混煤的特性及對(duì)燃燒的影響

1、混煤的煤質(zhì)特性及對(duì)燃燒的影響這里寫上自己的名字，單位名稱，然后另起一行，寫上名字的拼音，單位的英文Abstract: According to the current supply of coal fuel coal-fired power plants and operation process of the common characteristics of coal are analyzed, the evaluation indexes of mixed coal plant characteristics and main characteristics of mixed coal

2、combustion influence of indicators.Keywords： Mixing coal, Characteristics of coal摘要：根據(jù)目前我國燃煤電廠燃料煤的供應(yīng)狀況及電廠運(yùn)行過程中常用的煤質(zhì)特性 評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析了電廠混煤的相關(guān)特性及混煤主要特性指標(biāo)變化對(duì)燃燒的影響。關(guān)鍵詞：混煤；煤質(zhì)特性；隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及電力體制改革，我國的電力行業(yè)已經(jīng)逐步擺脫粗放型管 理，運(yùn)行機(jī)制也已經(jīng)逐步由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。廠網(wǎng)分開、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)已經(jīng)開 始實(shí)施。如何降低發(fā)電成本，提高機(jī)組效率，直接關(guān)系到發(fā)電企業(yè)的生存與發(fā)展。 根據(jù)目前國內(nèi)的煤炭市場(chǎng)和電力需求情況，我國火電廠出現(xiàn)

3、一些問題：電裝機(jī)容 量增大，煤的耗量增加，一臺(tái)300MW機(jī)組的鍋爐的日耗煤量約達(dá)3000噸左右，因而很 難保證燃燒單一煤種。煤炭資源集中在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的中、西部地區(qū)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、 對(duì)電力需求大的東、南部地區(qū)煤炭資源則非常貧乏，北煤南運(yùn)，煤的運(yùn)輸能力不足。 近年的電慌、煤慌，造成很多電廠“饑不擇食”，被迫燒一些劣質(zhì)煤。許多電 廠鍋爐的實(shí)際燃煤與設(shè)計(jì)煤種不符，安全經(jīng)濟(jì)得不到保障，因而采用混煤燃燒，以 便滿足鍋爐燃燒的要求。1. 1混煤燃燒特性從燃料特性來考慮，燃煤的主要性質(zhì)根據(jù)鍋爐需求大體可分為三個(gè)層次：第一 層次是最基本的煤質(zhì)指標(biāo)，如碳含量C、氫含量、揮發(fā)分V、灰分A、全水分M、發(fā)熱 量Q、硫分、

4、；第二層次指標(biāo)是對(duì)燃料特性的重要補(bǔ)充，如可磨性HGI、著火溫度t.、 粒度組成或煤粉細(xì)度、有害元素含量、煤灰熔融特性溫度、煤灰粘度與結(jié)渣性；第 三層次指標(biāo)是對(duì)燃用煤質(zhì)的專門了解，如密度、硬度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)和膨脹系數(shù)、 熱分析、燃燒特性、煤灰表面張力及沾污能力、灰渣強(qiáng)度及燒結(jié)溫度等。不同煤種混配以后，其煤質(zhì)特性要發(fā)生較大變化，特別是第二，第三層次指標(biāo)， 幾乎都不符合線性可加規(guī)律。1. 1. 1混煤的熱分解及揮發(fā)分析出特性煤中揮發(fā)分含量及析出特性對(duì)著火過程有著決定性的影響。為了全面了解配煤 煤質(zhì)的揮發(fā)分析出特性，可用熱重分析方法進(jìn)行了慢速熱解條件下的揮發(fā)分析出特 性試驗(yàn)和沉降爐進(jìn)行的快速熱解試驗(yàn)

