电力技术煤炭与发电用煤

1、 点击次数:97 【关闭】时间：2007-9-5 15:48:35 来源：煤网火力发电概述：电力是涉及国计民生的重要能源，也是国民经济建设的重要能源。煤炭作为一种重要能源的基础，更是重中之重。火力发电是在所有发电方式中，火力发电是历史最久的，也是最重要的一种。也是我国和世界上许多国家生产电能的主要方法。火力发电按其作用分单纯供电的和既发电又供热的。按原分汽轮机发电、燃气轮机发电、柴油机发电。按所用分，主要有燃煤发电、燃油发电、燃气发电。为提高综合经济效益，火力发电应尽量靠近进行。在大城市和工业区则应实施热电联供。火力发电系统主要由燃烧系统（以锅炉为）、汽水系统（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器

2、、管道、水冷壁等组成）、电气系统（以汽轮发电机、主变压器等为主）、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。火力发电历史：最早的火力发电是 1875 年在巴黎北火车站的火电厂实现的。随着发电机、汽轮机制造技术的完善，输变电技术的改进，特别是电力系统的出现以及社会电气化对电能的需求，20 世纪 30 年代以后，火力发电进入大发展的时期。火力发电机组的容量由 200 兆瓦级提高到 300600 兆瓦级（50 年代中期）。至 1973 年，最大的火电机组达 1300 兆瓦。大机组、大电厂使火力发电的热效率大为提高，每千瓦的

3、建设投资和发电成本也不断降低。至 80 年代后期，世界最大火电厂是靠性、可用率的降低。的鹿儿岛火电厂，容量为 4400 兆瓦。但机组过大又带来可因而到 90 年代初，火力发电单机容量稳定在 300700 兆瓦。火力发电原理：煤炭在锅炉内燃烧放出的热量，将水加热成具有一定压力和温度的蒸汽，然后蒸汽沿管道进入汽轮机膨胀做功，带动发电机一起高速旋转，从而发出电来。在汽轮机中做完功的蒸汽排入冷汽器中并凝结成水，然后被凝结水泵送入除氧器。水在除氧器中被来自抽气管的汽轮机抽汽加热并除去所含气体，最后又被给水泵送回锅炉中重复参加上述循环过程。显然，在这种火力发电厂中存在着三种型式的能量转换过程：在锅炉中煤的

4、化学能转变为热能；在汽轮机中热能转变为机械能；在发电机中机械能转换成电能。火力发电设备：火力发电进行能量转换的主要设备锅炉、汽轮机和发电机，被称为火力发电厂的三大主机，而锅炉则是三大主机中最基本的能量转换设备。电站锅炉。发电用锅炉称为电站锅炉。目前，在我国大型电厂多用煤粉炉和沸腾炉。电站锅炉与其它工厂用的工业锅炉相比有如下明显特点：电站锅炉容量大；电站锅炉的蒸汽参数高；电站锅炉自动化程度高，其各项操作基本实现了机械化和自动化，适应负荷变化的能力很强，工业锅炉目前仅处于半机械化向全机械化发展的过程中；电站锅炉的热效率高，多达 90%以上，工业锅炉的热效率多在 6080%之间。1、煤粉炉主要用于大

5、吨位电站锅炉。大致是上下为锥型的容器，侧立面（称水冷壁）埋有水管路，从上锥排出的热烟气后接过热器、省煤器、空气预热器。侧立面近下锥处开有喷煤粉嘴与鼓风孔。燃烧时用油点燃喷入煤粉及鼓风后，控制在不结焦温度使煤粉稳定持续悬浮燃烧，灰烬从下部排出。由于煤粉细，燃烧充分，效率高，炉体结构简单，但需先制煤粉。按煤粉锅炉的这种典型结构分，可分为以下四种：a:烟煤锅炉我国东部沿海地区电厂大多燃用烟煤(不包括贫、瘦煤，尤其是低挥发分的贫、瘦煤)，烟煤锅炉的炉型及燃烧方式相对比较单一，除少数因特殊的灰渣处理要求采用液态排渣锅炉外，一般只是由于制造厂的传统不同而分别采用常规的燃烧和墙式燃烧锅炉，且各制造厂都力求达

