煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)

硅酸盐： 高岭土 伊利石 白云母 长石
5 3 3 ＜0.1
2~2.5 2~2.5 2~2.5
6
30~40 20~35 40~80 700~800
碳酸盐：
方解石 0.5 菱镁矿 0.1 菱铁矿 0.2 矾 土 稀少
3 130~170
4 370~520
4 370~430
9
1200
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
（2）金属材料的硬度 纯煤的维氏硬度10~70 （kg/mm2） 锰钢的维氏硬度180~220（kg/mm2） 石英的维氏硬度1200~1300（kg/mm2）
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
（3）煤中的灰成分 SiO2和Al2O3是灰分特性中影响磨损的特别重要
的因素。 SiO2和Al2O3的比值越大，磨损越严重。 因此，常常将SiO2和Al2O3的比值作为一种判别准 则。
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
（2）叶片倾角和遮盖度等结构参数，以及总的
结构布置对各级叶片磨损有较大影响，如倾角增 加，各级叶片磨损量逐渐减小，在倾角30℃左右， 磨损量出现最低值；遮盖度增大，各级叶片磨损 量呈现近似线性减小的趋势，后两级减小迅速， 在遮盖度ψ=s/H=0.4时达到最小值。
（1）冲击式磨损指数DL465-1992《煤的冲刷磨 损指数试验方法》（西安热工研究院制定）
磨损指数 ＜1 1.0~2.0 2.0~3.5 ＞3.5~5.0 ＞5.0 Ke
磨损程度 轻微 不强 较强
很强 极强
据统计，煤种SiO2/Al2O3≤2.0时，几乎所有煤种 的 Ke≤3.5
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
著。
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
按煤种、W（α-SiO2+FeS2+FeCO3）、磨 损指数Ke、灰分Aad、可磨性指数HGI的内容 给出91种煤的相互关系的数据，还需要继 续积累。
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
5 煤的磨损指数的判据
5.1国内采用的煤的磨损指数的判据
（2）旋转式磨损指数（哈尔滨电站成套所制定）
磨损指数 Kex
磨损程度
≤25 轻微
＞25~40 ＞40~50
不强
较强
＞50 极强
（3）冲刷式和旋转式磨损指数的关系 这两种方法的磨损指数换算方法如下：
Kexz=9.002Ke+3.685
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
5.2 各种磨损指数汇集
为了判别煤的磨损特性，不同国家和不 同企业有自己的磨损判别方法，有可能在 工程中遇到不同的磨损判别方法，汇集了 不同磨损指数判别方法，以供使用。
（5）在结构煤上的磨损，特性及根磨损据指数(张数院长值讲义) 预测结果，采
3 燃烧器与制粉系统管道一次风速的推荐流速
如上所述，燃烧器与制粉系统的一些零部件 和管道的磨损，与流速呈3次方的关系，因此选用 合理的流速和均流就非常重要。 3.1燃烧器的一次风速
按JB/T10440-2004《大型煤粉锅炉及燃烧器性 能设计规范》推荐的燃烧器一次风速度，也可按 DL/T831-2002《大容量煤粉燃烧锅炉炉膛选型导 则》选取。这两个标准推荐的数据很接近。
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
（2）如图表明，可磨性指数与磨损指数关 系的数据点很分散，没有显见的关系，进 行线性回归计算，得出煤的可磨指数与磨 损指数两者的相关指数仅0.32，说明两者不 构成显著的函数关系。
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
煤的磨损指数与煤中主要矿物成分含量关系
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
