时单元电厂热力设备及运行辅机系统PPT课件.ppt

华北电力大学环境科学与工程学院 电厂热力设备及运行 任课教师 杨官平 二 一一年一月 封面 五 挥发分 组成 主要包括各种CmHn H2 CO H2S等可燃气体组成 还有少量的O2 CO2 N2等不可燃气体 影响因素 煤种 加热速率 加热温度和加热时间 煤的碳化程度越深 如无烟煤 挥发分越小 运行 V多 煤的着火温度低 易着火燃烧 V多 V挥发使煤的孔隙多 反应表面积大 反应速度加快 煤易于燃尽 发热量 取决于挥发份的成分 V越多 发热量越低 锅炉的炉膛结构和锅炉的运行方法等都与煤的挥发分含量有关 所以 挥发分是煤的一个重要燃烧特性 也是我国 以及美 俄 英 法等国 作为煤的分类的重要依据之一 2 六 灰熔融性 灰熔点1 灰熔点的测定 定义 灰在加热时 由固态逐渐向液态的转化特性 灰分的组成 SiO2 Al2O3 各种氧化铁 CaO MgO K2O Na2O等 不是单一物质 无固定熔点 灰熔点的测定 采用角锥法测定特征温度 GB T219 2004 煤灰熔融性的测定方法 将煤灰制作成底边长为7mm的等边三角形 高为20mm的角锥 将锥体放入弱还原性气体的灰熔点测定仪中 以规定的速度升温 观测灰锥在熔融过程中的三个特征温度 来标示煤灰的熔融特性 3 角锥法测定灰熔融性示意图 变形温度DT 测试角锥开始变园或弯曲时的温度 软化温度ST 灰锥顶弯曲到平盘上或呈半球形时的温度 流动温度FT 灰锥熔融倒在平盘上 并开始流动时的温度 图3 2角锥法测定灰熔融性示意图 4 2 影响灰熔融性的因素 煤灰的化学组成 煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高 碱性氧化物使灰熔点降低 煤灰周围高温介质的性质 氧化性介质中 灰熔点较高 还原性介质中 灰熔点较低 在氧化性气氛中 铁可能以Fe2O3形态存在 这时随含铁量的增加 灰熔点下降得比较少 在还原性或半还原性气氛中 Fe2O3会还原成FeO 并可能与其他氧化物生成复合化合物 共晶体 这样灰熔点会随灰中含铁量的增加而迅速下降 介质气氛不同 会使灰熔点变化200 300 实践证明 若灰处在还原性介质中 如CO H2 它的软化温度将降低 碱酸比B A 灰中碱性成分与酸性成分含量之比 B A 易结渣 硅铝比 即SiO2 Al2O3的比值 硅铝比 易结渣 5 3 灰熔融性对锅炉设计与运行的影响 根据灰熔融性确定锅炉的排渣方式 ST1400 难熔灰 宜采用固态排渣 根据灰熔融性预测锅炉炉内结渣的渣型 ST DT 200 400 长渣 宜采用液态排渣 排渣通畅 ST DT 100 200 短渣 宜采用固态排渣 避免结渣严重 在锅炉设计时 根据灰熔融性来选择炉膛出口烟气温度 炉膛出口烟气温度应比灰变形温度DT低50 100 在锅炉运行时 根据灰熔融性来控制炉膛出口烟气温度 炉膛出口烟气温度应比灰变形温度DT低50 100 6 七 动力煤的分类 锅炉燃料用煤通常按干燥无灰基挥发份Vdaf的含量来分类 对动力用煤习惯分为四类 无烟煤 Vdaf 10 贫煤 Vdaf 10 20 烟煤 Vdaf 20 40 褐煤 Vdaf 40 7 1 无烟煤 外观 有明亮的黑色光泽 