5、，對(duì)多種單一煤及混煤的揮發(fā)分析出特性進(jìn)行 評(píng)價(jià)和比較，對(duì)混煤的揮發(fā)分析出規(guī)律及其影響因素進(jìn)行探討。研究結(jié)果表明：混 煤的揮發(fā)分析出性能受到摻混煤質(zhì)特性、混合比、揮發(fā)分含量、煤粉細(xì)度、溫度、 加熱速率等因素的影響。組成配煤的兩組份煤種的揮發(fā)分析出并不是同時(shí)進(jìn)行的。 配煤的揮發(fā)分釋放時(shí)間普遍比單一煤長(zhǎng)，造成這一現(xiàn)象的主要原因是不同煤種混合 后，除其有機(jī)成份的析出順序發(fā)生變化從而相互影響外，還由于其無機(jī)成份如煤中 各巖相組份在燃燒時(shí)的相互影響、相互制約，使得煤的揮發(fā)分中各化學(xué)成份的比例 發(fā)生了變化。配煤的揮發(fā)分釋放性能比單一煤種稍差，組成配煤的煤種性質(zhì)相差越 大，其揮發(fā)分釋放性能也越差。配煤的配合比

6、對(duì)揮發(fā)分析出特性有較大影響，組成 配煤的各煤種性質(zhì)相差越大，則配煤揮發(fā)分析出特性受配合比的影響越大。煤粉細(xì) 度對(duì)配煤揮發(fā)分析出的影響比對(duì)單一煤種大。1.1. 2混煤燃盡特性對(duì)于混煤來說，由于其中低揮發(fā)分、低反應(yīng)活性的煤與高揮發(fā)分、高反應(yīng)活性 的煤其燃燒速度不同，因此在燃燒時(shí)出現(xiàn)“搶風(fēng)”現(xiàn)象，使得低反應(yīng)活性、低揮發(fā) 分煤在缺氧的氣氛中燃燒，從而造成了低揮發(fā)分煤的燃盡更為困難。以往的研究表 明，在通常的燃燒情況下，混煤的綜合燃盡效果低于摻混煤種分別單燒時(shí)獲得的燃 盡率加權(quán)平均值。摻混比例也對(duì)混煤燃燒產(chǎn)生重要影響。如在低品位煤中摻入的高 品位煤比例太小，則可能達(dá)不到應(yīng)有的效果，甚至可能引起燃燒不穩(wěn)定

7、現(xiàn)象。因此， 不同煤種摻燒時(shí)，為了保證鍋爐的經(jīng)濟(jì)性和安全性，高品位煤的摻燒量應(yīng)達(dá)到一定 程度，具體的摻燒率可通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)初步確定后再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整試驗(yàn)驗(yàn)證。除此 之外，煤粉粒度也影響混煤的燃盡性能，應(yīng)盡可能降低煤粉粒度，特別是降低其中 的低反應(yīng)活性煤的粒度。1. 1. 3混煤燃燒時(shí)SOx、NOx的生成與排放特性在混煤燃燒過程中，SOx、NOx的生成與排放不同于單一煤種。研究結(jié)果表明， 混煤燃燒對(duì)NOx生成的大小主要取決于摻混煤種相對(duì)含氮量和混合比例以及氧濃度， 其NOx峰值出現(xiàn)的時(shí)間主要取決于摻混煤種的相對(duì)揮發(fā)分及混合比?；烀篘Ox的釋放 時(shí)間比單一煤種長(zhǎng)，當(dāng)氧氣充足時(shí)，后期NOx的釋放量將增

8、加。因此，要降低混煤燃 燒時(shí)的NOx排放，不僅要考慮其前期燃燒階段，同時(shí)也要考慮其中后期燃燒階段。提 高配煤的燃盡率與降低NOx排放存在一定矛盾，對(duì)于由性能差異較大的煤組成的混煤 來說，要達(dá)到高效低污染燃燒將比單一煤更為困難。對(duì)SOx生成與排放，通?？刹捎酶吡蛎号c低硫煤相混合燃燒以降低SOx生成與排 放。不同煤種摻燒時(shí)，在考慮控制混煤SOx生成與排放的同時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮其經(jīng)濟(jì)性、 結(jié)渣、積灰及腐蝕性能等。對(duì)于已配置有脫硫系統(tǒng)的鍋爐，則其對(duì)SOx生成與排放不 需太多的考慮。1. 2混煤的結(jié)渣特性電廠對(duì)燃煤的結(jié)渣性分析大多只停留在一些常規(guī)分析上，如測(cè)定煤灰的變形溫 度t、軟化溫度t、融化溫度t。1

