锅炉煤粉细度

煤粉细度DL/T567.5火电厂燃料试验方法煤粉细度的测定煤粉细度是指把一定量的煤粉放在筛孔尺寸为x的标准筛上进行筛分，然后称重，煤粉在筛子上剩余质量占总煤粉量的质量百分比，即Rx=a/(a+b)xl00%，式中：a指筛分时筛上煤粉质量,g,b指筛下煤粉质量,g。煤粉细度是煤粉重要的特性参数，它直接影响到锅炉的经济运行和安全性,甚至环保性。我国电站锅炉通常用筛孔尺寸为200ym和90ym的两种规格的筛子对煤粉细度进行评测，即R和R。机组在设计和运行中，需要根据煤种特性和运行经验200 90严格控制最佳的煤粉细度值，达到保证机组安全、经济、环保运行的目的。煤粉细度是煤粉最重要的特性之一，它是煤粉颗粒群粗细程度的反映。煤粉细度是指把一定量的煤粉在筛孔尺寸为x微米的标准筛上进行筛分、称重，煤粉在筛子上的剩余量占总量的质量百分数定义为煤粉细度R。我国电厂锅炉煤粉细度常用筛孔尺寸为90ym和200yxm两种筛子来表示，即R和R，是电厂锅炉运行最常用的控制指标。90 200煤粉细度就是煤粉的研磨程度。即粉体中不同直径的颗粒所占的质量百分率。它常用不同孔径筛网上的剩余量百分率表示。经过磨煤机研磨和分离器气力分选的煤粉属于宽筛分粉体，它们的粒度分布特性一般基本符合Rosin-Rarnmier表达式:R=100exp（-bxn）x式中：r一一筛网上的剩余量百分率（粒径＞乂的粉体质量百分率），％；xx 筛网孔径（煤粉粒径），mm;b――表征煤粉总体研磨程度的系数；n――表征煤粉粒度总体均匀程度的系数。系数n取决于粗粉分离器型式，最广泛使用的离心式分离器约为1.1;旋转离心式分离器约为1.2。n愈大，煤粉粒度分布愈趋均匀，燃烧效果愈好。实际煤粉样品的n值应使用不同孔径的3-4个筛子进行筛分，按式上式回归计算求得。根据上述粒度分布特性，在已知n值的条件下，一般只给出用一种筛网的测量值即可。通常多用90gm孔径（按ISO565标准，即ASTME11标准170目，或DIN4188标准#70）或75ym孔径（即ASTME11标准200目。或DIN4188标准#80）的筛上剩余量表示。即R或R，%。TOC\o"1-5"\h\z90 75R和R之间换算关系可从上式公式导出，即：90 75ln（R/100） （75Vln（R/100） 190丿90DL/T831-2002《大容量煤粉锅炉炉膛的选型导则》给出的煤粉细度选取原则：为达到较好的燃尽度和较低的NOx排放水平，大容量锅炉应在满负荷运行时仍能燃用合格细度的煤粉。锅炉在BRL及BMCR工况下煤粉细度按下式选取：R=k+0.5nV90daf式中：R一一大于90ym直径的煤粉细度，%；90n一一煤粉的均匀性系数，已运行的机组，应实侧确定；V一一煤的干燥无灰基挥发分，%；dafk一一系数，对于V<15%的煤，k=0;对于V=15%~25%的煤，dafdafk=2;对于V>25%的煤，k=4。daf对于褐煤，R可以增大到35%~50%（V高时取大值），相应的90 daf1・0mm筛上剩余量R<1%~3%。1.0最佳煤粉细度最终应在机组启动后经试验确定。高灰分煤的着火、燃烧性能较差，原则上要求相对更细的煤粉细度。即R应适当低于上式的计算值。90粗略估算时n=1。JB/T10440-2004《大型煤粉锅炉炉膛及燃烧器性能设计规范》给出的煤粉细度选取原则：煤粉细度的选取可参考该煤在已有电厂的运行经验。在无运行经验时可按下式选取：对于V<10%的无烟煤：R=0.5V;对于V<12%的贫煤：daf90dafdafR=2+0・5V;对于V>12%的贫煤和烟煤：R=4+0・5V。90dafdaf90daf当燃用劣质烟煤时按下式选取：R=5+0・35V。