煤及煤粉性质
煤粉特性及煤磨车间的安全设计
煤粉特性及煤磨车间的安全设计1. 煤粉特性煤粉是指经过煤磨机加工后，粒度小于0.5毫米的煤质物料。
煤粉作为火力发电的重要燃料，具有以下特性：1.1 粒度分布广泛煤粉的粒度分布广泛，一般在10-100微米之间，其中细粉占比较大。
在煤粉燃烧过程中，这些细粉更容易产生爆炸，因此需要重视煤粉的瓶颈分析和预防措施。
1.2 易吸颗粒物煤粉在运输、储存及使用过程中，会产生粉尘。
其中的细小颗粒物比大颗粒物更易吸附并废气中，加剧环境污染。
因此，在煤磨车间的设计中，需要着重考虑排风系统的布局，防止颗粒物污染室内空气。
1.3 爆炸危险性大煤粉燃烧时产生的煤气与空气混合后，便会产生爆炸。
因此，在煤磨车间的设计中，需要考虑煤粉的粒度、煤粉的粉尘浓度等因素，从而采取相应的防爆措施，降低爆炸风险。
2. 煤磨车间的安全设计煤磨车间是利用煤粉作为燃料的重要生产车间，其安全设计在火力发电生产中至关重要。
2.1 煤磨设备的选用与排放控制在煤磨车间的设计中，需要选择符合国家标准的煤磨设备，并确保排放系统符合环保标准。
要避免利用低成本的煤磨设备，同时要采取科学管控方法来降低排放的污染物，有效防止环境污染。
2.2 务必建立完善的安全管理制度建立煤磨车间安全管理制度是确保生产安全的有效手段。
应制定明确的安全管理制度和安全预案，进行安全风险评估和煤粉的瓶颈分析，定期开展安全教育和培训，确保车间内所有人员遵循安全规定，从而减少安全事故的发生。
2.3 设计合理的排风系统设计合理的排风系统是防止煤粉粉尘污染空气和防爆的有效措施。
要根据车间实际情况设计集中式和局部式排风系统，并考虑煤输送过程中的烟气、废气等有害物质，并针对全车间的布局、设备设施等进行综合盘算，保证排风系统的吸力适宜、运转稳定。
2.4 配备特种设备车间内配备特种设备是保障汽机组安全运行的重要措施，如灭火设备、防爆门、火灾探测报警系统等，以及针对煤粉运输和灌装的特殊设备，如静电保护装置、粉尘防爆装置等。
煤粉细度及浓度对炉内燃烧的影响
爆炸三个必要条件：可燃物浓度，氧，点火能量。
水分的影响： 煤粉水分影响流动性与爆炸性。
☻ 水分高：流动性差，易堵，粉仓搭桥。影响着火与燃烧。 ☻ 水分低：自燃与爆炸。干燥耗能增加。
煤粉细度 Rx
煤粉的细度Rx（Dx） 用具有标准筛孔尺寸的筛子进行筛分测定。如 筛孔边长为xμm，煤粉过筛后，漏下去的煤粉质量为b，留在筛子上 的煤粉质量为a，则煤粉细度可用筛子上的剩余率或通过率表示
这是因为在一定的煤粉浓度下, 煤粉越细, 进行 燃烧反应的表面积就会越大, 而煤粉本身的热阻却 减小, 因此可以加快化学反应速度, 更快达到着火; ☻煤粉细度R90 由10% 减小到5% 时, 着火温度降低 了239 ℃, 着火距离缩短了130 mm;
☻煤粉细度R90由20% 减小到10%, 着火温度降低了 36 ℃, 着火距离缩短了70 mm, 变化幅度减小。 因此, 仅从促进低挥发分煤着火稳燃的角度考虑, 煤粉细度R90为5%是一个较好选择。
☻由于高温空气与煤粉气流温差较大，在与煤粉气 流混合时其温度略有降低； ☻随着煤粉脱出挥发分及挥发分的着火燃烧，周围 烟气温度又开始升高； ☻当烟气温度突升时，煤粉开始着火，本文以烟气 温度突升时所对应的距离为着火距离。
煤粉浓度对着火的影响研究
图2
煤粉浓度与着火距离的关系
煤粉浓度对着火的影响研究
☻煤种特性 ☻加热环境的温度 ☻加热时间的长短