9、一般認(rèn)為，只要在易結(jié)渣的煤中混入一定量不易結(jié)渣的煤時(shí)，便可以起到減緩 結(jié)渣速度、降低結(jié)渣程度的作用。由于這種觀點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)具有較強(qiáng)的可操作性，已被 很多人所接受，并正在電廠配煤燃燒工作中被廣泛應(yīng)用。這對(duì)于兩種性質(zhì)相差不大 的燃煤進(jìn)行混燒時(shí)是可取的，但在煤種性質(zhì)相差很大時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些偏差。在人 們普遍重視優(yōu)化運(yùn)行的今天，更應(yīng)該重視各煤種的優(yōu)化配比，以利于優(yōu)化燃燒。兩 種煤按不同比例進(jìn)行混合，其結(jié)渣的傾向性是不同的。對(duì)于混煤燃燒結(jié)渣規(guī)律，國內(nèi)外學(xué)者已進(jìn)行過詳細(xì)的研究，結(jié)果表明混煤的結(jié) 渣特性較為復(fù)雜，尤其是燃燒性能相差較大的煤種表現(xiàn)得更加明顯。影響混煤的結(jié)渣性能的主要因素有：混煤灰熔點(diǎn)的變化不同煤種

10、混合后，其灰熔點(diǎn)變化趨勢(shì)很復(fù)雜，與算術(shù)平均值相差甚遠(yuǎn)，也不表 現(xiàn)出線性關(guān)系。有時(shí)混煤的灰熔點(diǎn)比兩種單一煤都低，有時(shí)則比兩種單一煤都高。 這種變化與所混的兩種單一煤的特性及混合比的關(guān)系較大，煤種差別越大，混合后 變化越大，這主要是因?yàn)椴煌悍N混合后，由于礦物質(zhì)的組成、含量發(fā)生變化以及 它們之間的相互影響、相互制約，使得不同煤之間的不同礦物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從 而改變了混煤的灰熔融特性。同時(shí)，不同煤種混合后煤灰還可能生成共熔體，也使 混煤的灰熔融溫度發(fā)生變化?；烀夯胰埸c(diǎn)的改變是導(dǎo)致結(jié)渣狀況改變的主要原因。混煤灰渣粘度的變化灰渣粘度對(duì)結(jié)渣的影響主要體現(xiàn)在受熱面結(jié)渣強(qiáng)度方面，灰渣粘度越大，受熱 面結(jié)渣越

11、強(qiáng)烈。西安熱工院對(duì)混煤灰渣的粘溫特性研究表明，我國煤渣型相差大的 煤摻燒，會(huì)改變混煤灰渣的粘溫特性，從而使結(jié)渣性能改變。煤中礦物質(zhì)的離析煤中礦物質(zhì)一些成分在煤粉顆粒中的含量多少，也會(huì)對(duì)混煤的結(jié)渣傾向產(chǎn)生影 響，如黃鐵礦偏析嚴(yán)重的煤質(zhì)結(jié)渣較嚴(yán)重。混煤在爐內(nèi)燃燒狀況對(duì)結(jié)渣的影響不同煤種混合后，尤其是性能差異較大的煤混合時(shí)，兩種分煤種的燃燒并不是 同步進(jìn)行的，由于高揮發(fā)分煤的大量消耗氧量，造成低揮發(fā)分煤的燃燒時(shí)間延長(zhǎng)， 此時(shí)容易出現(xiàn)低揮發(fā)分燃料的燃盡發(fā)生在爐膛出口附近和爐墻附近，甚至粘附到受 熱面上繼續(xù)迸行，這樣將提高爐膛上部和爐墻附近溫度水平，因而有可能使灰分在 未固態(tài)化以前就接觸到受熱面而粘結(jié)在

12、其表面上造成結(jié)渣。此外，性能差異較大的煤種混合燃燒時(shí)，高揮發(fā)分煤的先期燃燒，導(dǎo)致低揮發(fā) 分煤缺氧造成局部弱還原性氣氛，從而使灰熔點(diǎn)大大降低，使結(jié)渣加劇。燃燒工況參數(shù)及鍋爐運(yùn)行參數(shù)的影響爐膛溫度、爐內(nèi)空氣動(dòng)力場(chǎng)、爐內(nèi)氣氛條件、過量空氣系數(shù)、一二次風(fēng)量分配、 混合狀況、風(fēng)煤比、煤粉細(xì)度等等都會(huì)對(duì)混煤的結(jié)渣狀況產(chǎn)生影響。由上述分析可以看到，混煤的結(jié)渣性能不僅受混合煤種、混合比的影響，而且 受多種因素的影響，其結(jié)渣情況相當(dāng)復(fù)雜，同一煤質(zhì)結(jié)渣指標(biāo)的混煤和單一煤，在 同一爐膛和同一燃燒工況下，兩者的結(jié)渣特性可能存在較大的差異，這主要是由于 混煤在爐內(nèi)的燃燒狀況與單一煤不同。因此，要采用混燒方法減輕或消除鍋