90daf式中：R一一大于90ym直径的煤粉细度，%；90n一一煤粉的均匀性系数；注：一般情况下，配离心式分离器的制粉设备，n=1.1;双流惯性式分离器的，n=1・0;单流惯性式的，n=0・8;配旋转式分离器的。N=1.2。V一一煤的干燥无灰基挥发分，%;daf当燃用褐煤，煤粉细度为：R=35%~50%（挥发分高时取大值，挥90发分低时取小值），R<1%~3%。1000无论投如哪几台磨煤机运行，都应保证沿炉膛宽度方向煤粉及风量分配连续、稳定、均匀。同层燃烧器之间以及各并列管道之间的风量偏差应在-5%~+5%之内煤粉量偏差对于中间储仓式系统应在-5%~+5%之内,对于中速磨煤机直吹式系统应在T0%~+10%之内。DL/T446-2004《电站磨煤机及制粉系统选型导则》给出的煤粉细度选取原则：煤粉细度随着煤粉变细磨煤机电耗增加而锅炉燃烧效率提高，因此存在一个经济煤粉细度。经济煤粉细度的选取主要考虑以下三个因素:A）煤的燃烧特性。一般来说，挥发分高、灰分少、发热量高的煤嫩烧性能好，煤粉细度可以放粗。b） 燃烧方式、炉膛的热强度和炉膛的大小。旋风炉，炉膛的热强度高及大炉膛时，煤粉细度可以放粗。c） 煤粉的均匀性系数。均匀性好，煤粉细度可以放粗。煤粉细度按下述方法进行选取：a） 对于固态排渣煤粉炉燃用无烟煤、贫煤和烟煤时，在无燃尽率指数Bp的分析值时，煤粉细度按下式选取：R=0・5nV90daf式中：R一用90ym筛子筛分时筛上剩余量占煤粉总量的百分90比，%；n一煤粉均匀性指数；vda—煤的干燥无灰基挥发分，%,b） 煤粉细度的最小值应该控制不低于R=4%,90c） 当燃用褐煤时，煤粉细度为：R=35%~60%（挥发分高时取大值，挥发分低时取小值）；90RVl%~3%。1.0d）进口机组的煤粉细度按外商的要求进行设计。e）混煤的煤粉细度应先按质量加权的方法求出挥发分，再根据查图求取混煤的评价挥发分，根据评价挥发分再按R=0・5nV求取混煤90 daf的煤粉细度。Q-HPI-1-003-2011《电站煤粉锅燃烧设备选型导则》给出的煤粉细度选取原则：为达到较好的燃尽度和较低的NOx排放水平，大容量锅炉应在满负荷运行时仍能燃用合格细度的煤粉。锅炉在BRL及BMCR工况下煤粉细度按R=0・5nV选取。式中：R—煤粉细度，%;n—煤粉均匀90daf90性指数，已运行机组的指数n应实测确定，它取决于煤粉分离器的结构型式，一般情况下，配单流惯性式粗粉分离器n«0.8;配双流惯性式粗粉分离器，n«1.0;配离心式粗粉分离器的制粉设备，n<1.1；单叶轮回转式分离器，n«1.2(nmaxu1.3);动静态叶轮组合回转式分离器，n«1.4(nmax«1・5)。对于褐煤，可以增大到R=30%~9045%(Vdaf低或中速磨煤机时取小值,Vdaf高或风扇磨煤机时取大值);相应的1・0mm筛上剩余量R<1%~3%。1.0最佳煤粉细度最终应在机组起动后经过调试确定。低挥发分贫煤和高灰分煤的着火、燃烧性能较差，原则上要求相对更细的煤粉细度，即R百分比应适当低于R=0・5nV的计算值，90 90 daf目前推荐按式R=0・4nV取用。90 daf影响煤粉细度主要因素有煤种、制粉系统的通风量、磨煤机和分离器的运行工况及结构特征等。对于中速磨正压直吹式系统煤粉细度的调整,风煤比、磨煤机的出力、通风量、分离器挡板开度（或转速）和碾磨压力等对煤粉细度都有很大的影响。这些参数的变化能够直接导致煤粉细度发生变化。在锅炉燃烧正常运行时,若煤粉细度发生变化,对锅炉的运行工况带来很大影响,许多燃烧状态参量能够反映煤粉细度发生变化。例如煤粉变粗会使着火温度,火焰强度变差,导致不完全燃烧热损失增加。