现代火电厂提高热经性的发展简析.doc

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在现代工业、农业和国明经济的各个部门中，电能已成为不可缺少的能源。电能具有一下优点：首先，电能可方便地转换为其他形式的能量，例如工厂中的电动机，可以将电能转换为机械能，用于推动各种机械；其次，电能便于输送，电能经高压输电线路可输送到远方，共分散的用户；此外，随着现代化工业的发展，计算机得到普遍应用，各个行业对自动化水平提出了更高要求，用电控制更容易实现自动化。说到电能具有如此多的用途，但电能是如何产生的呢？电能的产生存在着三种形式的能量转换：在锅炉中的燃料的化学能转变为热能;在汽轮机中热能转换为机械能；在发电机中机械能转变为电能。由于受到能源分布的限制，我国主要以火力发电为主，而火电厂主要采用煤作为锅炉的燃料。大型火电厂的耗煤量很大，一个百万千瓦级的电厂，所耗煤量达数百万吨。煤从运输机械到输送到锅炉房原煤仓要经过若干系统和环节，因此保证锅炉用煤是输煤系统的首要任务。火电厂的燃料费用约占发电成本的60%以上。锅炉的安全、经济运行与煤质密切相关，因此控制好锅炉的煤质和加强入厂煤的计量，又是输煤系统的一项重要任务。火电厂输煤系统运距长，使用大型机械多，因此，加强设备管理，防止发生设备损坏和人身伤亡事故，是火电厂生产管理工作的重点之一。我国内陆火电厂输煤车间的管辖范围，是从厂外运煤车辆缷煤进厂起，到煤运入锅炉房原煤仓为止的整个工艺系统。输煤系统的设备一般包括卸煤、受煤、储煤、计量等煤场设备和装置，提升运输设备以及其他辅助设备、附属建筑物等。同时，为确保电厂运输人员的人身安全，煤粉细度又是一个需要严格控制的指标。另外煤粉的细度还关系到锅炉机组运行的经济性。在锅炉放入燃烧技术角度考虑，煤粉磨的越细，越容易着火并达到完全燃烧，固体可燃物不完全燃烧热损失q4就越小；但这将会导致煤粉设备的电耗QP和金属磨损消耗Qm增加。反之，较粗的煤粉虽然制粉电耗较小，但资源损失严重。一、电厂锅炉工作流程和工作原理1.1、锅炉工作流程工作流程图火力发电是利用煤、石油或天然气等燃料的化学能来生产电能的。燃料送入锅炉中燃烧，放出的热量1.2电力生产的能耗与排放现状 我国电力工业高速发展，发电企业以煤电为主，截至2006年年底，我国发电装机容量达到62200万千瓦，其中，火电总装机容量达48405万千瓦，约占总容量77.82%，近年我国火电发电量比重在80% 以上，火电在电力构成中仍占统治地位。2006 年我国供电煤耗为366 克/ 千瓦时，当前世界先进水平的供电煤耗是285 克/ 千瓦时，世界平均水平为335 克/千瓦时。我国当前供电煤耗相当于发达国家1990 年左右的平均水平。在火电发电成本中，燃料费用一般要占70%以上，提高锅炉燃烧系统的运行水平对机组的节能降耗具有重要意义。同时，发电企业面临厂网分开、竞价上网的电力市场竞争,由于能源紧张导致燃煤价格上涨,进一步加大了发电企业的生产成本。另一方面，我国目前的大气污染状况很严重，二氧化硫和二氧化碳排放量分别居世界第一位和第二位，因此造成了高昂的经济成本和环境成本。研究表明大气污染造成的经济损失占GDP的3-7%。造成严重大气污染的主要原因也在于我国以燃煤为主的能源结构，煤炭能源占整个能源的70%左右，大气污染中烟尘和二氧化碳排放量的70%、二氧化硫的90%、氮氧化物的67%来自于燃煤。随着国家对电站污染物排放的限制,如何有效降低污染物排放的技术成为电厂当前关注的热点。燃煤价格的上涨和污染排放的限制,使国内燃煤电站面临着提高锅炉效率与降低污染排放的双重要求,迫切需要更好的面向节能、降耗与降低污染的生产过程一体化控制与调度方法。