6、到最好的。b:褐煤锅炉我国褐煤煤矿主要分布在东北和西南地区。东北主要是水分较低的老年褐煤，西南地区主要是高水分的褐煤。在东北的褐煤锅炉主要有 3 种，分别是以元宝山电厂的 1、2 号机组为代表的塔式布置、采用风扇磨燃烧锅炉；以该厂 3 号炉为代表的“”型布置、采用中速磨煤机的四角燃烧锅炉以电厂为代表的“T”型布置、采用风扇磨煤机八角燃烧锅炉。在云南地区燃烧高水分褐煤锅炉的最大容量为 670th，即c: 贫煤、无烟煤锅炉电厂的 1、2 号锅炉。燃烧低挥发分煤的锅炉型式较多，大多采用“”型布置，仅有蒲城电厂 330 MW 机组锅炉为塔式布置。d:混煤燃烧在电厂锅炉设计和运行中常常会有不同煤种混烧，

7、特别应予强调的是不宜将燃烧特性相差很大的不同煤种混烧，若非要不可，则需采取适当的措施。2、沸腾炉（即 BFBB）虽然其在燃烧劣质煤方面发挥了极大的作用，但上于一直在低水平上运行，飞灰量大，含炭高，锅炉效率低下，再加上除尘方面投资，烟尘治理没得到很好解决，致使沸腾炉有点声名不佳。现在出现了一种循环流化床锅炉（即 CFBB）是改进了的沸腾炉，把沸腾炉技术提高到了较高的水平，这些炉型在工业锅炉和热电联供锅炉范围内有着极强的生命力。电厂用煤：电厂利用煤的热值，把热能转变为电能。发热量是影响电厂技术经济指标的主要。电厂设计建厂时，要求有固定的供煤，根据不同煤质进行电厂的锅炉设计。一旦建成投产，煤质符合锅

8、炉设计的要求，锅炉效率才能充分发挥。电力部门一般要求煤的发热量(Qnet，ar)大于 20.9lMJkg(不包括褐煤)，可波动 5，粒度为小于 25mm 末煤或小于 50mm 混煤，挥发分(Vdaf，大于 20，硫分(St，d)小于 1.0，外在水分(Mt)小于 10，干式除渣灰熔融性软化温度(ST)大于 1250。煤的发热量的高低，影响到电厂原料煤系统、制粉系统、炉膛容积、烟道、通风量、集尘及排渣等各个环节，直接影响电厂建设投资和生产成本。从广义上来讲，凡是以发电、机车推进、锅炉燃烧等为目的，产生动力而使用的煤炭都属于动力用煤，简称动力煤。火力发电厂燃用的煤通常称为动力煤，其分类方法主要是依

9、据煤的干燥无灰基挥发分进行分类。就来说，主要有褐煤、长焰煤、不粘结煤、贫煤；气煤以及少量的无烟煤。从，主要有洗混煤、洗中煤、粉煤、末煤等。劣质煤主要指对锅炉运行不利的多灰分（大于 40%）低热值动力煤类别商品煤来说（小于 15.73 兆焦/千克）的烟煤、低挥发分（小于 10%）的无烟煤、水分高热值低的褐煤以及高硫（大于 2%）煤等。燃用劣质煤是火电厂对社会的一项贡献。锅炉煤粉的为了获得较好的燃烧效果，提高锅炉容量锅炉运行的自动化，现代大型锅炉一般采用煤粉燃烧，从矿区运来的原煤要制成锅炉用的合格煤粉，需要经过煤的初步打碎、清楚铁件、除去木片、二次破碎、称重与取样、干燥、磨煤、分离等步骤。煤粉细度

10、是煤粉的重要性质，煤粉越细，在炉内燃烧时，不完全燃烧损失就越小，且有利于稳燃，但是制粉系统要消耗较多的电耗，设备的磨损量也较大，反之，较粗的煤粉虽然电耗小，但不利于燃料的燃烧和燃尽。因此，在锅炉设备运行中，应选择适当的煤粉细度使机械未完全燃烧损失和制粉系统的电耗，因此在锅炉系统中，应选择适当的煤粉细度使机械未完全燃烧损失和制粉系统的电耗之和为最小，此时的煤粉细度称为经济细度。煤被磨碎成煤粉的难易程度取决于煤本身的结构，由于煤本身的结构特性不同，各种煤的机械强度、脆性有很大的区别，因此其可磨性就不同，一般用可磨性指数表示煤被磨成煤粉的难易程度，其意义代表在一特制设备上，将煤磨成煤粉的相对难易程度