硬度高不易研磨 挥发分含量 最低 Vdaf 10 碳含量 很高 一般C 50 最高可达95 灰分含量 不高 一般A 6 25 水分含量 较少 M 3 15 发热量 较高 一般Qar net 25000 32500kJ kg 燃烧性质 挥发分的析出温度高 不易点燃 燃尽也不容易 焦炭无粘结性 储存时不易自燃 图3 3无烟煤 8 2 贫煤 贫煤的性质介于无烟煤和烟煤之间 挥发分含量 较低 Vdaf 10 20 碳含量 较高 灰分含量 较高 水分含量 较少 发热量 较高 燃烧性质 接近于无烟煤 难以着火和燃尽 图3 4贫煤 9 3 烟煤 挥发分含量 较高 Vdaf 20 40 碳含量 很高 一般C 40 70 少数能达到75 灰分含量 不高 一般A 7 30 高者达50 水分含量 适中 M 3 18 发热量 相当高 一般Qar net 20000 30000kJ kg 燃烧性质 容易点燃 燃烧快 燃烧时火焰较长 多数具有或强或弱的焦结性 图3 5烟煤 10 4 褐煤 外观 呈褐色 少数为黑褐色甚至黑色 挥发分含量 高 Vdaf 40 有的甚至达60 碳含量 不高 约为40 50 氧含量 很高 灰分含量 变化范围很大 一般A 6 40 水分含量 高 M 20 40 发热量 不高 一般Qar net 11500 21000kJ kg 燃烧性质 挥发分的析出温度低 200 着火及燃烧均较容易 焦炭不结焦 褐煤在空气中存放极易风化 容易发生自燃 含水分较高的年轻褐煤则燃烧性能较差 而且灰熔点也较低 图3 6褐煤 11 第二节煤粉制备 煤粉特性煤粉细度磨煤机械制粉系统制粉系统辅助设备 12 一 煤粉特性1 一般物理特性 尺寸小 1 m 500 m 20 m 50 m最多 外形很不规则 比表面积大 300 1600m2 kg 堆积比重小 新鲜煤粉 0 45 0 6t m3 旧煤粉 0 8 0 9t m3 13 2 流动性 由于煤粉颗粒细小 具有较大的比表面积 表面能够吸附大量的空气 煤粉和空气的混合物具有良好的流动性 发电厂正是利用这个特性 用管道对煤粉进行气力输送的 如果制粉系统密封不严密时 煤粉容易泄露 造成环境的污染 因此 制粉系统要求具有足够的严密性 14 3 自燃性 因煤粉中吸附了大量空气 极易慢慢氧化产生热量 温度逐渐升高 当达到煤的着火温度后便引起自燃 煤的挥发分越高 煤粉越易自燃 煤粉越细 煤粉越易自燃 15 4 爆炸性 煤粉自燃或被其它火源引燃后 会造成大面积的着火燃烧 使压力骤然升高而发出巨大的声响 影响煤粉爆炸性的因素 挥发分含量越高 煤粉越易爆炸 煤粉越细 煤粉越易爆炸 水分和灰分含量越低 煤粉越易爆炸 煤粉浓度越高 煤粉越易爆炸 危险浓度为1 2 2 0kg m3 氧气浓度越高 煤粉越易爆炸 煤粉气流温度越高 煤粉越易爆炸 制粉系统安装防爆门 16 不会发生煤粉爆炸的几种情况 煤粉的Vdaf 10 煤粉几乎不会发生爆炸 煤粉颗粒大于100 m 煤粉几乎不会发生爆炸 避开了煤粉危险浓度或含氧浓度小于15 16 的煤粉气流 基本上不存在爆炸的危险 17 二 煤粉细度1 煤粉细度Rx 通过筛分 残留在筛子上煤粉质量占筛分前煤粉总质量的百分数 定义为煤粉细度Rx 式中 a 残留在筛子上煤粉质量 b 