daf
T越高，Vdaf越大。
时间越长，Vdaf越大。
煤粉越细，Vdaf越大。
☻煤粉颗粒的直径
挥发分对燃烧的影响
着 火 温 度 （ ）
℃
Vdaf (%)
Vdaf （%,） 挥发分对着火温度的影响
挥发分对稳燃负荷的影响
煤粉细度对燃烧的影响
煤粉浓度对着火的影响研究
图2
煤粉浓度与着火距离的关系
煤粉浓度对着火的影响研究
从图2可以看出，随着煤粉浓度的增加，着火距离 首先减小，当煤粉浓度为0.8 kg/kg 时降为最低， 然后又随煤粉浓度的升高而增加。 ☻这主要因为煤粉浓度低时，煤热解释放出的挥发 分含量较少，其燃烧放出的热量较少； ☻随着煤粉浓度继续增加，煤粉释放的挥发分足够 多，其燃烧产生的热量可以快速加热煤粉气流，使 得着火距离缩短，煤粉浓度为0.8 时着火距离降至 最短； ☻煤粉浓度继续升高，其升温所需热量随之增加， 不利于挥发分的析出，致使其着火距离延长。
燃烧稳定性的理论解释
着火温度理论：
当燃料与氧化剂在不同的化学当量配比条件下， 其着火温度是不同的，其内在原因可从反应活化 能与质量作用角度来解释。在某一瞬间，燃烧稳 定的条件为：
Te Ti
Te—燃烧室的环境温度； Ti—燃料的着火温度。
此时的稳定性指标即为燃烧室内的温度水平。
影响燃烧稳定性的因素
燃烧稳定性的理论解释 影响燃烧稳定性的因素
煤粉燃烧的一般过程
煤粉喷入炉内后，煤粉粒子经历的过程：
加热升温 水分析出 挥发分析出
挥发分着火燃烧
焦碳着火、燃烧与燃烬
☻挥发分的析出、着火燃烧，对煤粉气流的着火与 燃烧稳定性具有重要的影响；
☻焦碳的燃烧过程决定了煤燃烧过程的长短与燃烧
效率。
煤粒子的着火机理与燃烧物理模型
场条件的制约，合理的煤粉平均粒径
为50~70 μm。
模拟结果与实验数据的比较
将数值模拟部分结果图2与实验研究结果进行了比较，如图4 所示煤粉浓度对着火的影响规律。2 种方法所得结果趋势相同。 着图 火 温实 度验 的所 关得 系煤 粉 浓 度 与 4
煤粉特性
1煤粉特性及自燃爆炸的条件煤粉发生自燃和爆炸是由于煤的特性在加工成煤粉后所具有的特性以及煤粉所处的环境条件所决定的。
1.1煤粉的流动性它的尺寸一般为0~50微米，其中20~50微米的颗粒占多数。
干的煤粉能吸附大量的空气，它的流动性很好，就像流体一样很轻易在管道内输送。
由于干的煤粉流动性很好，它可以流过很小的空隙。
因此，制粉系统的严密性要好。
1.2煤粉的自燃与爆炸积存的煤粉与空气中的氧长期接触氧化时，会发热使温度升高，而温度的升高又会加剧煤粉的进一步氧化，若散热不良时会使氧化过程不断加剧，最后使温度达到煤的燃点而引起煤粉的自燃。
在制粉系统中，煤粉是由输送煤粉的气体和煤粉混合成的云雾状的混合物，它一旦碰到火花就会使火源扩大而产生较大的压力（2~3倍大气压），从而造成煤粉的爆炸。
影响煤粉爆炸的因素很多，如挥发分含量，煤粉细度，气粉混合物的浓度，温度湿度和输送煤粉的气体中氧的成分比例等。
一般说来挥发分含量VR<10％(无烟煤)，是没有爆炸危险的。
而VR>25％的煤粉（如烟煤等），很轻易自燃，爆炸的可能性也很大。
煤粉越细越轻易自燃和爆炸，粗煤粉爆炸的可能性较小。
例如烟煤粒度大于0.1毫米几乎不会爆炸。
因此，挥发分大的煤不能磨得过细。
煤粉浓度是影响煤粉爆炸的重要因素。
实践证实，最危险得浓度在1.2~2kg/m3,大于或小于该浓度时爆炸的可能性都会减小。
