我国低灰熔点煤的分布及其在电站中的应用_熊友辉

4. 58 1. 09 2. 84
16. 51 21. 19 13. 75
5. 78 10. 34 12. 45 11. 96
3. 55 4. 02 12.Байду номын сангаас62 5. 62 13. 93 2. 80 4. 46 8. 50
0. 56 0. 38 0. 89
1. 52 2. 11 1. 45 1. 39 1. 23 1. 15 4. 55 0. 97 1. 21 1. 90 2. 05 2. 45 1. 69 1. 12 4. 69
燃用低灰熔点煤的锅炉设计主要应考虑降
低炉膛温度和组织合适的空气动力场 ,以防止 结渣 ,对于部分贫煤和烟煤 ,兼要考虑着火和燃 烬。
锅炉采用较低的单位热负荷是降低炉膛温 度、防止气粉冲墙的方法之一。降低热负荷意味 着对于同样出力的锅炉在尺寸上 相应要大一 些。 我国在设计 220t /h燃用易结渣煤种锅炉 时 ,为防止结渣 ,锅炉尺寸为不结渣煤种的 1. 05H× 1. 06W× 1. 06D。 增大炉膛尺寸不仅 可以防止结渣 ,而且有利于燃料的完全燃烧 ,但 也增加了锅炉设计成本。 澳大利亚褐煤资源丰 富 ,但褐煤燃烧造成的积灰结渣问题十分棘手 , 在锅炉设计制造中 ,炉膛尺寸比同等出力锅炉 成倍增长。据专家估计 ,褐煤原料的低成本足以 补偿相对不结渣烟煤锅炉设计制造所增加的成 本。
石炭纪 ( C): 低灰熔点煤主要 分布在华北 地区的东南部 , 即北纬 35°和秦岭— 大别 山山 脉之间的东部部分地区的矿区。煤质为中高硫、 中低灰的烟煤 ; 煤灰中 Fe2 O3、 CaO 含量较 高 , Si O2、 Al2 O3 含量较少 ,典型煤种的煤灰特性见 表 1。
侏罗纪 ( J): 主要分布于鄂尔多斯盆地、哈 密— 吐 鲁 番 盆 地 以及 山 西 大 同 煤 田 (“大 优 煤” ) ,河南义马煤田和山东坊子煤田。这些煤大 多为低灰、低硫、低磷、高发热量的烟煤。由于煤 化程度较低 ,煤中水分含量较高。典型矿区煤灰 特性见表 1,煤灰中 SiO2 含量较低 , 东胜煤田 尤其明显 , Al2 O3 含量较低 , CaO 含量远大于其 它时代的煤 , N a2O 含量大于 2% ,煤灰熔点在 1100～ 1300℃左右。 煤灰粘温特性表明灰渣为 结晶渣 ,高温下易分离为釉质渣。其中神府— 东 胜煤田列居世界大型煤田之列 ,煤炭储量丰富 , 主要用于各大电厂。此外 ,河南义马煤和新疆哈
煤中矿物质造成的灰沉积对锅炉设计和运
行的影响一直是锅炉设计部门和制造厂家及电 站用户面临的一大难题。 煤中的矿物质转化为 飞灰以及底灰的特性 ,比煤质的其它特性对锅 炉设计影响要大些。 即使是着火燃烬等燃烧反 应特性相同的煤 ,由于煤灰特性不一样 ,锅炉设 计尺寸、传热面、对流管道等的布 置都会不一 样。 低灰熔点煤在炉膛的高温作用下呈粘性状 态 ,长时间运行 ,极易在各受热面上沉积 ,形成 积灰和结渣。 影响积灰结渣的因素除了煤本身 的特性外 ,还有锅炉结构和运行工况决定的燃 烧温度场和颗粒运动轨迹。 我国低灰熔点煤除 少量褐煤和无烟煤燃烧特性较差外 ,大都是着 火燃烬较好的优质动力煤。因此 ,为合理开发利 用这些低灰熔点煤 ,必须在锅炉设计、运行及燃 料管理诸方面形成一套行之有效的措施。 2. 1 燃用低灰熔点煤的锅炉设计
我国聚煤时代很多 ,但经济意义各不相同。 具有工业开采价值的含煤时代有: 华北地区的 石炭— 二叠 ( C— P)、南方的晚二叠 ( P2 )、北方 的 (西北、华 北和东北 )早中侏罗 ( J) 和早白垩 ( T ) ,此外南方 (川、滇、桂、粤 )与东北三省的第 三纪 ( R)也具有一定的意义。
为 褐 煤、 低变质烟 煤,水分 高
低硫、高灰长焰煤 , 水分含量高、灰熔点低 ,为 1200℃
低灰、高发热量、高挥发分烟煤 ,灰熔点低 ,为 1165℃
高灰、高水分含量 , 舒兰煤灰熔点为 1250℃左右 ,黄县、五图煤 灰熔点在 1100～ 1250℃之间
