冶金与发电用煤有何不同.doc

冶金与发电用煤有何不同？ 术要求和测定方法 冶金用煤要求：1. 产品的技术要求和测定方法应符合表1的规定。 2. 选煤厂不得将牌号不同的煤混洗或混发。在特殊情况下（例如矿井不能分装分运），取得用户同意时，可以供给混洗的精煤。 3. 当把硫分相差悬殊的煤进行配采或混洗时，应保证精煤硫分的稳定性。 4. 选煤厂不得入选或供应已经氧化变质的煤。如用户认为供应的精煤变质时，可提出要求，由供需双方协商进行采样检验，认为煤适用后才能供应。 表1 产品的技术要求与测定方法项 目技术要求测定方法灰分（Ad），%1级：5.015.502级：5.516.003级：6.016.504级：6.517.005级：7.017.506级：7.518.007级：8.018.508级：8.519.009级：9.019.5010级：9.5110.0011级：10.0110.5012级：10.5111.0013级：11.0111.501)GB/T212全硫（St,d），%1级：0.502级：0.510.753级：0.761.004级：1.011.501)GB/T214全水分（Mt）,%1级：9.02级：9.110.03级：10.112.01)2)GB/T2111）对于不符合表1中灰分、全硫和全水分要求的部分煤炭，由供需双方协商解决。2）东北、西北、华北地区冬季有火力干燥设备的选煤厂，冬季全水分（Mt）10.0%。冬季一般指11月15日3月15日，在特殊情况下，由供需双方协商，根据防冻的需要提前或延长。5. 必须采取措施将浮选精煤与重力洗精煤混匀，便于运输和防冻。 6. 在冬季供给严寒地区（东北、西北、华北）使用的精煤或严寒地区选煤厂生产的精煤，其水分M，超过10%时，根据实际需要采取防冻和解冻措施。 质量检验和验收 炼焦是将煤放在干馏炉中加热，随着温度的升高(最终达到1 000左右)，煤中有机质逐渐分解，其中，挥发性物质呈气态或蒸汽状态逸出，成为煤气和煤焦油，残留下的不挥发性产物就是焦炭。焦炭在炼铁炉中起着还原、熔化矿石，提供热能和支撑炉料，保持炉料透气性能良好的作用。因此，炼焦用煤的质量要求，是以能得到机械强度高、块度均匀、灰分和硫分低的优质冶金焦为目的。国家对冶金焦用煤有专门的质量标准，如下： 肥煤、气煤 灰份 1-13级（不大于5.5%为一级，每增加0.5%提高一级，到13） 硫份 1组不大于0.5% 2组 0.51-1% 3组1.01-1.5 水分 1号不大于0.9% 2号 9.0-10% 3号10.0-12.0 焦煤、瘦煤 灰份 级别为11.5% 硫份 1组不大于0.5% 2组 0.51-1% 3组1.01-1.5 目前世界各国对炼焦用煤的质量要求都很高。我国每年用于炼焦的精煤将近9000万吨，炼出的焦炭主要供炼铁、铸造和化工等部门使用。由于不同用途的焦炭质量要求是不同的，因此，对于炼焦精煤的质量要求也就有所不同。如炼制冶金焦的精煤质量就应比炼制化工焦的精煤质量好。对炼焦用煤而言，结焦性和粘结性是最为重要的指标，也就是炼焦用煤首先要有较好的结焦性和粘结性。在中国煤炭分类（GB57586）中，1/2中粘煤、气煤、气肥煤1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤贫瘦煤均属炼焦煤范畴，可作为炼焦(配)煤来使用。我国煤炭资源虽很丰富，但地区及煤种的分布却很不均衡，炼焦煤类只占我国煤炭总储量的30%左右，且结焦性和粘结性均很好的肥煤和焦煤中又有很大一部分属于高灰、高硫、难选煤。因此，充分合理地利用我国现有的炼焦煤资源是极为必要的。今后随着炼焦技术的不断发展，炼焦煤的范畴也将会逐渐扩大。一、冶金焦用煤质量要求 冶金焦是高炉炼铁必不可少的燃料和原料。