在实际运行中一般是很难避免危险浓度的。
制粉设备中沉积煤粉的自燃性往往是引爆的火源。
气粉混合物温度越高，危险性就越大。
煤粉爆炸的实质是一个强烈的燃烧过程，是在0.01~0.15s的瞬间大量煤粉忽然燃烧产生大量高温烟气因急速膨胀而形成的压力波以及高速向外传播而产生的很大的冲击力和声音。
潮湿煤粉的爆炸性较小，对于褐煤和烟煤，当煤粉水分稍大于固有水分时一般没有爆炸危险。
2制粉系统爆炸原因分析引爆点主要在轻易长期积煤或积粉的位置，制粉系统处于封闭状态，引爆的火源主要是磨煤机入口积煤，细粉分离器水平段入口管积粉，粗粉分离器积粉自燃，根据制粉系统的运行工况和爆炸情况分析，主要原因如下。
煤粉自然特性研究
煤粉自然特性研究
煤粉是一种以煤为原料，在高温条件下，把原料经过旋转可逆干燥和颗粒研磨技术制
成微小的煤颗粒而成的廉价燃料。
它具有较高的卡路里能量、用量少、容易贮存等优点，
因此被广泛应用于各种用煤的行业。
煤粉的自然特性具有多样性，主要包括水分、质量、流动性及火花属性等特性，它们
是影响煤粉应用状态和性能运行的关键因素。
首先，水分是指煤粉中含水量的大小，一般情况下，煤粉中水分质量不得超过6％，
太多的水分会影响煤粉的品质和热效能。
其次，煤粉的质量不能太轻，一般情况下，它的
物理用量应大于45克/立方厘米，太低的质量会影响煤粉对温度、热量和容积的感知。
此外，流动性是指煤粉在固定温度条件下流体性质的大小，可以影响煤粉的流动性、爆燃性
和蒸汽化率。
最后，火花属性是指煤粉上面能否均匀产生火花，影响火花的大小及位置，
太大的火花会影响煤粉的燃烧状态。
从以上看出，煤粉的自然特性可以影响煤粉的燃料性能，有助于确保煤粉的安全运行。
因此，应在使用煤粉的过程中加强对煤粉的自然特性的检查，以便实现煤粉燃料和运行安
全的目标。
煤及煤粉性质
煤及煤粉性质1. 高位发热量1Kg煤完全燃烧时放出的全部热量，包括烟气中水蒸汽凝结时放出的热量。
2.低位发热量1Kg煤完全燃烧时放出的全部热量，扣除水蒸汽汽化潜热后所得到的热量。
3.试述氧和氮在煤中的含量和危害氧在煤中的含量最高可达40%，随着煤化程度的提高，煤中氧的含量逐渐减少。
氮在煤中的含量只有％-%两者都是煤中的杂质。
氮在燃烧时会转化成氧化氮，造成大气污染，是有害物质。
4.试述硫在煤中的存在形式和危害硫以有机硫、黄铁矿硫、硫酸盐硫三种形式存在于煤中。
前两种硫是可燃物质，每千克硫完全燃烧时可释放出9040K J的热量。
硫在燃烧时生成二氧化硫，对受热面产生腐蚀并对大气造成污染，是煤中的有害物质。
5.试述水分在煤中的含量及对燃烧的影响煤样在102〜105C条件下干燥到恒重，失去的重量就是全水分。
水分含量从2%- 60%不等，随着煤化年代的增加，煤中水分逐渐减少；煤中的水分不利于燃烧，它会降低燃烧温度。
燃料燃烧后，水分吸收热量转变为水蒸汽随烟气排入大气，降低锅炉效率，增大烟气量，同时给低温腐蚀创造了条件。
6.煤粉水分过高、过低有何不良影响煤粉水分过高时，使煤粉在炉内的点火困难；同时由于煤粉水分过高影响煤粉的流动性，会使供粉量的均匀性变差，在煤粉仓中还会出现结块、“搭桥”现象，影响正常供粉。
煤粉水分过高，不仅会降低煤粉燃烧温度，产生的水蒸汽将会造成引风机电耗和排烟热损失的增加及预热器的低温腐蚀。
煤粉水分过低时，产生煤粉自流的可能性增大；对于挥发分高的煤，引起自燃爆炸的可能性也增大。
