煤粉细度的合理选择

煤粉细度的合理选择煤粉细度的合理选择0引言提高锅炉燃烧效率一直是电厂锅炉工作者追求的目标，降低飞灰可燃物含量是其重要手段之一。近年来，由于环保意识不断强化，飞灰的综合利用得到重视。飞灰能否得到利用，其可燃物含量又是一个重要的控制指标。然而，从国内大容量火电机组运行状况看，一些燃用低挥发分煤种的锅炉飞灰可燃物含量一直居高不下，往往大于10％乃至更高。一些采用先进的低NOx燃烧器的燃用中等挥发分煤种锅炉的飞灰可燃物含量也往往大于5％，降低了飞灰的等级，影响了其利用。从近年从事燃烧优化的实践中发现，燃用的煤粉细度适度变化，能显著降低飞灰可...

煤粉细度的合理选择0引言提高锅炉燃烧效率一直是电厂锅炉工作者追求的目标，降低飞灰可燃物含量是其重要手段之一。近年来，由于环保意识不断强化，飞灰的综合利用得到重视。飞灰能否得到利用，其可燃物含量又是一个重要的控制指标。然而，从国内大容量火电机组运行状况看，一些燃用低挥发分煤种的锅炉飞灰可燃物含量一直居高不下，往往大于10％乃至更高。一些采用先进的低NOx燃烧器的燃用中等挥发分煤种锅炉的飞灰可燃物含量也往往大于5％，降低了飞灰的等级，影响了其利用。从近年从事燃烧优化的实践中发现，燃用的煤粉细度适度变化，能显著降低飞灰可燃物含量，解决上述问题。1煤粉细度及现用的推荐值煤粉细度是煤粉最重要的特性之一，它是煤粉颗粒群粗细程度的反映。煤粉细度是指：把一定量的煤粉在筛孔尺寸为X微米的标准筛上进行筛分、称重，煤粉在筛子上的剩余量占总量的质量百分数定义为煤粉细度RX。在我国，电厂锅炉煤粉细度常用筛孔尺寸为200和90um的2种筛子来表示，即R和R,而R又是电厂锅炉运行最常用的控2009090制指标。煤粉细度R不仅对煤粉气流的着火，而且对焦炭的燃尽都有直接影响。从燃烧的观90点看，煤粉磨的愈细愈好，但磨制煤粉的制粉电耗将会增加，因此锅炉实际选用的煤粉细度是根据不同煤种的燃烧特性对煤粉细度的要求与制粉系统费用两者进行综合技术经济比较后确定的，通常把机械不完全燃烧损失与制粉电耗之总和为最小值时所对应的R称为经济细度(或最佳细度)。影响煤粉细度的因素主要有：90燃料的燃烧特性。挥发分高、发热量高、活性强、活化能低的燃料一般容易燃烧，煤粉可粗一些；磨煤机和分离器的性能。性能好的磨煤机和分离器可使成粉的均匀性好，即使煤粉粗一些也能燃烧得比较完全；燃烧方式。对于燃烧热负荷很高的锅炉，如液态排渣炉、旋风炉，煤粉可适当放粗。我国锅炉工作者通过多年实践，摸索出适应我国煤种的经济细度的推荐公式，即：R=0.5Vdaf+4(％)(1)90若进一步考虑煤粉的均匀性，上式可修改为：R=O.5nV+4(％)(2)90daf式中，V为煤的干燥无灰基挥发分，％；n为煤粉的均匀性系数。以上推荐公式数daf十年来一直应用于我国电厂锅炉的制造、设计、运行，指导我国电厂锅炉的设计和运行，并写入了有关的标准中。2修改改推荐公式的原因20世纪80年代末，华能国际电力公司率先引进了6台350MW容量等级的“W”火焰锅炉。运行实践表明，这种燃用低挥发分煤种的新炉型在燃烧稳定性、低负荷稳燃能力、变负荷能力和可用率方面显示了巨大的优越性，大大提高了电力生产部门燃用低挥发分煤种的信心。90年代初国内制造商引进了这种炉型的设计制造技术，大大推动了该炉型在国内的应用。截至2002年，全国已陆续有11个火电厂投运了32台“W”火焰锅炉，总容量约10GW,另有10余台处于在建中，因此，这种炉型在我国应用的数量处于世界首位。然而，在应用中也发现,该炉型的燃烧效率普遍低于期望值，尤其在燃用V小于等于12%daf的煤种时，飞灰可燃物含量大于15%，影响机组运行的经济性和飞灰的综合利用。