火力发电厂燃料管理介绍.ppt

1,火力发电厂燃料管理介绍,2,燃料管理主要内容：燃煤采购管理、燃煤储存管理、燃煤消耗管理本次介绍的主要内容：燃煤储存与消耗管理，主要有以下六方面的内容。一、燃料基本知识二、煤的工业分析和元素分析三、燃煤管理五、公司目前应用的标准六、公司目前的规定与措施,3,一、燃料基本知识,1、什么是燃料？燃料是指燃烧过程中能够放出热量的物质。在工程上，常把加热到一定温度能与氧气发生强烈反应并放出大量热量的碳化物或碳氢化合物的总称为燃料。2、燃料分类：按其状态可分为固体燃料、液体燃料、气体燃料等。固体燃料：如煤、木柴、页岩等；液体燃料：石油、重油、轻油等；气体燃料：天然气、石油气、高炉煤气、沼气等,4,一、燃料基本知识,3、火力发电厂中的燃料：火力发电厂中的燃料主要是指煤和油和天燃气等三类。锅炉按燃用的燃料不同，分为燃煤锅炉、燃油锅炉和燃气锅炉。3.1燃油锅炉：目前已基本取消，如白杨河（5万千瓦）、辛店（200MW）、新华（100MW）等锅炉，个别锅炉仅留作紧急和临时使用，如电厂中的启动锅炉。火力发电厂中的燃油主要是指锅炉起停和助燃消耗用油。3.2燃气锅炉：由于燃气价格昂贵，电站燃气锅炉比较少，仅作个别使用。目前燃气主要是燃气-蒸汽联合循环发电，在华能国际管理的电厂中，有南京金陵燃机、上海燃机、中原燃机等3家电厂的7台机组。3.3燃煤锅炉：公司的主力锅炉是燃煤锅炉，现主要介绍燃煤情况。,5,一、燃料基本知识,4、煤的定义：煤是火力发电厂最主要原料，为了物尽其用，电站锅炉使用的煤是发热量比较低，对其他工业没有更大价值的煤种。为了对煤有较深的了解，首先介绍煤的基本知识。煤是指植物在覆盖在地层下压实，经复杂的生物化学和物理化学作用，转化而成的固体有机可燃沉积岩。煤矿生产出来的未经过任何加工处理的煤叫毛煤。从毛煤中选出规定粒度的矸石（包括黄铁矿等杂物）以后的煤叫原煤。,6,一、燃料基本知识,5、煤的分类：煤炭依据干燥无灰基挥发份、胶质层最大厚度、黏结指数、煤样透光率等指标进行分类，分为无烟煤、烟煤、褐煤三大类、14个类别。（1）无烟煤：煤化程度最高、含碳量最高、挥发份最低，密度大、着火点高、无黏结，燃烧时多不冒烟。如京西、阳泉、焦作等地的煤。（2）贫煤：煤化程度次高、含碳量次高、挥发份仅高于无烟煤，不结焦、含水量较少，燃烧时几乎不产生胶质体。如西山、淄博、铜川等地的煤。（3）烟煤：煤化程度低于无烟煤、高于褐煤，挥发份从10%到35%不等，从不结焦到强结焦，燃烧时多冒烟，含水量适中、发热量适中，如大同、淮南、抚顺、义马等地煤。（4）褐煤：形成年代短，煤化程度低，挥发份和水分都很高，氧量较高，发热量低。易点火，但不耐烧。如元宝山、扎赉诺尔煤等地煤。,7,一、燃料基本知识,6、煤的分类表：类别符号挥发份角质层厚度透光率黏结指数发热量无烟煤：WY10%-烟煤：贫煤PM1020-5贫瘦煤PS1020-520瘦煤SM1020812-2065焦煤JM1020812-2065肥煤FM103725-851/3焦煤1/3JM283725-65气肥煤QF3725-85气煤QM2825-35黏煤2037-50长焰煤CY37-5035褐煤：HM37-50-,8,一、燃料基本知识,7、发电用煤分类：按照干燥无灰基挥发分的含量分，发电用煤一般分为四大煤种，即无烟煤、贫煤、烟煤和褐煤。无烟煤：干燥无灰基挥发份6.5%Vdaf10%；贫煤：干燥无灰基挥发份10%Vdaf20%；中挥发份烟煤：干燥无灰基挥发份20%Vdaf28%；高挥发份烟煤：干燥无灰基挥发份28%Vdaf37%；褐煤：干燥无灰基挥发份Vdaf37%；我国燃煤电厂的发电用煤构成，大体比例是烟煤（包括贫煤）占90%，无烟煤占5%，褐煤占4%，其他占1%。,9,二、煤的工业分析和元素分析,1、煤的工业分析：发电厂煤质分析分为工业分析和元素分析，工业分析是以分析水分、灰分、挥发份、固定碳和发热量五项内容为主的分析；2、煤的元素分析：元素分析是以分析煤中碳、氢、氧、氮、硫五项元素为主的分析。