二、电力生产的能耗与排放现状 我国电力工业高速发展，发电企业以煤电为主，截至2006年年底，我国发电装机容量达到62200万千瓦，其中，火电总装机容量达48405万千瓦，约占总容量77.82%，近年我国火电发电量比重在80% 以上，火电在电力构成中仍占统治地位。2006 年我国供电煤耗为366 克/ 千瓦时，当前世界先进水平的供电煤耗是285 克/ 千瓦时，世界平均水平为335 克/千瓦时。我国当前供电煤耗相当于发达国家1990 年左右的平均水平。在火电发电成本中，燃料费用一般要占70%以上，提高锅炉燃烧系统的运行水平对机组的节能降耗具有重要意义。同时，发电企业面临厂网分开、竞价上网的电力市场竞争,由于能源紧张导致燃煤价格上涨,进一步加大了发电企业的生产成本。另一方面，我国目前的大气污染状况很严重，二氧化硫和二氧化碳排放量分别居世界第一位和第二位，因此造成了高昂的经济成本和环境成本。研究表明大气污染造成的经济损失占GDP的3-7%。造成严重大气污染的主要原因也在于我国以燃煤为主的能源结构，煤炭能源占整个能源的70%左右，大气污染中烟尘和二氧化碳排放量的70%、二氧化硫的90%、氮氧化物的67%来自于燃煤。随着国家对电站污染物排放的限制,如何有效降低污染物排放的技术成为电厂当前关注的热点。燃煤价格的上涨和污染排放的限制,使国内燃煤电站面临着提高锅炉效率与降低污染排放的双重要求,迫切需要更好的面向节能、降耗与降低污染的生产过程一体化控制与调度方法。问题：如何提高炉制粉系统的经济化？内容：炉制粉系统的经济化与燃料的性质、燃料的种类、煤粉的磨损性和制粉设备的自身有关以及煤粉燃烧的新技术有关。三、 燃料的种类电厂锅炉用煤称为动力煤，动力煤通常以煤的干燥无灰基挥发分Vdaf含量进行分类，大致可分为无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤等几种。3.1 无烟煤无烟煤Vdaf10%,俗称白煤，表面有明显的光泽，机械强度高，密度较大，不易碾磨，无烟煤埋藏年代长，碳化程度最深，其含碳量最高。3.2 贫煤贫煤10%Vdaf40%(最高可达60%，外表多呈褐色或黑褐色，质软易碎。褐煤碳化程度很浅，碳的含量Car=40%50%；水分含量Mar=20%40%，灰分含量Aar=10%40%较高， 因而发热量较低Qar,net,p=1150021000kJ/kg)挥发分 含量高，且析出温度较低，故着火和燃烧都比较容易。也很容易风化和自然，从电厂经济分析角度考虑，褐煤是一种比较理想的电厂用煤。四、煤粉的制备4.1煤粉的性质煤粉是经磨制得到的粉状煤炭有各种尺寸和形状不规则的颗粒组成。煤粉是在伴随干燥过程中磨制而成的，新磨制的煤粉是疏松的，堆放时自然倾角约为25度到30度。堆积密度约为0.45约0.5/，随着存放时间的延长，易压紧成块，堆积密度可增加到约0.80.9 t/m3，平均可取0.7t/m3。干的煤粉能吸附空气，煤颗粒之间被空气隔开，使它具有很好的总动性，易于同气体混合成气粉混合物用管道输送，但这种也会引起制粉系统漏粉系统漏粉和煤粉自流，影响向锅炉的安全运行及环境卫生。因此，制粉系统要具有足够的严密性。4.2煤粉的爆炸煤粉爆炸是煤粉和空气混合物在一定的条件下与明火接触时，所发生的爆炸，煤粉的爆炸主要与煤粉细度，煤粉的挥发分，气粉混合物温度等有关，煤粉越细，自然爆炸的可能性越大，因此对于挥发分含量高的煤中不易磨得过细，粗粉则不宜爆炸，如粒度大于0.1MM的烟煤粉，几乎不会爆。4.3 煤粉的细度和均匀性 煤粉细度是指煤粉颗粒粗细程度，是衡量煤粉品质的主要指标。（1）煤粉细度一般用具有标准筛孔尺寸的筛子来测定。取一定数量的煤粉试样，在筛子筛粉，剩余在筛子上的煤粉量占筛粉前煤粉总质量的百分数，用Rx表示 Rx = a ( a + b) * 100% A筛子上剩余的煤粉质量 B通过筛子的煤粉质量 X筛子尺寸，umRx煤粉细度在筛子上剩余的煤粉越多，Rx值越大，则煤粉就越粗。