配煤掺烧

鸟类出现 恐龙繁殖 恐龙哺乳类出 现 爬行类出现 两栖类繁殖 陆生无脊椎动 物发展 两栖类出现 带壳动物爆发
裸子植物 时代
褐煤、烟 煤， 少量无烟 煤。 烟煤 无烟煤
两栖动物 时代 鱼类时代
S O
435 495
540
奥陶纪
寒武纪 震旦纪
孢子植物 时代
பைடு நூலகம்
石煤
海生无脊椎动 物时代
元 古 宙
新元古
Z
650 1000

配煤掺烧

燃烧稳定性 炉内温度分布： 炉膛自下而上，烟气温度递增。最下层燃烧 器层温度最低，整组燃烧器出口及其以上1m 处炉膛温度最高。

配煤掺烧

燃烧稳定性 炉内过程
煤粉颗粒—已燃尽—水冷壁—炉内结渣 煤粉颗粒—未燃尽—水冷壁—高温腐蚀 已燃尽—切圆燃烧/高挥发分煤—灰熔点温度低—燃 烧器出口—炉内结渣 未燃尽—对冲燃烧/低挥发份煤—高硫煤—燃烧器区 域—高温腐蚀

配煤掺烧

磨煤机计算出力：B/n
B——锅炉BMCR工况燃煤量，与发热量Qnet.ar有关； n——投运磨煤机。

配煤掺烧需要根据煤可磨性指数、原煤水分、 原煤灰分及煤的热值核算磨煤机的计算出力和 保证出力。

最大出力>保证出力>计算出力
配煤掺烧

磨煤机干燥出力： 磨煤机干燥出力主要与原煤水分有关，同时与 磨煤机计算出力有关。

煤的种类
GB5751-86 中国煤炭分类
煤的种类
GB/T6948-1998煤的镜质体反射率显微镜测定方法


根据反射率的大小，煤可以分为： 褐煤2种。 烟煤：长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、 贫煤。 无烟煤。 这种分类方法较好地体现了煤的燃烧特性。 烟煤合并简称：气焰煤、焦肥煤、贫瘦煤。
配煤掺烧

高温腐蚀与低温腐蚀 主要考虑拟配煤种硫分St.ar含量是否合适。 一般建议硫分高的煤种与硫分低的煤种掺烧。 如果有必要掺烧硫分高的煤种，且采用分仓上 煤方式，如果该煤种挥发分高，可放在下层燃 烧器燃烧；如果该煤种挥发分低，宜放在上层 燃烧器燃烧，特别是采用前后墙对冲燃烧方式 的锅炉。
煤的种类




随着芳香环缩合程度逐渐增大，煤的反应活性趋于稳 定。 这是无烟煤、烟煤、褐煤化学性质不同的关键所在。 因此出现了不同的煤种。 表现在热解过程中挥发分产量逐渐减少，燃烧过程中 着火点不同，逐渐不易着火燃尽。 将挥发分作为煤分类的一个重要指标是十分合理的。
煤的种类

随着芳香环缩合程度逐渐增大，呈现各向异性。 根据镜质体反射率不同，可以将煤进行分类。


煤的生成
宙 代 纪 第四纪 新生代 新近纪 Kz 古近纪 白垩纪 显 生 宙 中生代 侏罗纪 Mz 三叠纪 二叠纪 石炭纪 古生代 泥盆纪 Pz 志留纪 世 全新世 更新世 上新世 中新世 渐新世 始新世 古新世 K J T P C D 代号 Q N
地质年代表
主要生物进化 中国主要 成煤期
E
距今大约 年代 （百万年） 1 2.5 5 24 37 58
煤的种类




煤的每个大分子由结构相似而又不完全相同的基本结 构单元聚合而成，说明任何一块煤，将其一分为二， 二者的煤质指标不会完全一样。 即使不考虑化验误差，日常煤的化验结果也只是被化 验样品的煤质指标，是样品母体的一个近似代表。 配煤掺烧计算也是一个近似计算，计算值与实际值有 些许偏差。 这些误差不影响工业计算引用。
软躯体动物爆 发
中元古
古元古 太 古 宙 新太古 中太古 古太古 始太古
PT
1800
2500 2800 3200 3600 4600
低等无脊椎动物出现
高级藻类出现
海生藻类出现
Ar
原核生物（细菌、蓝藻）出现 原始生命蛋白质出现
煤的种类

煤的化学结构 煤是以有机体为主，并具有不同的相对分子质量、不 同化学结构的一组“相似化合物”的混合物。 相似化合物被称作基本结构单元，也就是说，煤是许 许多多的基本结构单元组合而成的大分子结构。 基本结构单元由基本结构单元核和周围的侧链组成。 基本结构单元之间由多种形式的桥键相连