,10,二、煤的工业分析和元素分析,1、煤的工业分析：1.1水分：水分是发电用煤的一项重要指标。水分按存在形式分游离态和化合态。游离态水是煤表面附着的和内部毛细管吸附的水，化合态水是化合方式同煤种矿物质结合的结晶水。1.1.1游离态水又分为外在水分和内在水分。外在水分：是在开采、运输、储存、以及洗煤过程中附着在煤表面以机械方式吸附的水。将煤置于空气中，容易失去，和周围空气达到平衡状态。,11,二、煤的工业分析和元素分析,1、煤的工业分析：1.1水分：内在水分：是以物理、化学方式吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细管中的水，是在煤样达到空气干燥状态下保留下的水。外在水分和内在水分之和为全水分，关系如下：100MfMt=Mf-Minh100Mt-煤样的全水分，Mf-煤样的外在水分，Minh-煤样的内在水分。,12,二、煤的工业分析和元素分析,外在水分和内在水分的分析：外在水分：准确称重粒度小于13mm的煤样，平摊在浅盘中，在温度不高于50的环境下，干燥到质量恒定（即连续干燥1H质量变化不大于0.1%），试样失去的质量百分数，即为煤的外在水分。内在水分：将已经测定外在水分的煤样，破碎到粒度小于6mm，在105110干燥箱的空气流中，在鼓风条件下，烟煤干燥2小时，无烟煤干燥3小时，试样失去的质量百分数，即为煤的内在水分。,13,二、煤的工业分析和元素分析,结晶水分：煤中的水分除了外在水分和内在水分之外，还有少量以化学方式结合的水，即结晶水或叫化合水。它是煤中的某些矿物质所含的结晶水，如石膏CaSO42H2O和高岭土AI2O3SiO22H2O中的结晶水等。因结晶水含量很少，而且目前煤的工业分析方法又不能测定这部分水分，所以在煤的工业分析中不考虑这部分水分。水分的影响：水分是不可燃成分，有害。水分大，增加运输压力，增加卸煤、输煤、储煤难度，增加炉内蒸发吸热量，降低炉内温度，增加烟气排烟体积和损失，还易造成硫酸结露腐蚀空预器。但适当的水分，也能促进燃烧、减少扬尘改善环境等。,14,二、煤的工业分析和元素分析,煤中水分对工业利用是不利，还表现有以下几个方面：（1）对运输能力的浪费：煤是大宗商品，煤的水分高必然浪费大量的运输能力。假如有(1亿吨)煤需要调运，若煤的水分为10%，也就是说煤中含有10%*(0.1亿吨)水，以每节车箱装50吨计算，就需20万节车箱、4000多列火车才能装完。另外，在严寒地区，由于水分高，冬季会使煤发生冻结，造成运输、装卸的困难。（2）对炼焦的影响：煤中的水分在炼焦蒸发时要消耗热量，延长炼焦时间。煤中水分每增加1%，结焦时间约延长30min.，这样就降低了焦炉的生产能力。水分过大时，还会损坏焦炉，缩短焦炉的使用年限。（3）对气化和燃烧的影响：在气化和燃烧时，水分蒸发需消耗热量。据研究，煤的水分每增加1%，其发热量约降低0.1%。（4）对煤的机械加工的影响：煤中水分高会给破碎、筛分造成很大困难，降低生产效率，损坏设备。,15,二、煤的工业分析和元素分析,1.2灰分：在一定温度下，煤中可燃物完全燃尽，同时煤中矿物质发生一系列分解、化合等复杂反应后留下的残留物，称为灰分产率，简称灰分，用A表示。灰分测定：将盛有一定质量的空气干燥煤样，放入温度不超过100的马弗炉中，以一定的速度（不少于30分钟）加热到500后，保温30分钟，再升温到81510燃烧1小时，冷却后再燃烧20分钟，直到质量恒定，残留物的质量占煤样质量的百分数为灰分产率，以Aad表示。灰分的影响：灰分是不可燃成分，有害。灰分大，可燃成分少，发热量低；增加运输困难，增加电厂输送电耗，着火困难，受热面积灰、结渣，堵灰等。,16,二、煤的工业分析和元素分析,1.3挥发分Vad在规定条件下，隔绝空气加热所逸出的除了分析水分以外的挥发物质量占试样质量的百分数。挥发分影响：挥发分高，有利于锅炉着火和可燃物的燃烬，但挥发分越高，煤容易氧化和自燃，不利于储存。也容易引起制粉系统自燃和爆炸。1.4固定碳:固定碳是从测定煤样的挥发分后的残渣减去灰分后的残留物（即非挥发性可燃物的含量）。