13、爐的結(jié) 渣，必須對(duì)混煤的結(jié)渣性能和機(jī)理進(jìn)行大量而深入的研究。研究結(jié)果表明，不同煤種混合后，其結(jié)渣趨勢(shì)變化很復(fù)雜，與算術(shù)平均值相差 甚遠(yuǎn)，也不表現(xiàn)出線性關(guān)系。由此可知，當(dāng)電廠采用混燒方法減輕結(jié)渣時(shí)，必須合 理選擇摻燒率.影響配煤結(jié)渣性能的因素有許多，但一般來說：配煤的結(jié)渣性能不 僅受混合煤種、混合比的影響，而且受鍋爐運(yùn)行條件的影響。焦渣特性指數(shù)相同的 混煤和單一煤，在同一爐膛和同一燃燒工況下，兩者的結(jié)渣特性可能存在較大差異。1. 3混煤的可磨特性及對(duì)燃燒的影響3. 3. 1混煤的可磨性特點(diǎn)煤的可磨性是一種與煤的硬度、強(qiáng)度、韌度和脆度有關(guān)的綜合物理特性，它可 作為決定電站磨煤機(jī)容量的一個(gè)重要指標(biāo)。

14、哈氏可磨性指數(shù)HGI是一個(gè)無量綱的物理 量，可用來衡量煤的可磨性，其值的大小反映了不同煤樣破碎成粉的相對(duì)難易程度， HGI值越大，說明在消耗一定能量的條件下，相同量規(guī)定粒度的煤樣磨制成粉的細(xì)度 越細(xì)。研究結(jié)果表明，按質(zhì)量比1： 1組成的混煤的可磨性并不具有“加和性”，而是 趨向于難磨的原煤的可磨性，特別是當(dāng)一種易磨煤和一種難磨煤混合時(shí)。將兩種可 磨性不同的煤在同一制粉系統(tǒng)中混合磨制時(shí)，這兩種組成煤種在混煤中所表現(xiàn)出的 粒徑分布特性不同，即難磨煤的細(xì)度較大，而易磨煤的細(xì)度較小。因此，兩種混煤 的HGI值不能由單一組成煤種的HGI值按混合比加權(quán)平均計(jì)算得出，而是趨向于較難 磨的原煤。3. 3. 2

15、可磨性對(duì)混煤粒徑及揮發(fā)分的影響混煤的這種可磨性特點(diǎn)，必然會(huì)對(duì)混煤的粒徑有一定影響。當(dāng)將兩種可磨性不 同的煤在同一制粉系統(tǒng)下磨制成混煤時(shí)，會(huì)導(dǎo)致各單一煤在混煤中表現(xiàn)出的粒徑分 布特性不同和各煤種細(xì)度的不同。這就可能使混煤的粒徑分布范圍較大，同時(shí)也出 現(xiàn)煤粉的偏析，即單一組成煤在各粒徑范圍不是均勻分布，而是在混煤煤粉的大粒 徑范圍內(nèi)難磨煤占較大部分，易磨煤則在小粒徑范圍內(nèi)占大部分。特別是當(dāng)組成煤 種的可磨性相差越大時(shí)，這種現(xiàn)象會(huì)越明顯。揮發(fā)分對(duì)煤粉的著火起著重要作用，還影響到煤粉后期的燃盡性能。煤的揮發(fā) 分是涉及到物理化學(xué)變化的煤質(zhì)指標(biāo)，從研究結(jié)果看，混煤的揮發(fā)分并不能簡(jiǎn)單地 按加權(quán)平均計(jì)算?；烀?/p>