11、。电厂实践证明，随着煤中水分的增加，煤的可磨性指数降低，磨煤出力减少。煤粉是由磨煤机将煤炭磨成的不规则的细小煤炭颗粒，其颗粒平均在 0.050.01mm，其中 2050m（微米）以下的颗粒占绝大多数。由于煤粉颗粒很小，表面很大，故能吸附大量的空气，且具有一般固体所未有的性质性。煤粉的粒度越小，含湿量越小，其性也越好，但煤粉的颗粒过于细小或过于干燥，则会产生煤粉自流现象，使给煤机工作特性不稳，给锅炉运行的调整操作造成。另外煤粉与氧气接触而氧化，在一定条件下可能发生煤粉自燃。在制粉系统中，煤粉是由气体来输送的，气体和煤粉的混合物一遇到火花就会使火源扩大而产生较大压力，从而造成煤粉的。锅炉燃用的煤粉

12、细度应由以下条件确定：燃烧方面希望煤粉磨得细些，这样可以适当减少送风量，使 q2 、q4 损失降低；从制粉系统方面希望煤粉磨得粗些，从而降低磨煤电耗和金属消耗。所以在选择煤粉细度时，应使上述各项损失之和最小。总损失蝉联小的煤粉细度称为“经济细度”。由此可见，对挥发分较高且易燃的煤种，或对于磨制煤粉颗粒比较均匀的制粉设备，以及某些强化燃烧的锅炉，煤粉细度可适当大些，以节省磨煤能耗。由于各种煤的软硬程度不同，其抗磨能力也不同，因此每种煤的经济细度也不同。煤粉的燃烧：由煤粉系统制成的煤粉经煤粉燃烧器进入炉内。燃烧器是煤粉炉的主要燃烧设备。燃烧器的作用有三：一是保证煤粉气流喷入炉膛后迅速着火；二是使一

13、、二次风能够强烈混合以保证煤粉充分燃烧；三是让火焰充满炉膛而减少死滞区。煤粉气流经燃烧器进入炉膛后，便开始了煤的燃烧过程。燃烧过程的三个阶段与其它炉型大体相同。所不同的是，这种炉型燃烧前的准备阶段和燃烧阶段时间很短，而燃尽阶段时间相对很长。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。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

14、，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。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 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

15、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: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，一般要求最高过 2.5%。动力配煤技术动力配煤技术是以煤

16、化学、煤的燃烧动力学和煤质测试等学科和技术为基础，将不同类别、不同质量的单种煤通过筛选、破碎、按不同比例混合和配入添加剂等过程，改变单种动力用煤的化学组成、物理性质和燃烧特性，充分发挥单种煤的煤质优点，克服单种煤的煤质缺点，提供可满足不同燃煤设备要求的煤炭产品的一种简易的成本较低的技术。从而达到提高效率、节约煤炭和减少污染物排放的目的。任何类型的锅炉和窑炉对煤质均有一定的要求，在现有条件下，要提高锅炉热效率，就要保证锅炉达到正常高效运行，使燃煤特性与锅炉设计参数相匹配。煤质过高或过低都难以达到最佳效果。在满足燃煤设备对煤质要求的前提下，采用动力配煤技术可最大限度地利用低质煤、或更充分地利用当地

17、现有的煤炭资源。不同品质煤的相互配合，还可以按不同地区对大气环境、水质的要求，调节燃煤的硫分及氮、氯、砷、氟等有害元素含量，减少 SO2、NOx 及有害元素的排放，最大限度地满足环境保护要求。http:/question/15356235.html?fr=qrl3无烟煤：高固定碳含量，高着火点（约 360420）,高对密度（1.351.90）,低挥发分产量和低氢含量。除了发电外，无烟煤主要作为气化原料（固定床气化发生炉）用于氨、民用及型煤的生产等。一些低灰低硫高 HGI 的无烟煤也用于高炉喷吹的原料。贫煤：煤烟中煤级最高的煤，它的特征是：较高的着火点（350360），高发热量，弱粘结性或不粘结