固定碳主要成分是碳，还有少量的硫、碳氢物质等。固定碳的计算：固定碳是计算数，即用100减去水分、灰分、挥发分后的数值，是一个近似数。固定碳是有利成分，是煤的发热量主要来源。,17,二、煤的工业分析和元素分析,1.5发热量发热量也是燃煤的一项重要指标，单位质量的煤样完全燃烧时所放出的热量，称为发热量（俗称热值）。弹筒发热量：单位质量的煤样在充有过量氧气的氧弾内燃烧，其燃烧产物成为二氧化碳、氮气、氧气、硝酸和硫酸、液态水以及灰时放出的热量。Qb高位发热量：实际燃烧时，煤中的硫仅生成二氧化硫，氮变为游离氮，没有生产硫酸、硝酸，因此，氧弾发热量减去硫酸、硝酸生成热后，就是高位发热量。Qgr,ad低位发热量：煤中原有水分及氢燃烧后生成的水，呈蒸汽状态随烟气排出，而在氧弾中，水蒸汽凝结水，故将氧弾发热量减去硫酸、硝酸生成热，再减去水的汽化潜热后，就是低位发热量。Qnet,18,二、煤的工业分析和元素分析,2、煤的元素分析煤的元素分析分为5项：碳C、氢H、氧O、氮N、硫S。碳C：碳是组成煤的最重要的元素，不完全燃烧时生成一氧化碳，释放10333焦的热量，完全燃烧时生成二氧化碳，再释放23580焦的热量。合计释放33913焦的热量。氢H：氢是仅次于碳的主要热源之一，发热量是碳的四倍。但含量较少，年代越久，含量越低。氧O：氧量本身不燃烧，氧量增加，碳氢等其他成分减少，发热量下降。硫S：硫是煤中有害成分，硫酸盐硫、硫铁矿硫、硫化物硫的总称叫全硫，现在通过烟气脱硫减少二氧化硫的排放。氮N：氮是无用而且有害的成分，煤燃烧后，大部分呈游离态氮气随烟气排放，还有部分氧化成NOX,现在也要增加脱硝装置去除。,19,二、煤的工业分析和元素分析,3、电力煤最常用的基准有：收到基（应用基）、空气干燥基（分析基）、干燥基和干燥无灰基。收到基（应用基）：以收到状态的煤为基准来表示煤中各组成的百分比，以“ar”表示。空气干燥基（分析基）：以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准来表示煤中各组成的百分比，以“ad”表示。与收到基区别是去除了外在水分。干燥基：以无水状态为基准来表示煤中各组成的百分比，以“d”表示。与收到基区别是去除了外在和内在水分。干燥无灰基：以无水、无灰状态为基准来表示煤中各组成的百分比，以“daf”表示。与收到基区别是去除了煤的全部水分和灰分。,20,二、煤的工业分析和元素分析,4、煤各成分基准间的换算公式：（略）,21,三、燃煤管理,1、燃煤储存管理煤在储存过程中，受到风吹、日晒、雨淋等不利影响，造成热量和质量减少。在当前燃料成本占全厂成本70%的经营困难情况下，煤场的综合管理是一项非常重要的工作。1.1煤的自燃与储存：煤是一种在常温下会发生缓慢氧化的固体燃料，它与空气接触氧化，同时产生热量，并在煤堆中积聚。时间越长，煤堆蓄热量增加，温度会越来越高，温度越高，氧化有会加剧。当温度超过60时，煤堆温度会急剧升高，若不及时处理，煤堆就会发生自燃。因自身氧化作用蓄热而发生的着火称为自燃。受挥发分和外界环境影响。挥发分越高，自燃倾向越大，无烟煤、贫瘦煤即便长期存放，也不会发生自燃。而高挥发分的烟煤或褐煤，有的存放几天就会自燃。,22,三、燃煤管理,1.1煤的自燃与储存：1.2煤的自燃预防措施：夏季容易自燃，主要原因夏季温度高，煤的氧化速度与煤堆内温度成正比，试验表明，煤堆温度在30100时，温度每增加1，氧化速度增加2.2倍，煤堆温度超过100，氧化速度迅速增加，仅有1-2天就会发生自燃。（1）、定期观察并建立煤堆定期测温制度烟煤从落地开始，煤堆的煤以0.27/天的速度持续升温，74天后，温度基本到60，以后按1.2/天的速度继续升温，逐步达到自燃。因此对储存量大、储存时间长的煤堆，要建立定期测温制度，对高挥发分的煤种，建议每天测量一次，对中低挥发分的煤种，建议每3天测量一次。当发现温度升高到60时，及时将高温煤取出，摊开散发热量，不要喷水。,23,三、燃煤管理,1煤的自燃与储存1.2煤的自燃预防措施：（2）、增设必要的测温装置；利用指示仪、热电阻和铁尖头组成的测温装置，对煤堆进行测温。