煤的种类

煤的化学结构模型
煤的种类




煤的大分子结构概念： 煤的大分子结构是有不同的基本结构单元组成；基本 结构单元由基本结构单元核和周围的侧链组成。 基本结构单元核一般由2个以上缩合芳香环或氢化芳 香环组成；侧链由烷基和各种官能团组成。 各基本结构单元之间由多种形式的桥键相连，通过桥 键连接形成三维煤大分子结构。 基本结构单元中含有杂原子。 同一种煤分子中各个基本结构单元的结构相似 相同煤化度的煤的同一显微组分是由许多结构相似的 煤分子组成的混合物。
65 137 203 251 295 355 408
动物 人类出现
植物 现代植物时代
煤种 泥炭
哺乳动物 时代
古猿出现 灵长类出现
被子植物 时代
草原面 积扩大 被子植 物繁殖 被子植 物出现 裸子植 物繁殖 裸子植 物出现 大规模 森林出 现 小型森 林出现 陆生维 管植物
褐煤为主， 少量烟煤。
爬行动物 时代
煤及配煤掺烧
吴生来
二○一六年三月
目录

煤的种类 配煤掺烧 国内主要燃烧器简介 关于节能降耗
煤的种类


煤的生成 根据成煤植物种类不同，煤主要分为两大类。 腐泥煤：由低等植物和少量浮游生物形成的煤。 腐植煤：由高等植物形成的煤。 人们一般讲的煤指的是腐植煤。 腐植煤包括：泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤。
煤的种类

各种煤的基本结构单元：
煤的种类
煤的种类
煤的种类



煤的结构单元以缩合芳香环为核心，缩合环的数目随 煤化程度的增加而增加，C为70-83%（褐煤）时，平 均环数为2；C为83-90%（烟煤）时，平均环数3－5 ；C > 90%（无烟煤）时，环数目急增，C>95%时， 环数目＞40。 煤中碳元素芳香化程度：烟煤≤80％，无烟煤接近 100％。 低煤化度煤基本结构单元的核以苯环、萘环和菲环为 主，中等煤化度煤基本结构单元的核以菲环、蒽环和 芘环为主，在无烟煤阶段，基本结构单元核的芳香环 数急剧增加，逐渐趋向石墨结构。
目录

煤的种类 配煤掺烧 国内主要燃烧器简介 关于节能降耗
配煤掺烧
配煤掺烧主要研究的问题： （1）配煤掺烧关注的几个重点； （2）煤品质主要指标； （3）可加成性计算； （4）配煤掺烧燃烧调整试验； （5）配煤方案经济性比较。
配煤掺烧
配煤掺烧关注的几个重点： 锅炉出力； 燃烧稳定性； 炉内结渣和受热面积灰； 高温腐蚀与低温腐蚀； 运行经济性。




配煤掺烧

燃烧稳定性 主要考虑拟配煤种的挥发分Vdaf和发热量Qnet.ar 是否与设计值接近；拟配煤种是否与燃烧设备 适应。 应考虑燃烧器出口着火点的位臵，是否会出现 火检检不到火焰的情况，是否会出现燃烧器烧 损的情况。

配煤掺烧


燃烧稳定性 一般建议： 相近煤种混烧的配煤方案——炉外混合，统一 制粉，统一配风。 差别较大煤种的配煤方案——炉内混合，采用 分仓上煤，分别制粉，分别配风。


配煤掺烧需要根据原煤水分、原煤灰分及煤的 热值核算磨煤机的干燥出力。
配煤掺烧

制粉系统通风出力： 了解一次风机是否有裕度。 了解制粉系统各部分阻力是否在合理范围。 了解冷热风门开度是否合理



配煤掺烧

锅炉运行参数 锅炉主要运行参数包括蒸汽压力、蒸汽温度、 减温水量。

配煤掺烧

锅炉运行参数 一般来说，现代煤粉锅炉过热器为辐射特性， 再热器对流特性。 拟配煤种水分、灰分增加，炉内温度降低，对 流换热系数加大。 汽温变化趋势：过热蒸汽温度下降，再热蒸汽 温度上升。过热减温水量下降，再热减温水量 上升。
煤的种类


煤结构单元侧链包括： 烷基； 含氧官能团，主要包括羧基（-COOH）、羟基（-OH ）、羰基（=C=O）、甲氧基（-OCH3）和醚键（-O）； 含氮、含硫官能团，主要包括硫醇（R-SH）、硫醚 、二硫醚（R-S-S-R’）、硫醌及杂环硫。
煤的种类



桥键主要包括： 次甲基键（-(CH2)n-）； 醚键、硫醚键（-O-,-S-,-S-S-）； 次甲基醚键和次甲基硫醚键（-CH2-O-,-CH2-S-）； 芳香碳-碳键（-C-C-）。