在炼铁过程中，焦炭既要作为燃料为冶炼过程提供热源，又作为主要的还原剂，同时为维持炉内料柱的透气性，使高炉能够正常运行，需要有一定的块度和强度。随着高炉大型化和强化冶炼技术的进展，对焦炭强度的要求也日益增高。 焦炭的强度可分为耐磨强度和抗碎强度。在焦炭受到摩擦力和冲击力作用的情况下，当焦炭外表面承受的摩擦力超过气孔壁强度时，产生表面薄层分离现象，形成碎屑和粉末，焦炭抵抗此种破坏的能力称为耐磨强度。当焦炭承受冲击力时，焦炭沿结构的裂纹或缺陷处碎成小块，焦炭抵抗此种破坏的能力称为抗碎强度。耐磨强度和抗碎强度是通过转鼓试验来确定的。在规定的条件下，焦炭在转鼓内破坏到一定程度后，用粒度小于或大于某定值的碎焦数量或碎焦数量占试样总量的百分率表示耐磨强度。而用粒度大于某定值的块焦数量或块焦数量占试样总量的百分率表示抗碎强度。 各国的转鼓试验在装置尺寸、鼓内构造试样粒度和质量转鼓的转速和转数以及筛孔与表示方法等方面都有所不同。目前，我国采用西德的米贡转鼓试验方法来测定焦炭的强度。抗碎强度用M40来表示，是指经过转鼓试验之后大于40毫米的块焦数量占试样总量的百分率。M40愈大，表明焦炭的抗碎强度愈高。耐磨强度用M10表示，是指经过转鼓试验之后小于10毫米的碎焦数量占试样总量的百分率。M10愈小，表明焦炭的耐磨强度越高。 焦炭强度的高低一般主要取决于煤的结焦性和粘结性，因此，炼焦用煤要有较好的结焦性和粘结性。此外，对煤的其它指标也有相应的规定。 l灰分Ad(%) 在炼焦过程中，煤中的灰分几乎全部转入焦炭之中。煤的灰分高必然会使焦炭的灰分也高。由于灰分的主要成分是SiO2、AL2O3等酸性氧化物，熔点较高，在炼铁过程中只能靠加入石灰石等熔剂与它们生成低熔点化合物才能以熔渣形式由高炉排出，因而会使炉渣量增加。焦炭在高炉内被加热到高于炼焦温度时，由于焦炭与灰分的热膨胀性不同，焦炭沿灰分颗粒周围产生并扩大裂纹，使焦炭碎裂或粉化。此外，焦炭灰分高，则要求适当提高高炉炉渣碱度，高炉气中钾、钠蒸气含量也相应增加，而这些均加速焦炭与CO2反应而消耗。 一般焦炭灰分每升高1%，高炉熔剂消耗量约增加4%，炉渣量约增加3%，每吨生铁消耗焦炭量增加1.7%2.0%,生铁产量约降低2.2%3.0%。因此，对炼焦用煤而言，灰分应尽可能低些。炼焦精煤的灰分一般应在10.00%以下，最高不应超过12.50%。 与某些工业发达国家相比，我国高炉焦的灰分指标是较高的。灰分高是焦炭质量差的主要原因。若能将焦炭灰分从14.50%降至10.50%，以年产生铁4000万吨的高炉计，可节省熔剂130万吨，焦炭220万吨，同时增产生铁580万吨，还可大大减少铁路运输量。炼焦精煤灰分要从煤炭资源特点(如煤的可选性，精煤的回收率)并结合选煤技术、中煤和矸石的合理利用等方面进行综合的技术经济分析加以确定。 2.全硫St,d(%)焦炭中的硫全部来自于煤，存在的形式主要有以下几种： (1)煤中矿物质转变而来的硫化物，如FeS、CaS以及Fe与S固溶生成的FenSn+; (2)熄焦过程中部分硫化物被氧化生成的少量硫酸盐，如FeSO4、CaSO4； (3)炼焦过程中生成的气态含硫化合物在析出途中与高温焦炭作用而进入焦炭的碳硫复合物。高炉内由炉料带入的硫分，仅5%20%随高炉煤气逸出，其余的参加炉内硫循环，只能靠炉渣排出。焦炭含硫高会使生铁含硫提高，降低质最，同时还会增加炉渣碱度，使高炉操作指标下降。通常焦炭硫分每增加0.1%，焦炭消耗量增加1.2%2.0%，生铁产量减少2%以上。此外，焦炭中的硫含量高还会使冶炼过程的环境污染加剧。炼焦用精煤的全硫含量一般应在l.50%以下，个别稀缺煤种(如肥煤)最高也不应超过2.50%。 