通过筛子煤粉质量 Rx 煤粉细度 x 筛孔边长 m Rx越小 筛上剩余的煤粉量愈少 煤粉磨得越细 18 2 我国电站锅炉煤粉细度的表示方法 我国电站锅炉煤粉细度常用筛孔尺寸为200 m和90 m的两种筛子来表示 即R200和及R90 R90 70号筛 每厘米上的筛孔数为70个 R200 30号筛 每厘米上的筛孔数为30个 表3 3R90和R200对应的筛子规格 19 3 最经济煤粉细度 定义 磨制煤粉的电耗qm和燃烧不完全损失q4之和最小时的煤粉细度 影响因素 煤种 挥发分高 煤粉可以稍粗些 磨煤机和分离器性能 煤粉粒度均匀 可稍粗些 燃烧方式 燃烧强度高 可以稍粗 最经济煤粉细度的确定 由锅炉燃烧试验确定 20 三 磨煤机械 定义 将煤屑进一步破碎而磨成煤粉的机械 叫磨煤机 磨煤原理 压碎 击碎和研碎 磨煤机类型 按工作部件转速可分为三类 低速磨煤机 转速n 15 25r min 中速磨煤机 转速n 50 300r min 高速磨煤机 转速n 500 1500r min 我国燃煤电厂目前广泛应用的是筒式钢球磨煤机 其次是中速磨煤机 风扇磨煤机应用较少 21 1 筒式钢球磨煤机 低速磨煤机筒式钢球磨煤机外形图1 图3 7筒式钢球磨煤机外形图1 22 筒式钢球磨煤机外形图2 图3 8筒式钢球磨煤机外形图2 23 筒式钢球磨煤机结构 结构 磨煤部件为一个直径2 4m 长3 10m的圆筒 筒内装有适量直径为25 60mm的钢球 筒体内壁衬装波浪形锰钢护甲 筒身两端是架在大轴承上的空心轴颈 一端是热空气与原煤的进口 另一端是空气与煤粉混合物的出口 圆筒 从内到外分为五层 P66图3 5护甲 波浪型锰钢石棉 绝热筒身 钢板毛毡 隔音外壳 铁皮 24 筒式钢球磨煤机工作原理 筒体由低速同步电机带动旋转 钢球和煤块被筒内护甲带到一定高度 然后落下撞击煤 并使煤受到挤压和研磨 磨好的煤粉被干燥的热空气从筒体内携带出 图3 9筒式钢球磨煤机工作原理示意图 25 筒式钢球磨煤机优 缺点及适用范围 优点 可磨制各种煤 适应性强 工作可靠性高 连续工作时间长 结构简单 可靠性高 易维护 对煤中杂质敏感性差 运行安全可靠 缺点 设备笨重 金属耗量高 占地面积大 初投资大 运行时耗电量大 噪声大 煤粉均匀性差 负荷适应性差 在低负荷或变负荷时运行不经济 适用范围 主要用于中间储仓式式制粉系统的锅炉 26 2 中速磨煤机 类型 我国目前常用的中速磨煤机有四种 辊 盘式中速磨 又称平盘磨 辊 碗式中速磨 又称碗式磨 RP磨 球 环式中速磨 又称E型磨 辊 环式中速磨 又称MPS磨 27 1 锥齿轮行星减速机2 基础3 下架体4 下架体密封环5 中架体6 分段式的磨盘7 磨盘支座8 旋转喷嘴环9 磨辊10 刚性加载架11 摆动铰接点12 摆动调整装置13 液压拉杆14 静态分离器SLK15 热风入口16 电机17 可调式分离器叶片18 密封风管道19 煤粉分配器 图3 10中速磨煤机 MPS 结构 28 中速磨煤机工作原理 原煤由落煤管进入两个碾磨部件的表面之间 在压紧力的作用下受到挤压和碾磨而被粉碎成煤粉 由于碾磨部件的旋转 磨成的煤粉被抛至风环处 热风以一定速度通过风环进入干燥空间 对煤粉进行干燥 并将其带入碾磨区上部的煤粉分离器中 