7.什么叫灰分灰分对锅炉燃烧的影响有哪些将煤样在空气中加热到800土25C,灼烧2h，余下的重量就是灰分；灰分非但不可以燃烧，而且还阻碍氧与可燃物质的结合，造成着火和燃尽困难。
另外，灰分是造成结焦和积灰、磨损的直接原因，同时灰分还会造成大气污染。
8.燃煤挥发分对煤粉气流着火有何影响煤粉燃烧首先是挥发分着火燃烧，放出热量，并加热焦炭，使焦炭温度迅速升高，并燃烧起来。
浅谈煤粉的特点
浅谈煤粉的特点我国是一个以煤炭为主要能源的国家，能源的基本特点是贫油、少气、富煤，能源储量人均占有率低，同时能源利用率低，污染严重，煤炭在我国的能源和工业的未来发展中所处的地位仍然会处于首要地位。
一、煤粉介绍由于煤炭在锅炉方面的利用效率较低（目前使用的燃煤工业锅炉平均运行效率仅为60%～65%），煤炭燃烧后对空气污染严重等原因导致新型能源煤粉及煤粉锅炉的诞生。
煤粉是将烟煤或无烟煤预先磨细（我部门煤粉细度为-200目0.074mm），煤粉与空气的接触表面积与煤炭相比大大增加，从而与空气的接触面积增加，导致燃烧强化。
煤粉炉炉内温度也较高，因此，绝大多数的煤粉都在煤粉炉中有效地燃烧，并且燃烧比较完全，燃烧效率也比较高，约88%－93%。
它可以完全实现机械化和自动化。
煤粉燃烧几乎是所有大型燃煤锅炉的燃烧方式。
因煤粉在燃烧过程中的利用效率普通原煤的燃烧效率高，故其燃烧产生的固体颗粒含量及废气含量也会大大减少。
二、煤粉的性质1、煤粉密度较小，新磨制的煤粉堆积密度过约为（0.45~0.5）t/m3，贮存一定时间后堆积密度为（0.8~0.9）t/m3；2、煤粉具有流动性煤粉颗粒很细，单位质量的煤粉具有较大的表面积，表面可吸附大量空气，从而使其具有流动性。
这一特性，使煤粉便于气力输送，缺点是易形成煤粉自流，设备不严密时容易漏粉。
3、煤粉为可燃物质，乙类火灾危险品，粉尘具爆燃性，着火点在300℃~500℃之间，爆炸下限浓度34 g/m~47g/m,高温表面堆积粉尘（5mm厚）的引燃温度：225℃～285℃，故在生产和储存煤粉的过程中一定要防止煤粉表面的温度过高导致煤粉自燃。
4、煤粉弥漫的空气中遇到明火极易发生爆炸，故在生产和储存煤粉的过程中，一定要注意禁止任何明火的存在以及做好设备管道的密闭，防止煤粉泄露。
三、煤粉的制备煤粉制备系统由给煤、烘干、磨煤、收粉和制氮五部分组成：给煤系统是利用皮带的运输作用，把原煤从煤坑运至原煤仓，再经给煤机运送至磨机内部；烘干系统是通过沸腾炉产生的热烟气供给磨机，将其在研磨过程中的煤烘干（水分降低至5%）；磨煤系统是本套生产系统中最重要的部分，主要由一台中速磨构成，将给煤机给入的原煤研磨成200目（即0.074mm毫米）的煤粉，合格的煤粉被主排风机的负压吸入煤粉收集系统；煤粉收集系统是由布袋收粉器和煤粉仓组成，收粉器将煤粉收入煤粉仓，从而完成煤粉的制备；制氮系统则是整个制粉过程中的辅助系统，用来提高煤粉生产、储存过程中的惰性气体含量，降低氧含量，从而防止煤粉自燃，保证生产安全。
煤粉的性质
K km
Eb Es
式中 Eb－磨制标准煤所消耗的能量，kWh； Es－磨制试验煤所消耗的能量，kWh。
哈氏可磨指数HGI的测量方法为：将经过 空气干燥、粒度为0.63~1.25mm的煤样 50g，放入哈氏可磨性试验仪（见图4-3）。 施加在钢球上的总作用力为284N，驱动电 动机进行研磨，旋转60转。将磨制好的煤 粉用孔径为0.71mm的筛子在震筛机上筛 分，并称量筛上与筛下的煤粉量。用下式 计算哈氏可磨指数：
Rx