3全水分Mt(%)煤中水分含量的高低对于焦炭的质量没有直接影响。但水分含量过高，除了增加不必要的运输最之外，还会给实际生产带来一系列的问题。炼焦精煤的水分含量过高，会使炼焦过程自身的能耗有所增加，也给严寒地区装卸车等带来一定的困难。一般规定炼焦精煤的全水分应在8-10.0%以下。4磷含量煤中所含的磷几乎全部残留在焦炭中。焦炭中的磷又全部转入生铁，影响生铁质量。转炉炼钢不易除磷，要求生铁含磷最低于0.01%0.015%。我国炼焦煤类的磷含最普遍较低，一般都能满足要求。 二、铸造焦用煤质量要求 铸造焦主要用于冲天炉熔炼。冲天炉的工作原理和生产实践表明，铸造焦应具有下列特性。1块度较大且反应性较低冲天炉内的主要反应有:氧化带 C+O2 CO2+热还原带 C+CO2 2CO热为提高冲天炉过热区的温度，使熔融金属的过热温度足够高，流性好，应保持适宜的氧化带高度。焦炭的粒度小或反应性高均会使氧化带的高度降低，炉气的最高温度降低，进而使过热区温度降低，影响正常操作。如果焦炭的粒度过大，则会使燃烧区不集中，也会降低炉气温度。铸造焦的粒度以50150毫米为好，并力求均匀。2.硫含量要低硫是铸铁中的有害元素，通常控制在0.1%以下。冲天炉内焦炭燃烧时，焦炭中的硫一部分生成了SO2，随炉气上升，在上升过程中与固态金属炉料作用，发生如下反应， 3Fe(固)+SO2 FeS+2FeO因此，含硫低于0.1%的原料铁，经气相增硫后，铁料的含硫量可高达0.45%。铁料熔化成铁水后，在流经底焦层时硫还要进一步增加。焦炭硫分高、粒度小、气孔率大，则铁水增硫最大。一般在冲天炉内铁水增硫量约为焦炭含硫量的30%，而造渣脱硫当炉渣碱度达1.5一2.0时，脱硫率不超过50%。所以铸造焦的硫分应严格控制，这就对铸造焦用煤的硫含量提出了较高的要求，一般不超过1.00%，最高也不应超过1.50%。此外，铸造焦用煤的灰分也应尽可能低，不应超过10.00%。全水分亦不应超过12.0%。为保证冶金焦及铸造焦用煤的质量，已制定出了冶金焦和铸造焦用煤质量的国家标准报批稿。 在实际生产中，大多采取配煤炼焦。在保证焦炭质量的前提下，对配煤中的单煤，特别是结焦性和粘结性均较好的焦煤和肥煤的要求可适当放宽些，以解决炼焦煤源不足的问题。由于气化焦和电石焦的用量不大，且对煤的要求较低，此处不再重述一下为发电用煤的标准：电厂煤粉炉对煤种的适用范围较广，它既可以设计成燃用高挥发分的褐煤，也可设计成燃用低挥发分的无烟煤。但对一台已安装使用的锅炉来讲，不可能燃用各种挥发分的煤炭，因为它受到喷燃器型式和炉膛结构的限制。发电用煤质量指标有： 挥发分。是判明煤炭着火特性的首要指标。挥发分含量越高，着火越容易。根据锅炉设计要求，供煤挥发分的值变化不宜太大，否则会影响锅炉的正常运行。如原设计燃用低挥发分的煤而改烧高挥发分的煤后，因火焰中心逼近喷燃器出口，可能因烧坏喷燃器而停炉；若原设计燃用高挥发分的煤种而改烧低挥发分的煤，则会因着火过迟使燃烧不完全，甚至造成熄火事故。因此供煤时要尽量按原设计的挥发分煤种或相近的煤种供应。 灰分。灰分含量会使火焰传播速度下降，着火时间推迟，燃烧不稳定，炉温下降。 水分。水分是燃烧过程中的有害物质之一，它在燃烧过程中吸收大量的热，对燃烧的影响比灰分大得多。 发热量。为的发热量是锅炉设计的一个重要依据。由于电厂煤粉对煤种适应性较强，因此只要煤的发热量与锅炉设计要求大体相符即可。 灰熔点。由于煤粉炉炉膛火焰中心温度多在1500以上，在这样高温下，煤灰大多呈软化或流体状态。 煤的硫分。硫是煤中有害杂质，虽对燃烧本身没有影响，但它的含量太高，对设备的腐蚀和环境的污染都相当严重。因此，电厂燃用煤的硫分不能太高，一般要求最高不能超过2.5%。 