经过分离 不合格的粗粉返回碾磨区重磨 合格的煤粉由干燥剂带出磨外 经煤粉管路送入炉膛燃烧 煤中夹带的杂物 如石块 黄铁矿块和金属块等 被抛至风环处后 由下而上的热风不足以阻止它们下落 经风环由刮板刮落至杂物箱内 29 中速磨煤机工作原理示意图 图3 11中速磨煤机工作原理示意图 30 中速磨煤机优 缺点及适用范围 优点 结构紧凑 金属耗量少 占地面积小 初投资少 运行时耗电量小 特别是低负荷时单位磨煤电耗增加不多 系统出力直接与锅炉负荷有关 能够灵活响应锅炉的负荷变化 噪声小 当配用回转式粗粉分离器时 煤粉均匀性很好 缺点 碾磨部件易磨损 不适宜磨硬煤和灰分大的煤 由于热风温度不宜太高 也不宜磨水分大的煤 结构复杂 运行和检修要求的技术水平高 设备维护工作量较大 运行工作量较大 适用范围 主要用于以烟煤为燃料的直吹式制粉系统的锅炉 31 3 风扇磨煤机 高速磨煤机 结构 由叶轮 带护甲的蜗壳和粗粉分离器组成 图3 12风扇磨煤机工作原理示意图 32 风扇磨煤机工作原理 电动机带动装有冲击板的叶轮高速旋转 原煤和干燥剂一起被吸入磨煤机内 煤被转动的冲击板打碎 抛到护甲上的煤再次被击碎 合格的煤粉经分离器送入燃烧器 不合格的粗粉返回磨煤机重磨 33 风扇磨煤机优 缺点及适用范围 优点 结构简单 金属耗量小 占地面积少 初投资小 负荷适应能力强 最适宜磨制高水分褐煤和软质烟煤 干燥能力强 煤粒几乎总是处于悬浮状态 与高温介质的混合十分强烈 磨煤 干燥 粗粉分离和煤粉输送一体化 制粉系统简化 减少了排粉机 缺点 叶轮 叶片和护板磨损快 检修周期短 经常更换部件使运行费用增加 磨制煤粉粗且不均匀 适用范围 主要用于以褐煤和烟煤为燃料的直吹式制粉系统的锅炉 34 四 制粉系统 定义 将原煤磨制成煤粉 然后送入锅炉炉膛进行悬浮燃烧所需设备和相关连接管道的组合 任务 煤粉的磨制 干燥 输送 储存和调剂 类型 中间储仓式制粉系统和直吹式制粉系统 中间储仓式 将磨好的煤粉先储存在煤粉仓中 再按锅炉运行负荷的需要 从煤粉仓中经给粉机送入炉膛燃烧 磨煤量 耗煤量 送粉量 耗煤量中间储仓式制粉系统又可分为乏气送粉和热风送粉两种 直吹式 磨煤机中磨好的煤粉直接吹送到炉膛燃烧 磨煤量 耗煤量直吹式制粉系统又可分为正压直吹式制粉系统和负压直吹式制粉系统两种 35 原煤仓 闸门 自动磅秤 给煤机 落煤管 下行干燥管 磨煤机 一次风箱 二次风箱 送风机 粗粉分离器 旋风分离器 换向阀 煤粉仓 空气预热器 燃烧器 排粉风机 炉膛 图3 13乏气送粉系统 1 中间储仓式制粉系统乏气送粉系统 干燥剂送粉系统 36 乏气送粉系统工作示意图 原煤仓 给煤机 磨煤机 煤粉仓 给粉机 煤粉管 炉膛 燃烧器 37 乏气送粉系统工作过程 给煤机将原煤送入磨煤机 热空气和原煤一同进入磨煤机 热空气一边干燥一边将煤粉带出磨煤机进入粗粉分离器 粗粉分离器将不合格的粗粉分离出来送回磨煤机重磨 合格的煤粉进入细粉分离器 细粉分离器将煤粉和空气分开 煤粉进入煤粉仓 细粉分离器中分离出的乏气中则含有约10 的极细煤粉 直接作为一次风和煤粉仓中落下的煤粉混合后送入锅炉去燃烧 38 热风送粉系统 乏气 一次风 热风 三次风 图3 14热风送粉系统 39 热风送粉系统工作过