煤粉细度是燃煤机组的重要特性参数之一,它是煤粉颗粒群粗细程度的反映。煤粉细度r90不仅对煤粉气流的着火，而且对焦炭的燃尽都有直接影响，影响煤粉细度的因素主要有:燃料的燃烧特性,挥发分高，发热量高，活性强，活化能低的燃料一般容易燃烧，煤粉可粗一些;磨煤机和分离器的性能，性能好的磨煤机和分离器可使成粉的均匀性好，即使煤粉粗一些也能燃烧得比较完全。对于发电厂煤粉锅炉来讲，煤粉细度是影响锅炉运行的重要因素，特别是燃用贫煤和无烟煤的锅炉，煤粉细度对锅炉运行的影响更大。煤粉细度变粗可能引起锅炉灭火、结焦、高温腐蚀、再热器超温爆管、尾部受热面的磨损以及燃烧效率低等一系列间题。燃尽性对于燃用贫煤和无烟煤的锅炉，如果采用四角切园燃烧方式，煤粉细度颗粒较大时,煤粉在离开燃烧器区时很难完全燃烧,后期混合较差,燃烬性能差,飞灰含碳量增加,锅炉燃烧效率低。着火温度煤粉气流的着火温度随着煤粉变细而明显下降。这是因为煤粉粒子尺寸的减小可增加燃烧反应的相对表面积,减少煤粉本身的导热阻力,这样就可以更快的进行反应和吸收外界的热量而达到着火,因而一般来讲总是细的煤粉先着火燃烧,煤粉粗使着火延迟,燃烧稳定性差。高湿腐蚀和结焦由于煤粉的颗粒大,均匀性差，煤粉四角喷入后形成强烈的旋转气流,大颗粒甩向炉膛的四壁,靠近水冷壁,使水冷壁附近产生强烈的还原性气氛,发生高温腐蚀的机会大大增加,对灰熔点低的煤种，还可能出现结焦现象,随煤粉细度的增加,还原性气氛增加。超温爆管由于煤粉粗大大推迟了着火和燃烬,随煤粉细度的增加炉膛火焰中心明显上移,这就使得炉膛出口烟温升高。尾部受热面磨损由于煤粉粗,使得燃烧不完全,灰颗粒大,如果烟气速度再高,可能造成尾部受热面严重磨损。各层燃烧器不均等煤粉细度调整方法，不管是切园燃烧还是墙式燃烧锅炉，煤粉细度的调整原则是：对于最上层燃烧器，由于煤粉细度到炉膛出口燃尽距离比较短，为了降低飞灰可燃物含碳量，最上层燃烧器对应的磨煤机煤粉细度应调整细一些；对于最下层燃烧器，由于燃烧器距离排渣口比较近，如果煤粉细度粗，没有充分燃烧的粗颗粒落入排渣口，造成渣量增加，可能引起大渣含碳量升高，因此，最下层燃烧器对应的磨煤机煤粉细度也应调整细一些。中间燃烧器对应的磨煤机粉细度调整应合理。如果锅炉燃煤或磨煤机没有进行重大改变，最佳的煤粉细度应该应锅炉煤粉细度设计值左右。1摸底试验对磨煤机（设备）进行原始运行状态测试，为制粉和燃烧系统优化调整提供依据。各磨煤机出力（给煤量和风量）均在常规条件下，分离器挡板开度或旋转分离器电机转速也在在常规条件下，即保持常规制粉系统运行方式条件下进行的试验。2磨煤机变风量试验磨煤机的变风量试验是在在给煤量为某一个值、保持分离器挡板开度或旋转分离器电机转速不变的条件下进行，风量分别调整至几个（一般为3个工况），得出风量和煤粉细度R的关系。90正常情况下，风量增大，煤粉细度变粗。具体增加值与制粉系统特性有关。锅炉燃用煤粉越细，对煤的着火和燃尽越有利，煤粉细度直接影响飞灰和炉渣可燃物的含量。为此，必须进行煤粉细度调整试验，粉细度大对锅炉运行会产生以下影响：（1）飞灰、炉渣可燃物含量高，固体未完全燃烧热损失增大，锅炉热效率降低。（2）炉渣排放量增大，可能影响排渣系统，如果采用干式排渣系统，不利于干渣机内的炉渣冷却，增大冷却风，减少空气预热器二次风进风量，造成排烟温度升高，增加排烟热损失，降低锅炉热效率。（3）不利于燃烧。（4）影响飞灰综合利用。1煤粉细度对锅炉经济性的影响从煤粉燃烧的角度分析，煤粉细度越小，煤粉颗粒的着火和燃尽越容易，因此固体未完全燃烧热损失q越小。此外，煤粉细度小时4可以适当减少炉内送风，烟气量减少，从而使得排烟热损失q降低。