7mjkg或aad32的洗中煤可定为劣质烟煤32制粉系统管道一次风速按dlt51452002火力发电厂制粉系统设计计算技术规定推荐的制粉系统管道中的介质流制粉系统管道中含粉气流流速管道名称推荐流速m一次风总管1525贮仓式制粉系统干燥剂送粉的送粉管道2228贮仓式制粉系统热风送粉的送粉管道2832直吹式制粉系统的送粉管道2228三次风管道2240通往烟囱或炉膛上部的乏气管道2235当气粉混合物温度超过260时宜取上限
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
燃烧器一次风速的推荐值
燃烧方式
煤种
300MW
600MW
直吹式制粉系统 切向燃烧燃烧器
低Vdaf煤 烟煤
20~24 22~30
22~26 24~32
（BMCR工况）
褐煤
16~22
18~25
贮仓式制粉系统
低Vdaf煤
20~28
—
切向燃烧燃烧器
烟煤
25~30
—
（BMCR工况）
流动中，除了流速之外，煤粉浓度沿径向的分布规律，对 管道的磨损也有较大影响。 （1）铅垂直管内气固两相流动，颗粒浓度在截面上对称 分布。 （2）水平圆管道，由于颗粒受到重力作用，在管道底部 颗粒浓度最大。
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
（3）在管道弯曲部分，颗粒和管道外侧发生碰撞 并减速，在一定情况下，管道曲率越大，减速也 越大。弯管外侧将受到强烈的磨损，其磨损与弯 曲半径成反比。在同样的进口流速下，R/D（弯管 半径/管子直径）越小，分离在弯管外侧的煤粉量 越多。一般取R/D=6~10。这时弯管部分的磨损较 小。
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
成分
煤中质 量百分 数，%
莫氏硬 度
维氏硬度 kg/mm2
成分
煤中质 量百分 数，%
莫氏 硬度
维氏硬度 kg/mm2
纯煤
85 1.2~1.5 10~70
蓝晶石 ＜0.1 6~7 500~2150
石 英 1.6
7 1200~1300
黄铁矿 1.5
6~7 1100~1300 黄 玉 ＜0.1 8 1500~1700
煤
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
3.2 制粉系统管道一次风速
按DL/T5145-2002《火力发电厂制粉系统设计 计算技术规定》推荐的制粉系统管道中的介质流 速。
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
制粉系统管道中含粉气流流速
管道名称
推荐流速，m/s
一次风总管 贮仓式制粉系统干燥剂送粉的送粉管道 贮仓式制粉系统热风送粉的送粉管道 直吹式制粉系统的送粉管道 三次风管道 通往烟囱或炉膛上部的乏气管道 ① 对于长管道宜取上限。
4 煤的特性与磨损指数
4.1磨损指数的研究 为了判断煤质的优劣，可通过对煤进行
常规的工业分析，用发热量、固定碳、挥 发分、灰分、水分等项指标来得到反映， 或进行煤的元素分析获得更多的指标；用 可磨性指数表征煤被破碎的难易程度；用 磨损指数表征煤在破碎时对金属的磨损性 大小，即磨损指数。
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
国际上通常采用旋转叶片式磨损指数测 定仪（GB/T15458-1995）测得研磨磨损指数 AI。
我国常用西安热工院自行设计的冲刷式 磨损试验仪器煤，的磨按损特性D及磨L损4指6数5(张院-1长讲9义9) 2进行测定的冲
（1）冲刷磨损指数Ke（ DL465-1992）
煤的磨损特性和冲刷磨损指数Ke的关系如下：
4.2磨损指数与可磨性指数的关系 （1）煤的可磨性指数与煤在破碎时对金属的磨
损指数，是两个完全不同的概念。但两者有某些 相似之处。即都是在破碎的情况下，而测定的却 是煤的两个不同的物理特性。测定可磨性指数的 理论依据是根据物料破碎定理：在研磨物料时所 消耗的功（能量）与所产生的新的表面积成正比。 而可磨性指数反映的是煤被破碎到要求的细度时 消耗能量的多少，具体应用这项指标是在实际磨 煤机磨煤产量所受到的影响。
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
（3）从磨损位置来看，前两级叶片受颗 粒磨损较均匀，而后两级叶片不同部位差 别很大，严重磨损部位集中在叶片中前部。 遮盖度对严重磨损部位有较大影响。
（4）随气流速度增加，各级叶片的磨损 量急剧增加，磨损量与气流速度符合E∝Vn （n＞3）的关系，而且各级叶片的n值不同。 给粉浓度增大，各级叶片的磨损量会急剧 增大，呈明显的线性关系.