原煤就是直接开采出来未经过水洗，冒的是黑烟、且炉渣多。、电厂锅炉对煤质的要求煤炭的种类和性质对电厂锅炉燃烧设备的结构，选型，受热面的布置以及运行的经济性和可靠性都有很大影响。因此，大中型的电厂锅炉都是根据一定的煤种计算设计的。对电厂锅炉热力工作影响大的指标主要有：干燥无灰基挥发分、收到基灰分、收到基水分、干燥基全硫、收到基低位发热量及灰熔融性。（1）挥发分：不同的电厂锅炉对挥发分都有具体的要求，设计使用低挥发分煤炭的锅炉，燃用高挥发分的煤炭，其安全性和经济性将受到较大影响。因此，电厂的煤炭要按设计的挥发分要求选择和供应。从炉型情况分析，层燃炉，室燃炉炉型对煤炭的挥发分要求更为严格；旋风炉，沸腾炉和循环流化床锅炉对煤种的要求较为宽泛，可选用煤炭的挥发分区间较大，煤种适应性强，特别是近几年新建的循环流化床锅炉，对挥发分要求更为宽松。（2）灰分：灰分对燃烧的影响首先表现为对着火的影响，灰分高会使火焰传播速度减慢，着火推迟，燃烧温度下降，燃烧稳定性变差，甚至造成灭火，同时灰分过高，还容易加剧设备的磨损，缩短设备使用寿命。灰分过低，在层状燃烧时，由于灰渣太薄容易把炉篦烧坏。从灰分的适应性看，循环流化床锅炉适应性最强。（3）水分：水分既是数量指标又是质量指标，煤的水分升高，发热量降低，锅炉排烟温度升高，影响发电锅炉的燃烧效率。在使用煤粉燃烧的锅炉中，入炉前对煤粉要经过干燥处理，以减少水分对发电锅炉燃烧带来的影响。（4）硫分：硫燃烧后生成SO2和SO3，它们极易与烟气中的水蒸气化合成H2SO4蒸汽，对发电设备产生腐蚀作用，同时，SO2和SO3排放到空气中，对大气环境造成严重污染。另外，高硫煤炭在存放过程中，容易发生变质自燃，影响煤炭的燃烧效果。（5）发热量：煤的发热量是设计发电锅炉时的一个重要指标，煤的发热量低于设计指标，炉内温度水平降低，影响煤粉的着火和燃尽，锅炉热效率下降，当发热量低到一定程度时，将引起燃烧不稳，灭火放炮，以至必须投油助燃。反之，煤的发热量高于设计水平，炉膛温度必然升高，煤灰大多软化，熔融，容易形成结渣。（6）灰熔融性（灰熔点）：层状燃烧方式对煤的灰熔点要求不高；悬浮燃烧采用固态排渣方式，煤灰的软化温度ST1350就有可能造成炉膛结渣，妨碍锅炉的连续安全运行。悬浮燃烧采用液态排渣方式，一般使用灰熔点偏低的煤。电厂发电用煤的质量指标：挥发分：是判明煤炭着火特性的首要指标，挥发分含量越高，着火越容易，燃烧速度越快。根据锅炉设计要求，供煤挥发分的值变化不宜太大，否则会影响锅炉的正常运行。如原设计燃用低挥发分的煤而改烧高挥发分的煤后，因火焰中心逼近喷燃器出口，可能因烧坏喷燃器而停炉；若原设计燃用高挥发分的煤种而改烧低挥发分的煤，则会因着火过迟使燃烧不完全，甚至造成熄火事故。因此供煤时要尽量按原设计的挥发分煤种或相近的煤种供应。灰分：灰分含量会使火焰传播速度下降，着火时间推迟，燃烧不稳定，炉温下降。煤的灰分产率越高，发热量越低，燃烧温度下降，排灰量增大，热效低，受热面沾污磨损严重所以灰分越低越好。水分：水分含量高，发热量低，排烟损失大，还容易引起煤仓、管道及给煤机内黏结堵塞。但水分的存在有一定的好处，火焰中含有水蒸气对煤粉的悬浮燃烧是一种十分有效的催化剂，水分还可防止煤尘飞扬等。发热量：发热量是锅炉设计的一个重要依据。由于电厂煤粉对煤种适应性较强，因此只要煤的发热量与锅炉设计要求大体相符即可，一般不低于设计值0.8MJ/Kg。煤灰熔融性：对于固态排渣煤粉炉要求ST1350,低于这个温度有可能造成炉膛结渣,阻碍锅炉正常运行。液态排渣煤粉炉要求灰熔融性越低越好，而且煤灰黏度也越低越好。（灰熔点：由于煤粉炉炉膛火焰中心温度多在1500以上，在这样高温下，煤灰大多呈软化或流体状态。）