1. 2 在南方区的分布 南方较北方煤资源缺乏 ,且煤质差。但由于
我国生产的煤炭很大一部分用于电站锅炉 的直接燃烧。 而煤中矿物质造成积灰结渣的灰 沉积现象是影响锅炉运行经济性、可靠性和安 全性的重要因素。 影响灰沉积的其他因素也很 多 ,如燃烧器的型式、炉膛结构和设计参数、炉 内温度分布及空气动力工况、气氛、受热面的布 置等 ,但最主要的因素还是煤质特性。如果煤的 灰熔点很低 ,在高温炉膛中煤灰颗粒呈熔融状 态 ,长时间运行极易碰撞到受热面上产生积灰 结渣。 因此低灰熔点煤在电站锅炉中的使用也 引起了国内外包括燃料专家和锅炉设计、运行 专家的广泛关注。所以 ,有必要加强对我国低灰 熔点煤的分布规律及煤质特性的研究 ,并针对 低灰熔点煤 ,形成包括锅炉设计、操作运行和燃 料管理等在内的一套行之有效的措施 ,以便合 理利用这些煤炭资源。 1 我国低灰熔点煤的分布
白垩纪 ( T ): 主要分布于内蒙古东北部的 半岛的北部和鲁西的东北部 ,分别为黄县煤田
海拉尔— 二连盆地 以及东北的营 城矿和集贤 和五图煤田 ,灰分中等 ,硫含量较高 ,煤的灰熔
矿。 煤种大部分为褐煤以及部分低煤化程度的 点为 1100～ 1250℃。
表 1 我国北方不同地质时代和地理位置 低灰熔点煤的分布及煤灰特性
1230 1270 1300 < 1200 < 1200 < 1200 < 1200 1250 1170 1265 1320 1275 1205 1197 1100 1125 1170 1260 1120 1140 1140 1120
大部分 为烟煤
大部分 为烟煤
大多为低 煤化程度 的烟煤, 低 灰、 低 硫、 高 发 热量
第三纪 ( R) 东北及山东半岛北 注: * 为矿区煤样统计值
矿区煤种
江苏砀山 B1 新庄孜 G3 临涣 G3 河南焦作 郓城 10-2 大屯 17 荥巩一 神府矿区* 东胜矿区* 榆横矿区* 彬长矿区* 店头矿区* 焦平矿区* 碎石井矿区* 大同同家梁矿 河南义马煤 三道岭矿区 桃树园矿区* 伊敏露天矿 元宝山矿 大雁矿 胜利矿
吉林营城煤田
集贤矿区
吉林舒兰煤田 , 山东黄 县 ,五图煤田
Si O2 /% A l2 O3 /% Fe2 O3 /% CaO /% M g O /% T2 /℃
备注
52. 98 52. 88 46. 00 55. 63 50. 01 53. 69 55. 63 42. 57 37. 52 45. 84 55. 58 53. 83 47. 40 42. 99 57. 18 55. 26 43. 22 46. 18 59. 91 59. 83 63. 22 49. 70
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煤炭加工与 综合利用 1997年第 5期
我国低灰熔点煤的分布及其在电站中的应用*
熊友辉 孙学信 华中理工大学煤燃烧国家重点实验室 (湖北武汉 430074)
摘 要 介绍了我国不同地质年代 和地理位置的低灰熔点煤的 分布情况 ,并对其煤质特性和煤 灰特性进行了 分析 ,提出了低灰熔点煤在燃煤电站锅炉中合理利用的途径和方法。 关键词 低灰熔点煤 分布 燃煤 电站 锅炉运行
Si O2 /% 37. 06 40. 36 32. 53 30. 43
39. 06 18. 79 39. 34
A l2 O3 /% Fe2 O3 /% CaO /% M g O /%
20. 72 27. 65 4. 86
1. 35
32. 69 17. 37
18. 68 36. 87
3. 26 4. 39
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煤炭加工与 综合利用 1997年第 5期
表 2 我国南方不同地质时代和地理位置 低灰熔点煤的分布及煤灰特性
时代及地理位置
石炭 ( C) 云 南、贵 州、 河南 部 分地 区
二叠 ( P) 云南、江西 第三纪 ( R) 云、贵、川
矿区煤种
河南坳头山 贵州惠水祥摆 云南彝良小法路 云南大关石灰煤 云南织纳煤田 江西乐平残植煤 云南小龙潭褐煤 云南可保矿褐煤