（3）、分层压实；对多煤种的电厂，要分类组堆存放，对于易受氧化的褐煤、长焰煤等，分层压实，减少煤堆的空气，减慢氧化速度。煤堆边角尽量控制在450为宜，太坡不宜于利用场地，太陡容易发生偏析。,24,三、燃煤管理,1煤的自燃与储存1.2煤的自燃预防措施（4）、烧旧存新；烧旧存新，缩短储存时间是防止煤质自燃的有效措施。存放时间长，发热量损失增大。发热量损失不是与时间长短的一次方成正比，二是成指数增加。如存放半年，发热量下降2%左右，若存放一年，发热量损失高达9%。因此，储存时间根据各电厂具体条件而定，离煤矿近的电厂，一般7天就够了，而距离远的电厂一般要储存15天的用量，个别电厂在非常季节可能会提高的20天左右。储存量再多就会影响资金周转和热值差增大明显。,25,三、燃煤管理,1、煤的自燃与储存1.2、煤的自燃预防措施（5）、覆盖难燃的物质；对需要长期储存且易受到氧化的煤，可以考虑在表面覆盖一层如无烟煤粉、炉灰、黏土浆等，或喷洒阻燃剂溶液。减少与空气和水的隔离。覆盖难燃物质是防止自燃的有效方法，既可以减缓氧化，又可以减少风吹损失。（6）、防止水分增多；煤堆要存放在位置稍高的地方，周围要有排水沟，减少与水分的接触时间。因为水分容易促进煤堆氧化和自燃，还会造成雨冲走损失。,26,三、燃煤管理,1.3、降低储存损耗煤在卸车、存储、混配过程中存在损耗，应采取必要的措施进行控制，一般有以下措施：（1）、防风损：种树、设置挡风墙等都是减少风损的措施，也能减少对附近环境的污染。在卸车、组堆、上煤时，尽量缩短煤的下落高度。（2）、防雨损：储煤场要高于地平面，储煤要有一定坡度，煤堆周围设置排水沟，设置干煤棚、圆形或长方形封闭煤场等。,27,三、燃煤管理,1.3、降低储存损耗（3）、防扬尘：在煤场堆放或转运过程中，为减少扬尘，可采用喷洒水和其他一些溶液作为雾化喷洒剂。（4）、防自燃：前三种为机械损失，自燃为化学损失。烧旧存新、分类存放、分层压实是防止煤堆自燃的有效措施。,28,三、燃煤管理,1.3、降低储存损耗衡量煤场管理水平高低的指标有两个：一是煤场损失率，一是入厂/入炉煤热值差。煤场损失率：简称“场损”，是指煤储存过程中损失的数量与实际库存燃煤量的百分比。一般情况下小于0.5%。入厂/入炉煤热值差：入厂煤收到基低位发热量（加权平均值）与入炉煤收到基低位发热量（加权平均值）的差值。计算差值时应考虑燃料收到基外水变化的影响，应修正到同一个外水状态下进行计算和比较。目前公司控制目标是100大卡以内。,29,三、燃煤管理,1.4、燃料盘点库存燃料的盘点，每月末进行一次，采用人工或电子激光仪盘点。这两种盘点都是盘点出煤堆的体积，得到煤堆重量还需要计算出煤堆的密度。1.4.1、体积的测量在盘煤前，应将煤堆堆垛成形状规则的正截面锥体，可以减少不必要的误差。人工盘点就是人工实际测量煤堆的几何尺寸，按公式计算的煤堆的体积；激光电子盘煤仪也是通过煤堆任意一点的三维数据，计算煤堆的体积，误差基本控制在0.5%以内。,30,三、燃煤管理,1.4、燃料盘点1.4.2、密度的测量：制作一个0.5m0.5m0.5m的铁质箱体，厚度应在510mm，装满煤后，分煤种做试验。先将容器过磅，然后装满煤后刮平后（不加压不振动），过磅后求得不加压的堆积密度；在煤堆上挖1米深的坑，然后装满煤后再加上1米厚的煤，用堆土机压一次，过磅后求得稍加压的堆积密度；用同样的方法，用堆土机压三次，过磅后求得重压后的堆积密度；用同样的方法，用堆土机压五次，过磅后求得压实后的堆积密度；,31,三、燃煤管理,1.4、燃料盘点1.4.2、密度的测量：四种方法试验后，分别采样化验全水和灰分，并将全水修正到入厂煤同一个数值，根据化验结果、堆积密度绘制成堆积密度与灰分关系曲线，根据不同煤种情况，直接选取数值。库存煤量的重量=V+Bym+Bmf,32,三、燃煤管理,1.5、煤种的混配1.5.1、煤种的混配意义：配煤就是生产流通部门根据用户对煤质的要求，将若干个不同种类、不同性质的煤按照一