18、。贫煤主要用于发电和电站锅炉。使用贫煤时，将其与其他一些高挥发分煤配合使用也不失为一个好的途径。贫瘦煤：挥发分低，粘结性较差，可以单独用来炼焦。当与其他适合炼焦的煤种混合时，贫瘦煤的掺入将使焦炭产品的块度增大。贫瘦煤也可用于发电、电站锅炉和民用等方面。典型的贫瘦煤产于山西省煤电公司。瘦煤：中度的挥发分和粘结性，主要用于炼焦。在炼焦过程中可能会产生一些胶质物，胶质层的厚度为 610mm。由瘦煤单独炼焦产生的焦炭，机械强度较高但耐磨强度相对较差。除了那部分高灰高硫的瘦煤，瘦煤经常与其他煤种混合炼焦。焦煤：有很强的炼焦性，中等的挥发分（约 1628），焦煤是国内主要用于炼焦的煤种。由焦煤炼成的焦炭具

19、有非常优良的性质，焦煤主要产于山西省和河北省。肥煤：中等或较高的挥发分（约 2535）和很强的粘结性，主要用于炼焦（一些高灰高硫的肥煤用来发电）。与其他煤级的煤相比，肥煤一般具有较高的硫含量。1/3 焦煤：介于焦煤、气煤和肥煤之间，具有较高的挥发分（类似于气煤），较强的粘结性（类似煤）和很好的炼焦性（类似于焦煤），这也是它被称为 1/3 焦煤的原因。1/3 焦煤由于其产量高而主要 用于炼焦和发电。气肥煤：高挥发分（接近于气煤）和强的粘结性（接近煤），它适用于焦化作用产生的城市燃气和与其他煤种混合炼焦以增加煤气、焦油等副产品的产量。气肥煤的显微组成与其他煤种有很大的差异，壳质组的含量相对较高。气

20、煤：很高的挥发分和中度的粘结性，主要用于炼焦和发电。典型的气煤产于辽宁省。1/2 中粘煤：过度煤级的煤，似。它只有很小一部分的储量和产量。其特征与一些气煤和弱粘煤类弱粘煤:煤化程度较低或中等煤化程度的煤，其粘结性很差，不能单独用于炼焦。由于其特殊的成因，弱粘煤具有较高的惰性组含量。典型的弱粘煤产于山西省大同市。不粘煤：早期煤化阶段曾被氧化过，因此它具有低发热量的特点。主要用于发电、气化和民用等。不粘煤主要产于中国的西北部地区。长焰煤：煤化程度是所有烟煤中最低的。由于其燃烧时火焰较长而被称为长焰煤。主要用于发电、电站锅炉等。辽宁省的长焰煤储量是最大的。褐煤：所有煤中最低级的煤，其特征是高水分，高

21、氧含量（约 1530），并含有一些腐植酸。主要用于发电和气化。附加:中国的煤炭资源（1）煤炭种类 在漫长的地质演变过程中，煤田受到多种地质的作用；由于成煤年代、成煤原始物质、还原程度及成因类型上的差异，再加上各种变质作用并存，致使中国煤炭品种多样化，从低变及程度的褐煤到高变质程度的无烟煤都有 。按中国的煤种分类，其中炼焦煤类占 2765，非 炼焦煤类占 7235，前者包 括气煤（占 1375），肥煤（占 353），主焦煤（占 581），瘦煤（占 401），其它为未分牌号的煤（占 055）；后者包括无烟煤（占 1093），贫煤（占555 ）， 弱碱煤（占 174），不缴煤（占 138），长焰煤（占 1252），褐煤（占 1276），天然焦（占 019），未分牌号的煤（占 1380）和牌号不清的煤（占 106）。（2）煤质特征判别煤炭质量优劣的指标很多，其中最主要的指标为煤的灰分含量和硫分含量。一般沉积，煤的灰分、硫分普遍较低；相交替沉积，煤的灰分、硫分普遍较高。中国煤炭灰分普遍较高，秦岭以北地区，晋北、陕北、两淮、东北