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
（2）煤的磨损指数和煤中石英、黄铁矿、菱 铁矿的含量有一定关系：
Ke=f（W） 其中，W=α-SiO2+FeS2+FeCO3 即认为磨损指数Ke是石英、黄铁矿和菱铁矿三者 含量之和的函数。以磨损指数Ke为纵坐标，以石 英+黄铁矿+菱铁矿的总和含量W为横坐标，以表4 中的数据作图，数据点很分散，没有明显的函数 关系。相关系数为0.62，表明二者线性关系不显
15~25 22~28① 28~32② 22~28① 22~40 22~35
② 当气粉混合物温度超过260℃时，宜取上限。对于长管道宜取上限；在高 海拔地区，经修正后的热风送粉流速不宜超过35m/s。 按磨煤机可能出现的最低负荷运行方式，核算送粉管道流速不应低于18 m/s。
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
4.3磨损指数与灰分的关系
灰分是煤中的有害成分，灰分增加，无 论对磨制还是燃烧都增加危害性。一般认 为含灰量高的煤种，在磨制破碎时对金属 磨损严重。如下图所示，为判断煤的磨损 特性与灰分的关系，灰分与磨损指数的数 据点很分散，没有明显的关系。灰分与磨 损指数的相关指数为0.5，表明二者线性关 系不显著。
煤的磨损特性及磨损指数(张院长 讲义)
1 固体颗粒的磨损 2 气固两相流的流动与磨损 3 燃烧器与制粉系统管道一次风速的推荐流速 4 煤的特性与磨损指数 5 煤的磨损指数的判据
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
1 固体颗粒的磨损特性
1.1 磨损的类型 （1）冲刷磨损 （2）撞击磨损
1.2 磨损的影响因素 （1） 颗粒的硬度及磨损
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
（5）颗粒的浓度 材料的冲刷磨损基本上与浓度的一次方
成正比。
（6）颗粒的速度 颗粒速度对冲蚀量的影响是研究材料冲
蚀磨损的重要方面，磨损量与颗粒速度成n方
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
2 气固两相流的流动与磨损
2.1 管道内气固两相流的流动与磨损 靠近燃烧器处一次风管内的气固（空气与煤粉）两相
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
2.2 百叶窗煤粉分离器内气固两相流的流动与磨损
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
在百叶窗浓缩器设计中，叶片倾角和遮盖度是 2个重要的结构参数。对于百叶窗浓缩器磨损的研 究表明： （1）在任何工况下各级叶片的磨损程度不同， 后级（沿来流方向，向后排列）叶片磨损更严重。 并且各级叶片磨损程度的差异大小，还受结构因 素的影响（如叶片倾角和这盖度）。
对磨损指数煤的磨与损特性灰及磨分损指数关(张院系长讲义判) 断分析，目的
磨损指数与灰分的关系
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
4.4煤的磨损指数与煤中主要矿物成分含量关系的 分析
（1） 对煤中矿物成分的硬度分析可知，粘土 类矿物高岭石和碳酸盐类矿物方解石的硬度一般 为2~3（莫氏硬度），相当于维氏硬度10MPa以下， 对金属磨损作用甚微。褐铁矿虽然分布较广，但 硬度变化太大，根据它判断对磨损的影响比较困 难。由于石英、黄铁矿、菱铁矿（SiO2、FeS2、 FeCO3） 在煤中分布较广，而且硬度较高，因此可以认为， 这三种矿物对煤的磨损性质起着较大的影响。
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
（4）颗粒的直径
当颗粒很小时，冲刷磨损很小。随着颗粒直径的增大， 其质量随之增加，撞击动量也随着增大，磨损量也随之增 加。当颗粒直径达到某一临界值后，磨损量几乎不变，或 者变化十分缓慢。一般认为，在相同的颗粒浓度下，颗粒 直径越大，单位体积内颗粒数量就越少，虽然大颗粒冲击 壁面磨损能力较大，但冲击到壁面的总颗粒数降低，所以 材料的磨损量仍变化不大。
AI <30
轻微
AI = 31～60 较强
AI = 61～80 很强
AI >80
极强
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
（3）Y·G·P 磨损指数
按照英国Babcock公司提供的试验机和金属试片 （V60±20，低锰碳钢），测试的结果两次平均值 （mg/kg），为Y·G·P磨损指数。
煤的磨损特性和煤的Y·G·P磨损指数的关系如下：
Ke＜1.0
轻微
Ke≥1.0～2.0
不强
Ke＞2.0～3.5
较强
Ke＞3.5～5.0
很强
Ke＞5.0～7.0
一级பைடு நூலகம்强
Ke＞7.0～10.0
二级极强
Ke≥10.0
三级极强
煤的磨损特性及磨损指数(张院长讲义)
（2）回转磨损指数AI （GB/T15458-1995）
煤的磨损特性和煤的磨损指数AI（mg/kg）的 关系如下：
劣质烟煤①
22~27
—
直吹式制粉系统 对冲燃烧燃烧器
低Vdaf煤 烟煤
14~20 14~24
14~20 14~24
（BMCR工况）
—
—
—
贮仓式制粉系统 对冲燃烧燃烧器
低Vdaf煤 —
14~18 —
14~18 —
（BMCR工况）
—
—
—
① 当烟煤灰分Aad＞40%，Qnet,ar小于16.7MJ/kg或Aad＞32%的洗中煤可定为劣质烟
Y·G·P ＜20
弱磨蚀煤
Y·G·P ＞20～50
中磨蚀煤
Y·G·P＞50～70
强磨蚀煤
Y·G·P＞70