16、燃燒時(shí)，兩種煤粒子離散的分布于氣流中，由于兩種煤的密 度、顆粒直徑相差較大，兩種煤粒子在氣流中的分布將很不均勻。這說明不能把混 煤看成一新的單一煤種的燃燒，不能以試驗(yàn)測(cè)得的混煤中揮發(fā)分含量的多少來判斷 混煤的某些燃燒特性。試驗(yàn)表明，混煤一般比揮發(fā)分含量相近的單一煤難于著火和 燃燒。從實(shí)際應(yīng)用的觀點(diǎn)來看，混煤表現(xiàn)出這樣的粒徑分布特性和揮發(fā)分含量特性很 可能會(huì)影響混煤的燃燒效果。3. 3. 3可磨性對(duì)混煤燃燒特性的影響對(duì)著火特性的影響研究表明，混煤的著火溫度與混煤中易著火煤的著火溫度非常接近。即混煤的 著火點(diǎn)只取決于易著火的煤，而另一種與之混配的煤對(duì)混煤的著火點(diǎn)影響不大。這 表明，由于煤種的可磨性

17、不同，而揮發(fā)分較高的煤可磨指數(shù)大，易于磨碎，造成混 煤細(xì)顆粒部分揮發(fā)分含量高，易著火煤所占比例較大。當(dāng)外界加熱條件達(dá)到易著火 煤的著火條件時(shí)，這部分混煤著火燃燒，使整個(gè)混煤開始著火燃燒。因此可以認(rèn)為， 兩種煤的煤質(zhì)特性相差較大時(shí)，混煤的著火特性主要受可磨性和著火特性較好的原 煤的影響。(2 )對(duì)混煤燃盡特性的影響在混煤燃燒時(shí)，易磨的煤顆粒較細(xì)，且一般燃燒性能較好，所以先著火燃燒。 而難磨的煤顆粒較粗，結(jié)構(gòu)致密，存在難燃盡問題。再加上易磨的煤顆粒先消耗了 部分氧氣，降低了難磨的煤顆粒周圍氧氣的濃度，從而減慢了氧氣分子向該煤顆粒 表面的擴(kuò)散速度，這就更不利于難磨的煤顆粒的燃盡，并最終會(huì)影響混煤的燃

18、盡。 當(dāng)兩種組成煤的可磨性和燃燒特性相差越大時(shí)，兩種煤顆粒的粒徑相差越大，很可 能出現(xiàn)易磨易燃燒的煤已燃盡，而難磨難燃燒的煤的著火接不上，從而造成著火和 燃燒的不穩(wěn)定。由此可見，當(dāng)由于可磨性的不同，造成的各組成煤種混合磨制時(shí)的粒徑分布不 同，細(xì)度不同，影響了混煤的著火、燃燒和燃盡。易磨的煤在混煤中的顆粒較細(xì)， 先著火燃燒，影響著混煤的著火；難磨的煤在混煤中的顆粒較粗，難于燃盡，影響 著混煤的燃盡。3. 4結(jié)論混煤的揮發(fā)分析出性能受到摻混煤質(zhì)特性、混合比、煤粉細(xì)度、溫度、加熱 速率等因素的影響。混煤的揮發(fā)分釋放時(shí)間一般較單一煤種長(zhǎng)?；烀喝急M特性通常 低于分別單燒時(shí)獲得的燃盡率。摻混比例也對(duì)混煤燃燒產(chǎn)生重要影響?；烀喝紵^程中，NOx生成的大小主要取決于摻混煤種相對(duì)含氮量和混合比 例以及氧濃度。對(duì)SOx生成與排放，采用高硫煤與低硫煤相混合燃燒以降低SOx生成 與排放?；烀旱慕Y(jié)渣特性比較復(fù)雜，與其單一煤種算術(shù)平均值相差甚遠(yuǎn)，也不表現(xiàn)出 線性關(guān)系。當(dāng)電廠采用混燒方法減輕結(jié)渣時(shí)，應(yīng)對(duì)混煤的結(jié)渣特性進(jìn)行試驗(yàn)分析， 以合理選擇混煤的摻燒比率?；烀旱目赡バ圆⒉痪哂小凹雍托浴保勤呄蛴陔y磨的原煤的可磨性。將兩 種可磨性不同的煤在同一制粉