煤的硫分：硫是煤中有害杂质，虽对燃烧本身没有影响，但它的含量太高，对设备的腐蚀和环境的污染都相当严重。因此，电厂燃用煤的硫分不能太高，一般要求最高不能超过2.5%，高硫煤在煤仓内储存时易自燃，所以硫分越低越好， wd(St)1.25pc.为最好。粒度：悬燃炉均燃用煤粉，煤粉愈细，愈容易着火和燃烧完全，热损失小，但耗电量增加，飞扬损失大。一般要求粒度为030mm,而且大多数2050um粒度均匀。中国规定，对供应火力发电厂煤粉炉用煤的粒度要求（洗）末煤13mm，（洗）混末煤25mm，中煤、洗混煤50mm，如上述煤种供应不足时可暂时供原煤。电厂发电用煤的质量要求：火电厂用的煤炭质量对锅炉设计和生产过程都是重要的基本依据。燃料煤的特性包括两个方面：一是煤特性，二是灰特性。煤特性指煤的水分、灰分、挥发分、固定碳、元素含量（碳、氢、氧、氮、硫）、发热量、着火温度、可磨性、粒度等。这些指标与燃烧、加工（例如磨成煤粉）、输送和储存有直接关系。灰特性指煤灰的化学成分、高温下的特性、以及比电阻等。这些特性对燃烧后的清洁程度，对钢材的腐蚀性以及煤灰的清除等有很大的影响。电厂煤粉炉对煤种的适用范围较广，它既可以设计成燃用高挥发分的褐煤，也可设计成燃用低挥发分的无烟煤。但对一台已安装使用的锅炉来讲，不可能燃用各种挥发分的煤炭，因为它受到喷燃器型式和炉膛结构的限制。我国的发电用煤以大型火力发电厂为主，用煤量很大，是煤炭的第一大工业用户，年用煤且约占全国商品煤销量的26%。一般大型电厂多采用煤粉锅炉。这种炉型对燃煤质量的适应性很强，从褐煤到无烟煤都能燃烧。但对于挥发分Vdaf低于6.5%的年老无烟煤，由于其不易燃烧，一般不作电厂燃料，但可以掺入一定量的高挥发分煤制成配合煤来使用。不是各种煤粉锅炉都能燃烧任何质量的煤炭，每一种型号的锅炉对煤的质量都有一定的适应范围。对电厂来说，由于煤种改变等原因，煤质指标常会发生很大变化，如果超过了锅炉的适应范围，就会造成煤耗上升，效率降低，事故增加。因而要求供煤的质量要稳定，最好能做到定点供应。即使目前做不到定点供应，也应确定供应每个电厂的煤炭质量指标的范围，以便电厂采取配煤或其他技术改造等措施。使锅炉能正常、高效地运行。 对发电用煤而言，挥发分和发热量是两个很重要的指标。为了在单位时间内提供足够的热量，不仅要求燃煤具有足够的发热量，而且还要有较好的燃烧性能。一般说来，挥发分高的煤，其燃烧性能及在锅炉内的热传递效果均较好。所以不同挥发分的煤对发热量有不同的要求。挥发分在6.5%10.0%之间的无烟煤，其发热虽Qnet,ar应在20.91兆焦/千克以上。而对于挥发分Vdaf大于40.0%的年轻煤类，其发热量只要求在11.71兆焦/千克以上即可。 发电用煤的灰分和硫分亦不应太高。灰分高除了增加不必要的运输量之外，还影响热效率，一般以灰分Ad不大于24.00%为宜。为了充分利用劣质煤，Ad可放宽到46.00%。硫分一般应在1.00%以下，最高不应超过3.00%。硫分高既会造成严重的环境污染，又会腐蚀燃煤设备。对于固态除渣的锅炉，为了能顺利出渣，对煤灰熔融性ST()也有一定的要求，ST应在1350以上。 为了适应电力工业的发展，确保发电用煤的质量，已制定明了发电煤粉锅炉用煤质量的国家标准发电厂用煤的质量要求可以分为六项：挥发分、灰分、水分、发烧量、灰熔点、煤的硫分、挥发分。是判明煤炭着火特性的首要指标。挥发分含量越高，着火越轻易。根据锅炉设计要求，供煤挥发分的值变化不宜太大，否则会影响锅炉的正常运行。如原设计燃用低挥发分的煤而改烧高挥发分的煤后，因火焰中央迫临喷燃器出口，可能因烧坏喷燃器而停炉；若原设计燃用高挥发分的煤种而改烧低挥发分的煤，则会因着火过迟使燃烧不完全，甚至造成熄火事故。因此供煤时要尽量按原设计的挥发分煤种或相