a 100% ab
三、煤粉的均匀性
煤粉均匀性是指煤粉颗粒大小的均匀程 度。 用全筛分得到的曲线Rx=f（x）称为煤粉 颗粒R组x 成曲10线0，e也xp称( 粒b度x分n )布特（性4-。2）
式中 Rx—孔径为x的筛子上的全筛余量百分数， %； b—细度系数； n—均匀性指数。
若已知R90和R200，导出n, b的计算式：
分析：煤粉细度对锅炉效率 和制粉系统耗能的影响
五、煤的磨损指数
按煤的冲刷磨损指数大小划分为：
Ke<1.0轻微磨损
K e=1～1.9不强磨损
Ke＝2～3.5较强磨损
Ke＝3.5～5很强磨损
Ke> 5五级，极强磨损五级。
第三章第二节 煤粉的性质小于 500m的微小颗粒组成。其中以20 ~60m的颗粒占大多数。
煤粉具有较好的流动性。 煤粉的自燃和爆炸。
二、煤粉细度
煤粉细度用 Rx表示。将一定数量的 煤粉试样放在筛子上筛分，若标准筛孔
边长为 x (m)，试验煤粉经筛分后，通 过筛子的煤粉质量为b，留在筛子上的煤 粉质量（称为筛余量）为a，则该煤粉的 细度Rx定义为：
煤粉
爆炸后产生的气浪会使沉积的粉尘飞扬，造成二次爆炸事故。煤尘爆炸与其在空气中的含量及含氧浓度有关，烟煤在110-2000mg/m3。能形成爆炸性混合物，空气中煤尘含量在300-400 mg/m3爆炸威力最大，这是因为混合物中煤尘与空气的比例适中，煤粉能充分燃烧。
煤粉爆炸后不仅产生冲击波伤人和破坏建筑物，同时产生大量的一氧化碳，使人中毒死亡。煤尘的燃烧爆炸特特性见表3-6。
表征煤粉颗粒均匀程度的指标，称均匀性指数，也称煤粉颗粒特性系数，用n表示。将煤粉分别用两个不同筛号筛子筛分后。
N值一般在0.8—1.3之间，n值越大，表明煤粉的均匀性越好。N值大小与磨煤机型式，粗粉离器型式等的关，比如，中速磨煤机比钢球筒式磨煤机磨的煤粉均匀性要好，即其n值比较大。
理化特性：
（4） 煤粉具有流动性煤粉颗粒很细，单位质量的煤粉具有较大的表面积，表面可吸附பைடு நூலகம்量空气，从而使其具有流动性。这一特性，使煤粉便于气力输送，缺点是易形成煤粉自流，设备不严密时容易漏粉。
煤粉的均匀性指数
煤粉细度值的大小，只说明煤粉中大小于及小于x值的颗粒各多少，但并不能知道煤粉颗粒组成情况，即不知道其尺寸的均匀性如何。
颗粒特性煤粉是由尺寸不同、形状不规则的颗粉所组成，一般煤粉颗粒直径范围为0—1000um，大多20—50um的颗粒；
煤粉为可燃物质，乙类火灾危险品，粉尘具爆燃性，着火点在300℃～500℃之间，爆炸下限浓度34 g/m～47g/m(粉尘平均粒径:5μm～10μm)。高温表面堆积粉尘（5mm厚）的引燃温度：225℃～285℃，云状粉尘的引燃温度580℃～610℃
第4章—煤粉制备系统及设备
• 制粉风量对煤粉细度的影响：制粉风量增加，制粉系统出力增加，煤粉变粗。 • 人为因素也是造成煤粉粗的重要原因，煤粉细度对设备及运行的影响往往不能立即体
现出来，所以其重要性常常得不到重视，若采用人工检测煤粉细度很难保证及时按规 定取16样:29 、化验、调整。
0.097
0.104
0.066
0.088
0.061
0.074
0.053
0.061
0.041
0.053
0.041
0.043
0.036
0.038
0.025
• 经济煤粉细度
• 燃烧：煤粉愈细，着火愈迅速完全，q4损失越小；可减少过量空 气系数，q2小，锅炉效率越高；