2所以，煤粉细度降低能有效增加锅炉热效率。但从制粉设备的角度考虑，煤粉细度大时可以降低制粉系统（磨煤机、一次风机、给煤机）电耗，减少制粉系统的金属消耗量，同时也可以防止着火提前烧坏燃燃器喷口。因此，对于一定的煤种，煤粉的细度有一个最佳值，这个煤粉细度也被称为最佳煤粉细度或经济煤粉细度，在最佳煤粉细度下，锅炉的未完全燃烧热损失和制粉电耗及金属消耗之和最小。2煤粉细度对锅炉安全运行的影响煤粉细度对炉内煤粉颗粒的燃烧情况具有显著的影响效果，从而对受热面的安全构成威胁：首先，煤粉细度增加将使煤粉颗粒的着火温度升高，着火推迟，造成火焰中心上移，容易使炉膛结焦，并使主、再热蒸汽管壁超温，严重时甚至会造成锅炉爆管事故。其次，煤粉细度增加，煤粉颗粒燃尽率降低，造成飞灰颗粒增大，使锅炉烟道中受热面管壁的磨损程度恶化。受热面的磨损程度与飞灰颗粒的动能成正比而飞灰的动能与飞灰的质量成正比（动能E=l/2mv2）。所以，煤粉细度增加，飞灰颗粒质量增加，将明显增加烟道受热面的冲刷磨损速率。煤粉细度变化对高温腐蚀也有较大的影响，煤粉颗粒增加将导致火焰拖长，影响煤粉燃尽，使大量煤粉颗粒集中在水冷壁表面附近，冲刷并腐蚀水冷壁。固体未完全燃烧热损失是锅炉第二大热损失，第一大是排烟热损失，从煤粉燃烧的角度来讲，煤粉细度越小，煤粉颗粒的着火和燃尽越容易，大渣和飞灰可燃物含量越小，因此固体未完全燃烧热损失q4越小，锅炉热效率越高。降低煤粉细度可能带来的问题锅炉降低煤粉细度必然导致制粉系统出力下降，制粉系统出力必须满足机组在满负荷下长期连续运行锅炉燃煤量的要求，不能因为降低煤粉细度，影响机组出力。降低煤粉细度需要进行制粉系统的优化调整试验。降低煤粉细度的综合经济性分析降低煤粉细度，可以降低飞灰可燃物含量，提高锅炉热效率，节约燃煤费用。但增加磨煤机电耗费用，增加磨煤机易磨耗材（钢球磨钢球和护瓦，中速磨磨滚、磨轮和磨盘，风扇磨打击板等）费用和增加检修维护费用，以及降低飞灰可燃物提高飞灰品质带来的经济效随着我国GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》的实施,提高了粉飞灰、二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）污染物排放标准。其中，NOx污染物排放浓度与锅炉燃烧有直接关系，电厂NOx的控制基本上是采用炉内空气分级燃烧技术和尾部烟气选择性催化还原法（SCR）脱硝技术共同来完成的。空气分级燃烧技术的原理是控制空气与燃料的混合,降低炉内过剩空气系数,该技术使燃烧过程推迟从而导致飞灰可燃物上升,因此,需要降低煤粉细度。对于一些燃用中、低挥发分煤种的锅炉,煤粉细度更细一比优化配风对降低飞灰可燃物含量的效果更好。为了降低NOx污染物排放浓度，锅炉进行低氮燃烧技术改造后，NOx排放浓度显著降低，低负荷运行的能力也显著提高，但是飞灰可燃物可能升高，经优化配风调整后如仍没效果，改变煤粉细度降低飞灰可燃物含量可能效果更好。煤粉细度R不仅对煤粉气流的着火，而且对焦炭的燃尽都有直接影响。从燃烧的观点看，煤粉磨的愈细愈好，但磨制煤粉的制粉电耗将会增加，因此锅炉实际选用的煤粉细度是根据不同煤种的燃烧特性对煤粉细度的要求与制粉系统费用2者进行综合技术经济比较后确定的，通常把固体未完全燃烧热损失与制粉电耗之总和为最小值时所对应的称为经济细度Ro（或最佳煤粉细度）。影响煤粉细度的因素主要有：（1）燃料的燃烧特性。挥发分高、发热量高、活性强、活化能低的燃料一般容易燃烧，煤粉可粗一些。（2）磨煤机和分离器的性能。性能好的磨煤机和分离器可使成粉的均匀性好，即使煤粉粗一些也能燃烧得比较完全，煤粉可粗一些。