配煤掺烧

锅炉运行参数 拟配煤种灰熔融性温度低、炉内结渣性趋势增 加，受热面沾污加强。


汽温变化趋势：过热蒸汽温度和再热蒸汽温度 上升。过热减温水量和再热减温水量上升。
配煤掺烧

燃烧稳定性 炉内速度分布： 炉膛自下而上，烟气流速递增。最下层燃烧器 A处烟气垂直方向速度分量最小，燃烧器B处次 之，因此，下层燃烧器区域，对煤粉的托浮作 用和携带作用小。
配煤掺烧
锅炉出力 ——需要评估制粉系统出力，锅炉运行参数。


制粉系统出力——碾磨出力、干燥出力、 通风出力。 碾磨出力——最大出力、保证出力、 计算出力。
配煤掺烧
轮式（MPS）磨煤机为例 DL/T5145关于磨煤机出力计算（最大和保证出力）： BM＝BM0 fH fR fM fA fg fe BM0——基本出力； fH——可磨性指数修正系数，fH=(HGI/50)0.57； fR——煤粉细度修正系数，fR=( R90/20)0.29； fM——原煤水分修正系数， fM=1.0+(10-Mt)*0.0114； fA——原煤灰分修正系数，fA=1.0+(20-Aar)*0.005； fg——原煤粒度修正系数，取1； fe——磨损后期出力下降修正系数，取0.95。
煤的种类
配煤燃烧前应充分了解煤种特性

煤中有机物——是否易着火、是否易燃尽、是 否会结焦，是否会出现高温腐蚀，确定如何合 理配风。
（1）表征煤化程度指标：挥发分、固定炭、发 热量；镜质体反射率。 （2）硫分。
煤的种类

煤中无机物——是否会结渣。
（1）灰熔融温度：t1、t2、t3。 （2）灰成分：碱性氧化物、酸性氧化物。 对结渣性煤种采取的措施： （1）适量增大氧量——减小出现还原性气氛的倾向； （2）选择合理的切圆直径（或火焰结构）； （3）一次风粉配平； （4）煤粉细度不能太粗。

配煤掺烧



炉内结渣和受热面积灰 主要考虑拟配煤种灰熔融性温度是否合适。 一般建议灰熔融性温度低的煤种与灰熔融性温 度高的煤种掺烧。 如果有必要掺烧灰熔融性温度低的煤种，且采 用分仓上煤方式，该煤种宜放在下层燃烧器燃 烧，特别是采用四角切圆燃烧方式或墙式切圆 燃烧方式的锅炉。 吹灰器投运次数，投运方式应做调整。
煤的种类



煤结构的主体是三维空间高度交联的非晶质大分子聚 合物，煤的每个大分子由结构相似而又不完全相同的 基本结构单元聚合而成。 低煤化度煤的芳香缩合度较小，桥键、侧链和官能团 较多，低分子化合物较多，其结构无方向性，空隙率 和比表面积大。 随煤化度加深，芳香环缩合程度逐渐增大，桥键、侧 链和官能团逐渐减少，分子内部排列逐渐有序化，分 子之间平行定向程度增加，呈现各向异性。至无烟煤 阶段，分子排列逐渐趋向芳香环高度缩合的石墨结构 。
煤的主要指标对锅炉设计影响
指标 Vdaf
Qnet.ar Ad Mt
影响因素 煤粉着火、燃尽 锅炉出力、煤粉着火 炉内热负荷分布
燃烧、磨损、 结渣、积灰 烟气温度 烟气量 高温腐蚀 低温腐蚀 炉内结渣 受热面积灰
对设计选型的影响
燃烧器配风设计 磨煤机干燥出力
炉膛热力特征参数 辅机出力
配煤掺烧

配煤掺烧指标选取原则
1）应能最大限度的反应出煤的燃烧特性； 2）测定应简单易行； 3）应与有关工业用煤质量国家标准相配套； 4）应与燃烧设备对煤质的要求相配套。
配煤掺烧

GB7562-87《发电煤粉锅炉用煤质量》 规定的煤质指标有：
1）干燥无灰基挥发分Vdaf； 2）收到基低位发热量Qnet.ar； 3）干燥基灰分Ad； 4）全水分Mt； 5）干燥基全硫St.d； 6）煤灰熔融性软化温度ST（t2）。
配煤掺烧


燃烧稳定性 如果拟配煤种包括高挥发分煤和低挥发分煤， 等离子或少油点火喷燃器层应燃烧高挥发分煤 种。 如果拟配煤种包括高挥发分煤和低挥发分煤， 下层燃烧器宜烧高挥发分煤，将低挥发分煤放 在上层燃烧器燃烧。
配煤掺烧

燃烧稳定性 下层燃烧器区域温度低，烟气对煤粉颗粒托浮 能力比上层燃烧器小，因此高挥发分煤应放在 下层燃烧，特别是前后墙对冲旋流燃烧方式。