• 制粉：磨煤电能消耗qN；金属消耗qM。 • 经济煤粉细度： min（q2＋q4＋qM＋qN）
煤粉的细度
• 煤粉的粗细程度用煤粉细度Rx表示。煤粉细度用一组由细金属丝编织的 方孔筛子进行筛分测定。所谓Rx指经筛分后残留在孔径为x（μm）的筛 子上的煤粉的质量占煤粉总质量的百分数，即：
a Rx a b 100%
R：dual
式中a、b分别表示留在筛子上和通过筛孔（孔径为x）的煤粉质 量。筛余量a越大，Rx越大，表明煤粉越粗。我国常用：R90、 R200 一般要求：贫煤R90≤15％，烟煤R90≤25％ ，褐煤R90≤40％
磨煤机型式
粗粉分离器型式 n值
国外数据
筒式钢球磨煤机 中速磨煤机 风扇磨煤机
离心式 回转式
离心式 回转式
惯性式 离心式 回转式
煤粉特性及自燃爆炸的条件
精心整理1煤粉特性及自燃爆炸的条件煤粉发生自燃和爆炸是由于煤的特性在加工成煤粉后所具有的特性以及煤粉所处的环境条件所决定的。
1.1煤粉的流动性它的尺寸一般为0~50微米，其中20~50微米的颗粒占多数。
干的煤粉能吸附大量的空气，它的流动性很好，就像流体一样很轻易在管道内输送。
由于干在0.01~0.15s的瞬间大量煤粉忽然燃烧产生大量高温烟气因急速膨胀而形成的压力波以及高速向外传播而产生的很大的冲击力和声音。
潮湿煤粉的爆炸性较小，对于褐煤和烟煤，当煤粉水分稍大于固有水分时一般没有爆炸危险。
2制粉系统爆炸原因分析?引爆点主要在轻易长期积煤或积粉的位置，制粉系统处于封闭状态，引爆的火源主要是磨煤机入口积煤，细粉分离器水平段入口管积粉，粗粉分离器积粉自燃，根据制粉系统的运行工况和爆炸情况分析，主要原因如下。
2.1煤粉细度，风粉浓度及燃煤成分煤粉爆炸的前期往往是自燃。
一定浓度的风粉气流吹向自燃点时。
不仅加剧了自燃，而且会引起燃烧，而接触到明火的风粉气流随时都会产生爆炸。
造成流动煤粉爆炸的主要原因是风粉气流中的含氧量，煤粉细度，风粉混合物的浓度和温度。
烧的煤进入磨煤机就会引起爆炸。
另外有的磨煤机入口不光滑，有的存在夹层，也轻易积煤着火。
2.3细粉分离器处积粉自燃细粉分离器中积粉主要发生在入口方形管道下部的水平段，因为水平段正上方有两个防爆门，因而使该处的通流面积增大，风粉气流的流速下降，增大了积粉的可能性。
从历来发生的制粉系统爆炸事故中可以看出，半数以上都是由水平段积粉引起的。
2.4热风门内漏由于近年来四台炉启停调峰过于频繁，制粉系统启停也过于频繁，故热风门磨损较为严重。
有时热风门只能关至30~40％，以致大量热风内漏造成磨煤机内存煤自燃，再次启动时引起制粉系统爆炸。
2.5再循环风门处积粉自燃乏气中较细的煤粉，轻易积存在排粉机出口的再循环风门处。
由于此系统不经常使用，在制粉系统停运时，从磨煤机热风门漏过的热风经再循环门流向排粉使自燃的煤粉疏松和扬起，温度适当时便会引发爆炸。
5-1煤粉的性质和煤的可磨性和磨损性解读
经济细度？影响煤粉经济细度的因素有 哪些？
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Principles of Boiler
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煤粉的一般性质
自燃性和爆炸性：
煤 粉 的 一 般 性 质
※自燃：是指长期积存的煤粉受空气的氧化作