一般用R90和R200来表示煤粉细度。 （2）煤粉颗粒分布与均匀性。磨煤机磨制出来的煤粉不但颗粒径大小不一，而且不同种类的磨煤机磨制出来的煤粉颗粒径分布也是不同的。如图所示100806040 200 80 160 240 320 若用R90、R200，两个常用的细度标准可推出n的计算式： N=2.88lg*(2-lgR200/2-lgR90) N煤粉的均匀性 当R90相同时，n值越大，则R200就减小，说明煤粉中细颗粒减少； 若R200相同时，n值增大，则R90增大，说明煤粉中细颗粒减少。这也说明，n值越大，过粗或过细的煤粉度比较少，中间尺寸的颗粒较多，煤粉的颗粒分布就比较均匀。反之，n值越小时，过粗或过细的煤粉颗粒都比较多，煤粉的颗粒分布就差。均匀性指数n指与磨煤机分离器的型式以及他 们的运行工况有关。4.4煤的可磨性与磨损性 不同的煤由于机械强度和脆性不同，煤磨制成煤粉的难以程度就不同，所消耗的能量也不同，这就是煤的可磨性（用Kkm表示）。当Kkm越大，表示煤越容易磨制成粉，所消耗的能量就越小。反之，Kkm越小，表示该煤粉越难磨制成粉，所消耗的能量也就越大。五、磨煤机的组成部件及作用1、磨煤机的构成筒型钢球磨煤机是目前我国应用最广的磨煤机。它的构成原件为：磨煤部件是一个直径D为24m，筒长L为310m的圆筒，筒内壁衬有波良性锰钢护甲，护甲与筒体之间有一层绝缘石棉垫，筒体外包有一层隔音毛毡，毛毡外用铁皮包裹。筒内装有大量直径d为2560mm的钢球，筒体的两端是两个锥形端盖封头，封头上装有空心轴劲，轴颈放在轴承上。空心轴劲的端部个连接着一个倾斜45都的短管，其中一个是热风雨原煤的进口管，另一个是气粉混合物的出口管。2、磨煤机主要是通过撞击、挤压、研磨和劈碎等作用原理，将煤块磨制成煤粉。其结构如图所示：1） 临界转速Njj与工作转速n。球磨机的转速对煤粉磨制过程影响很大。不同转速时，筒内钢球和煤的运行状况有关，如图所示：1）若转速过低，钢球随筒体转动而上升形成一个斜面，当斜面的倾角等于或大于钢球的自然倾角时，钢球就沿斜面滑落下来，装机作用就小，同时煤粉就压在钢球下面，不易被带走，以致磨得很细，降低了磨煤机的出力。2）若转速过高，在离心力的作用下，钢球贴在筒壁随圆筒一起旋转，钢球的撞击作用就完全丧失。发生这种情况的最低转速称临界转速Njj，根据临界状态下钢球所受离心力与重力相等，可求得临界转速Njj为： Njj = 42.3 / D D滚筒直径，m 显然，滚筒的转速应小于临界转速。滚筒的最佳工作转速Nzj是根据钢球的提升高度最大确定的，此时钢球的撞击作用最强，磨煤效果最好。根据我国经验，国产球磨机的工作转速应接近最佳转速，并与临界转速Ny有以下关系： Nzj = ( 0.740.8)Nlj（2）钢球充满系数V与钢球直径D。钢球充满系数是钢球容积占筒体容积的份额，即 在一定范围内，随着筒体内钢球装载量Mq的增多，钢球充满系数的增大，磨煤出力Bm增加，磨煤单位电耗Em也会稍有增加。当载球量一定时，钢球直径减小，撞击次数增多，作用面积增大，磨煤出力提高，但钢球的磨损加剧。随着球径减小钢球的撞击力减弱，不宜磨制硬煤和大块煤。因此，一般采用的钢球直径为3040mm，对磨制质硬煤和力度大的煤时，宜选用直径为5060mm的钢球。同时，球磨机运行中，由于钢球不断磨损，钢球直径变小，为维持一定充气系数和磨煤出力，应定期向磨煤机内补加钢球，钢球直径磨损到20mm以下时，应过筛更换。（3）护甲完善程度。形状完善的护甲，可增大钢球与护甲的摩擦系数，有利于提升钢球和煤的撞击力。（4）载煤量。