另外，随着我国加大环境保护的力度，出台了NOx排放的国家标准，控制电厂NOx排放引起了高度重视。从国情出发，目前我国电厂锅炉NOx的控制是采用空气分级燃烧技术，其根本原理是控制空气与燃料的混合，降低炉内过剩空气系数。该技术投资少、使用方便，但缺点是使燃烧过程推迟从而导致飞灰可燃物上升。其次，飞灰利用在近10年内引起了国内火电厂的重视，飞灰利用变废为宝，既可减少电厂修建灰场的投资，减轻其对环境的污染，又可为电厂增加一部分额外收入。但飞灰的利用对其可燃物有一定的限制，通常要求飞灰可燃物低于8％，最好低于5％。上述新情况对电厂锅炉设计、制造和运行提出了更高要求，也成为锅炉工作者面临的新问题。国电热工研究院在近年的燃烧优化实践中发现，对于一些燃用中、低挥发分煤种的锅炉，燃用更细一些的煤粉比优化配风对降低飞灰可燃物含量的效果更好。如某厂一台210MW机组锅炉在实施低NOx燃烧技术改造后，NOx排放显著降低，低负荷运行的能力显著提高，但遗憾的是飞灰可燃物居高不下，经优化配风后仍无变化，但经大幅度改变煤粉细度后(R从10%降至4%左右)，飞灰可燃物从8%〜15%减少到6%左右。在90对众多类似的工作总结后，推出如下煤粉细度新的推荐公式：R=0.5V(%)(3)90daf或R=0.5nVd(%)(4)90af上述公式已列入新近修订的行业标准《电站磨煤机及制粉系统选型导则》，并有望近期颁布执行。3降低煤粉纲度的经济性分析降低煤粉细度运行的综合经济性是人们关注的焦点，从以下4个燃用低挥发分煤种电厂的试验结果看，可得出肯定的结论。表1列举了比较结果，在比较中，取电价0．3元/(kW・h),钢球价2000元/t,煤价200元/t,这些价格是适中的。燃料量按300MW机组锅炉130t/h选取。由以上计算可明显看到，由于锅炉热效率提高所带来的效益均大于因磨煤电耗和钢球消耗量增加而提高的制粉成本。需说明的是，在以上经济分析中还没有考虑由于飞灰可燃物下降而使飞灰品质提高所产生的效益，对一台300MW机组，此效益年可达千万元左右。表1降低煤粉细度试验结果及经济性比较注：1)因为采用大的钢球装载量，磨煤电耗较高；2)磨煤电耗Em2按计算得出：E/E=]n(100/R2)o.5/ln(100/Rl)°.5；m2ml90903）钢球消耗量K按计算得出：K/K=ln（100/R2）/ln（100/R1）。m2m2m190904降低煤粉细度运行的注意事项对于在役的火电机组，降低煤粉细度运行的主障碍在于制粉系统出力能否满足机组在满负荷下长期连续运行。因为降低煤粉细度必然会导致磨煤机出力下降。这一问题一般可通过制粉系统的优化调整来解决。对于燃用低挥发分煤粉锅炉通常配备的钢球磨煤机，调整其钢球装载量，使其达到额定值是十分有效的手段之一。此外，通过试验调整不同直径钢球的比例，也是有效手段之一。降低煤粉细度后，有必要对锅炉燃烧状况做适当调整。因为细煤粉的着火会提前，若处理不当，有可能因着火距离过近而烧坏燃烧器喷口。对于燃用挥发分较高的采用中速磨直吹式系统的电厂锅炉，降低煤粉细度运行的经济性也是显而易见的，这可从国内引进的一些大容量煤粉锅炉的运行实践得到证实，如华能福州电厂设计燃用V=33%的daf大同烟煤，选用煤粉细度R=10%;外高桥电厂燃用V=36%的神木和大同烟煤的混煤，90daf也选用煤粉细度R=10%，它们在运行中都保持相当高的锅炉热效率（大于93%）和很低90的飞灰可燃物含量（小于2%）。参考文献：电站磨煤机及制粉系统选型导则（报批稿）[S].国电热工研究院，2003.在役低挥发分煤锅炉燃烧制粉系统运行技术评价报告[R].国电热工研究院，2002

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