用，缓慢地释放出热量，若散热不良，煤粉温 度将逐渐上升至其燃点而自行燃烧的现象。 ※爆炸：是指煤粉与空气的混合物在一定条件 下，遇明火将发生爆燃，使系统压力急剧升高 并发出巨大的响声的现象。
⑶气粉混合物的温度。
越高温度，就越易自燃和爆炸。
⑷气粉混合物中氧的浓度
氧浓度越高，就越易自燃和爆炸。
⑸气粉混合物的输送速度
输送速度宜维持在17～35m/s范围内，不易自燃和爆炸。
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煤粉的一般性质
煤 粉 ①原煤仓、煤粉仓应布置疏通装置（如空气炮）； 的 ②停炉时应将原煤仓、煤粉仓清空； 一 ③按照合理顺序停用制粉设备； 般 ④加强监督巡视，发现自燃及时处理。 性 ⑵防爆的措施： 质 ①首先是防自燃；
全苏热工研究所（BTH）
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一、煤的可磨性—煤的可磨性系数
哈氏可磨性系数 HGI的测定：
• 哈氏可磨性系数 HGI是这样测定的： • 取50g一定粒度的煤样，在一小型中速球磨机中磨制，
待球磨机主轴运转60r后，测定煤样中通过孔径为74 m 筛子的煤粉量，然后按下式进行计算，便可得到煤的哈 氏可磨性系数：
＜2
m——在 t
煤粉制备系统及设备PPT演示课件
临界转速nlj ：在离心力作用下，钢球贴在筒壁上随筒体一起 旋转不再脱离，此时球的撞击作用完全消失， 发生这种情况的最低转速。
钢球所受的离心力等于钢球的重力：
Gq g
2Rnc / 602
R
Gq
nc
30 R
42.3 D
15
影响钢球磨煤机工作的主要因素
磨煤作用最大时的转速称为最佳工作转速nzj 。 nzj＝（0.74-0.8）nlj
7
三、煤粉的颗粒组成特性
煤粉颗粒组成特性： 也称煤粉的粒度分布特性，指用全筛分得到的曲线Rx
＝f(x)。
破碎公式（Rosin-Rammler公式）
Rx 100 exp bxn
Rx——孔径为x的筛子上的全筛余量百分数，％； b——细度系数，b越大煤粉越细； n——均匀性系数：0.8~1.0；
一般不同直径按比例搭配：40、50、60mm
护甲
护甲越新，磨煤出力显著增加，电耗下降 护甲磨损后，对钢球的提升能力下降，磨煤出力下降。 护甲形状：波浪状和阶梯状。
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过小 只能带出的少量的细煤粉，磨煤出力下降，单位 磨煤电耗大；
Vtf 过大 磨煤机出口煤粉过粗，粗粉分离器回粉量增大， 通风电耗增大；
R jj 90
4 0.8nVdaf
%
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§4.2 磨煤设备及其特性
磨煤机是制粉系统的主要设备，主要依靠撞击、 挤压和研磨等原理磨制煤粉。
磨煤机分类（根据磨煤机转速）：
低速磨煤机：16~20r/min 筒式钢球磨煤机 中速磨煤机：50~300r/min 平盘磨煤机、中速环球式磨煤
机（E型磨）、碗式磨煤机、 MPS磨煤机 高速磨煤机：500~1500r/min 风扇磨煤机、竖井磨煤机
煤粉特性及自燃爆炸的条件
煤粉特性及自燃爆炸的条件公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-1 煤粉特性及自燃爆炸的条件煤粉发生自燃和爆炸是由于煤的特性在加工成煤粉后所具有的特性以及煤粉所处的环境条件所决定的。