磨煤机筒体内的载煤量直接影响磨煤出力，当载煤量较小时，钢球下落的动能只有一部分用于磨煤，另一部分就白白的消耗;随着载煤量的增加，钢球磨煤机能量增大，磨煤出力提高。但载煤量也不能过大，过大时，由于煤层加厚，部分能量消耗于煤层变形，钢球能量不能得到充分利用，磨煤出力反而减小，严重时造成滚筒入口堵塞，磨工作。以上就是提高炉制粉系统的运行原理与优化。六、磨煤机停开原则（1）磨煤机再启动前必须充分进行暖机（一般1015min），并保持适当的温升率（35度），以免加热不均匀产生过大热应力，引起磨煤机碾磨不见荷一次风管铸铁弯头损伤。同时，控制磨煤机出口气粉混合物的温度不超过规定值，防止高问引起爆炸。（2）磨煤机停运时：逐渐减小给煤量，直至停止给煤。由于磨煤机的煤量逐渐减少，会引起磨煤机出口温度升高，因此，在逐步减小给煤量的同时，要相应减少进入磨煤机的热风量，即缓慢减小磨煤机高温风门，适当调节再循环风门和压力冷风门，降低磨煤机进口干燥剂温度及系统通风量直至停止供应热风改送冷风。给煤机停止后，磨煤机还要持续运行一段时间，把其内部的煤粉全部抽完，同时，通风也要保持一段时间，直至将磨煤机内部的煤粉基本抽完，再停止磨煤机。七、制粉系统启停中注意的问题制粉系统启停过程中应注意以下几个问题：（1） 磨煤机在启动前必须充分进行暖机（一般1015min），并保持适当的温升率（35度/min ）,以免加热不均匀产生过大热应力，引起磨煤机碾磨部件和一次风管铸铁弯头损伤。（2） 中速磨煤机启动过程中应检查加载装置工况，控制给煤量。如碗式磨启动初期常发生磨轴不转现象，大多是由于磨煤面间隙较大，此时可稍动加载装置，或提高磨煤机内煤位便可解决。（3） 制粉系统启动过程中应严格控制磨煤机出口气粉混合物的温度不超过规定值，防止温度过高引起煤粉爆炸。（4） 制粉系统停运前，应将磨煤机内的煤磨完，系统内煤粉吹扫干净。制粉系统停止后，关闭系统各风门。（5） 由于锅炉紧急停运造成的制粉系统存煤，若锅炉短期不能恢复时，应通过向邻炉输粉或采取其他切实可行的方法进行处理，严禁对环境造成污染。 八、煤粉燃烧的新技术 8.1脉动燃烧器脉动燃烧这项技术始于20世纪初，它已经成功用于导弹上，后来用于加热、采暖，20世纪80年代用于块煤，燃烧效率高达99%，而且C0和Nox大幅度降低，最近用于研究煤粉燃烧，已经建立了较好的煤粉燃烧的物理模型和数学模型。实践证明，脉动燃烧大大降低了飞灰含碳量，气流振荡时湍流强度大大增加，使传热过程增强，受热面除灰更干净。脉动燃烧是一种介于正常燃烧和爆炸之间的燃烧方式。它可以燃烧气体燃料，液体燃料和固体燃料。 8.2高预热空气温度的燃烧在电站锅炉的煤粉燃烧中，空气的预热温度一般都不太高，烟煤一般为300左右，较难燃烧的无烟煤的预热温度可高达450到480，这是一种传统的概念。目前提出高达1267度甚至更高的预热温度，它有三个优点：1、高温使火焰稳定2、高温使热效率提高3、再循环分级燃烧降低NOx1、低氧浓度的火焰稳定燃料燃烧时需要足够的氧浓度助燃，否则火焰会不稳定。如果有较高预热温度的空气，火焰就比较稳定。如上图，为不同的氧浓度和空气预热温度的关系，从图可见，当空气温度较高而氧气的浓度即使低至3%到5%时，火焰也是稳定的。2、高温使燃烧速率提高高的空气预热温度的一个重要的效果是提高燃烧设备的热效率，它的直接效果是燃料的燃烧速率的提高。如下图表示温度对燃烧速率的影响，随着温度的提高燃烧速率几乎是直线上升。9、结论 这次实验让我认清了理论与实践的差距，在以后的学习或工作中都不能再眼高手低。死背定理、公式对我们能力的培养并无益处，只有思索书本上的理论于实际生产中的应用才能真正让我学有所用。从真正意义上来讲，这次实验对我有很大的帮助。从小到大一直是与课本打交道，这次能直接学习课本以外的知识。因此，我好好的把握住了这次学习的机