開場變圓或彎曲時的溫度。 軟化溫度ST：錐體彎曲至

53、錐尖觸及底部或灰錐變成圓球形時的溫度。 半球溫度HT：灰錐變形至半球形，即高約等于底長的一半時的溫度。這是軟化溫度的另一種特征溫度。 流動溫度FT：灰錐完全熔化或展開成高度在1.5mm以下的薄層時的溫度。 在灰的熔融特征溫度中，一般DT不易測準，F(xiàn)T溫度較高，一般不易測到，故我國多采用軟化溫度ST來表征煤的結(jié)渣特性。根據(jù)灰熔融特征溫度ST的上下，一般把煤灰劃分成易熔ST小于1160、中等熔融ST在11601350間、難熔ST在13501500間和不熔ST大于1500四種。八、煤的分類煤的種類繁多、性質(zhì)各異，不同種類的煤用途也各不一樣。例如，煉焦用煤要求良好的粘結(jié)性；氣化用煤要求低灰低硫；動力用

54、煤要求高揮發(fā)分、高發(fā)熱量等。為了合理開發(fā)煤炭資源，便于合理選擇工業(yè)應用途徑，有效地進展科學管理以及商品計價等，應將煤進展分類。煤的分類綜合考慮了煤的形成和特性，根據(jù)分類就確定了煤的 基本特性和用途。煤的分類方法很多，各國有各自的分類標準?，F(xiàn)在美國應用的煤分類標準是由美國材料試驗學會ASTM建設的。其分類是通過煤的工業(yè)分析所確定的揮發(fā)分和固定碳的含量以及煤的發(fā)熱量作為分類標準。這套系統(tǒng)目的在于確定煤的商業(yè)使用價值，并提供關(guān)于煤燃燒特性的 基本信息。歐洲還使用硬煤的國際分類標準和褐煤的國際分類標準。這些標準由歐洲經(jīng)濟委員會的煤分會于1949年建設。 我國現(xiàn)有的煤分類方法為國家標準GB5751-86

55、?中國煤炭分類?，主要是根據(jù)煉焦工業(yè)需要而制定的，包括了全部褐煤、煙煤和無煙煤的工業(yè)技術(shù)分類標準。分類方法是采用表征煤化程度的參數(shù)，即枯燥無灰基揮發(fā)分Vdaf作為分類指標進展的。分為褐煤、煙煤和無煙煤三大類。一般Vdaf10的煤為無煙煤，Vdaf37的煤為褐煤；它們之間為各類煙煤，其中揮發(fā)分在10%20%之間，粘結(jié)指數(shù)G5的煤為貧煤。 為適應火力發(fā)電動力用煤的特點，提高煤的使用效率，發(fā)電用煤的分類是根據(jù)對鍋爐設計、煤種選配、燃燒運行等方面影響較大的煤質(zhì)工程制定的。這些工程為枯燥無灰基揮發(fā)分Vdaf、枯燥基灰分Ad、收到基水分Mar、枯燥基全硫Sd，t和灰軟化溫度ST等五項。因為發(fā)熱量與煤的揮發(fā)

56、分密切相關(guān)，并能影響燃燒溫度水平，所以用收到基低位發(fā)熱量作為輔助指標，配合使用。此方法為我國發(fā)電用煤國家分類標準GB7562-87，也稱為VAMST分類標準。其分類指標如表2-3所示。表2-3 我國發(fā)電用煤分類標準VAMST分類指標煤種名稱等級代號分類界限輔助分類指標界限鑒定方法揮發(fā)分Vdaf超低揮發(fā)分無煙煤特級V06.5%Qnet,ar23023kJ/kg煤的工業(yè)分析GB212-77發(fā)熱量測定GB213-79低揮發(fā)分無煙煤1級V16.5%9%Qnet,ar20930kJ/kg低中揮發(fā)分貧瘦煤2級V29%19%Qnet,ar18418kJ/kg中揮發(fā)分煙煤3級V319%27%Qnet,ar16

57、325kJ/kg中高揮發(fā)分煙煤4級V427%40%Qnet,ar15488kJ/kg高揮發(fā)分褐煤5級V540%Qnet,ar11721kJ/kg灰分Ad(Az)?；曳置?級A134%(7%)GB212-77高灰分煤2級A234%45%(7%13%)超高灰分煤3級A345%(13%)外在水分Mf常水分煤1級Mf18%Vdaf40%煤中全水分測定GB211-79GB212-77高水分煤2級Mf28%12%超高水分煤3級Mf312%全水分Mar常水分煤1級Mt122%Vdaf40%高水分煤2級Mt222%40%超高水分煤3級Mt340%硫分全硫Sd，t(Sd，z)低硫煤1級S11%(0.2%)煤中全

58、硫測定GB214-77中硫煤2級S21%2.8%(0.2%0.55%)高硫煤3級S32.8%(0.55%)軟化溫度ST不結(jié)渣煤1級ST11350Qnet,ar12558kJ/kg煤灰熔融測定GB219-74GB213-79不限Qnet,ar12558kJ/kg易結(jié)渣煤2級ST21350Qnet,ar12558kJ/kg注：煤的采樣按商品煤采樣方法GB475-77；煤樣縮制按GB474-77。Qnet，ar低于下限值時應劃歸Vdaf數(shù)值較低的1級。Az=4186Aar/Qnet，ar。St，z=4186Sar/Qnet，ar。 各種煤的 基本特性如下：1無煙煤碳化程度高，含碳量很高可高達95%，

59、雜質(zhì)很少，發(fā)熱量很高，約為2500032500kJ/kg；揮發(fā)分很少，小于10%，Vdaf析出的溫度較高可達400，著火和燃盡均較困難，儲存時不易自燃，難題是穩(wěn)定著火和燃盡。在我國主要分布在華北、中南和福建等地。2煙煤碳化程度次于無煙煤，含碳量較高，一般為4060%，雜質(zhì)少，發(fā)熱量較高，約為2000030000kJ/kg；揮發(fā)分含量較高，約1045%，著火及燃燒均較容易，是較好的動力用煤，難題是防止低灰熔融溫度煤的結(jié)渣。貧煤是揮發(fā)分含量1020%的煙煤，揮發(fā)分較少，性質(zhì)介于無煙煤與煙煤之間，燃燒性能方面比較接近無煙煤；劣質(zhì)煙煤是揮發(fā)分2030%；但水分高，灰分更高的煙煤，發(fā)熱量低，約為1100

60、012500 kJ/kg。這兩種煙煤著火及燃燒均較困難。我國幾乎各省區(qū)都有煙煤。3褐煤碳化程度低，含碳量低，約為4050%，水分及灰分很高，發(fā)熱量低，約1000021000kJ/kg；揮發(fā)分含量高，約4050%，甚至60%，揮發(fā)分的析出溫度低200，著火及燃燒均較容易，難題是防止結(jié)渣。我國的褐煤主要分布在東北、內(nèi)蒙、云南等地。 由于高揮發(fā)分煙煤和褐煤的揮發(fā)分含量接近，按國際分類法規(guī)定，褐煤與煙煤的分界限是：Qgr，ar100/100-Aar23849kJ/kg的煤屬于褐煤，大于23849kJ/kg的屬于煙煤。九、煤粉燃燒過程燃燒是鍋爐工作的主要過程，對于鍋爐運行和管理人員，只有掌握了燃燒的 基