对于切圆燃烧 ,较小的假想切圆可以有效 地防止高温气粉偏斜贴墙造成结渣 ; 此外 ,燃烧 器分组也是有效防止结渣的途径之一 ,它一方 面减少了燃烧区域热负荷 ,另一方面也减小了 实际切圆。
8. 94 29. 68 34. 31
15. 62 24. 59 12. 94 23. 68 21. 89 21. 59 17. 78 14. 29 14. 53 14. 15 21. 44 13. 18 17. 12 18. 61 16. 50
24. 57 11. 84 8. 57 35. 32 39. 87 36. 06 35. 64 12. 23 9. 04 15. 10 7. 81 5. 47 8. 69 8. 80 14. 15 12. 56 10. 54 18. 88 5. 62 11. 50 4. 10 7. 30
其工业相对发达 ,因此也具有较大的经济意义。 南 方含煤时代主要有石炭— 二叠 ( C— P)和第 三纪 ( R) ,南方煤田分布零散。低灰熔点煤主要 有: 早石炭煤分布在贵州和云南地区的部分矿 区 (见表 2) ; 晚二叠为分布在贵州的织纳煤田 以及江西乐平矿区的残植煤 ,其灰熔点为 1170 ～ 1300℃。 以上两个时代的低灰熔点煤绝大部
时代及地理位置
石炭 ( C) 华 北 东南 部 (河 南、 江苏 及山东部分地区 )
侏罗纪 ( J) 鄂 尔 多 斯 盆 地 (陕、 甘、 宁、晋、蒙 )
侏罗纪 ( J) 新疆吐鲁番— 哈密煤田 白垩纪 ( T) 海拉尔— 二连盆 地 (内蒙 古东部和北部地区 ) 白垩纪 ( T) 松辽盆地 白垩纪 ( T) 黑龙江
1. 09 0. 81
21. 16 38. 57 2. 98
0. 18
无烟煤 , 灰熔点为 1171～ 1291℃
28. 40 15. 32 3. 25
1. 65
10. 10 10. 31 29. 90 2. 20
24. 14 14. 33 8. 76
4. 62
T 2 /℃
1100 < 1250 < 1100 < 1100
由于古地理和地质构造的差异 ,我国南方 和北方在成煤时 代和煤质特性上具有较大差
* 国家自然科学基金项目
异 ,因此低灰熔点煤的分布在南方和北方也不 一样。 1. 1 在北方区的分布
北方主要聚煤时代为 C— P、 J、 T、 R。 生产 的低灰熔点煤主要为 C和 J的烟煤 ,还有 T 和 R的次烟煤和褐煤。 二叠纪的煤灰熔点普遍较 高。 各聚煤时代的低灰熔点煤分布情况如下:
1997年第 5期 煤炭加工与综合利用
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密煤等也在电厂中普遍使用 ,这些低灰熔点煤 烟煤。原煤中水分含量很高 ,达 30% ～ 50% 。典
具有很好的着火燃烬性 ,但是低灰熔点造成的 型煤种煤灰特性见表 1。
结渣是影响其利用的最大因素。
第三纪 ( R) : 低灰熔点煤主要分布在胶东
分为无烟煤。此外 ,南方低灰熔点煤还有西南地 区 (云、贵、川 )盛产的第三纪 ( R)褐煤 (见表 2) , 如云南小龙潭褐煤。这些褐煤的灰成分以低硅、 低铝、高钙、高铁为特征 ,因此灰熔点很低。由于 第三纪褐煤产于各时代的石灰岩基底上 ,所以 具有较高的 CaO 含量 , 如小龙潭 褐煤煤 灰中 CaO 含量可高达 53% 。 此外 , K2O 含量较高也 是这些褐煤的共性。
备注
高硫无烟 煤
< 1200 挥发分高 1290 SO3= 25. 5 1330 发热量低
从表 1、表 2可以看出: 我国低灰熔点煤分 布广泛 ,资源量巨大 ,主要分布在我国的北部 , 特 别是 位于陕 西、 内蒙 古交 界的 神府 东胜煤 田、 内蒙古东部和北部白垩纪的褐煤以及义马、大 同和哈密煤田 ,此外还有云、贵、川的褐煤。这些 煤都大量地用于发电。因此 ,加强对燃用低灰熔 点 煤 的锅 炉 设 计、 运 行及 燃 料 管理 诸 方 面的 研 究是十分必要的。 2 低灰熔点煤在电站锅炉中的应用