1.1煤粉的流动性它的尺寸一般为0~50微米，其中20~50微米的颗粒占多数。
干的煤粉能吸附大量的空气，它的流动性很好，就像流体一样很轻易在管道内输送。
由于干的煤粉流动性很好，它可以流过很小的空隙。
因此，的严密性要好。
1.2煤粉的自燃与爆炸积存的煤粉与空气中的氧长期接触氧化时，会发热使温度升高，而温度的升高又会加剧煤粉的进一步氧化，若散热不良时会使氧化过程不断加剧，最后使温度达到煤的燃点而引起煤粉的自燃。
在中，煤粉是由输送煤粉的气体和煤粉混合成的云雾状的混合物，它一旦碰到火花就会使火源扩大而产生较大的压力（2~3倍大气压），从而造成煤粉的爆炸。
影响煤粉爆炸的因素很多，如挥发分含量，煤粉细度，气粉混合物的浓度，温度湿度和输送煤粉的气体中氧的成分比例等。
一般说来挥发分含量VR<10％(无烟煤)，是没有爆炸危险的。
而VR>25％的煤粉（如烟煤等），很轻易自燃，爆炸的可能性也很大。
煤粉越细越轻易自燃和爆炸，粗煤粉爆炸的可能性较小。
例如烟煤粒度大于毫米几乎不会爆炸。
因此，挥发分大的煤不能磨得过细。
煤粉浓度是影响煤粉爆炸的重要因素。
实践证实，最危险得浓度在~m3,大于或小于该浓度时爆炸的可能性都会减小。
在实际运行中一般是很难避免危险浓度的。
设备中沉积煤粉的自燃性往往是引爆的火源。
气粉混合物温度越高，危险性就越大。
煤粉爆炸的实质是一个强烈的燃烧过程，是在~的瞬间大量煤粉忽然燃烧产生大量高温烟气因急速膨胀而形成的压力波以及高速向外传播而产生的很大的冲击力和声音。
潮湿煤粉的爆炸性较小，对于褐煤和烟煤，当煤粉水分稍大于固有水分时一般没有爆炸危险。
2爆炸原因分析引爆点主要在轻易长期积煤或积粉的位置，处于封闭状态，引爆的火源主要是磨煤机入口积煤，细粉分离器水平段入口管积粉，粗粉分离器积粉自燃，根据的运行工况和爆炸情况分析，主要原因如下。
煤的性质
煤的性质1. 水分(1) 外在水分(Wwz)外在水分是指煤在开采、运输和洗选过程中润湿在煤的外表以及大毛细孔（直径＞10-5厘米）中的水。
它以机械方式与煤相连结着，较易蒸发,其蒸汽压与纯水的蒸汽相等.在空气中放置时,外在不分不断蒸发,直至煤中水分的蒸汽压与空气的相对湿度达到平衡时为止,此时失去的水分就是外在水分.含有外在水分的煤称为应用煤,失去外在水分的煤称为风干煤.外在水分的多少与煤粒度等有关,而与煤质无直接关系.(2)内在水分(Wnz)吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔（直径〈10-5厘米〉中的水,称为内在水分.内在水分指将风干煤加热到105～110时所失去的水分,它主要以物理化学方式(吸附等)与煤相连结着,较难蒸发,故蒸气压小于纯水的蒸汽压.失去内在水分的煤称为绝对干燥或干煤.2. 灰分1).灰分的来源和种类煤灰几呼全部来源于煤中的矿物质,但煤在燃烧时,矿物质大部分被氧化,分解,并失去结晶水,因此,煤灰的组成和含量与煤中矿物质的组成和含量差别很大.我们一般说的煤的灰分实际上就是煤灰产率，煤中矿物质和灰分的来源,一般可分三种.(1)原生矿物质它是原来存在于成煤植物中的矿物质,质紧密地结合在一起,极难用机械的方法将其分开.它燃烧后形成母体灰分,这部分数量很小(2)次生矿物质当死亡植质堆积和菌解时,由风和水带来的细粘土,砂粒或由水中钙,镁,铁等离子生成的腐植酸盐及FeS2等混入而成,在煤中成包裹体存在.用显微镜观察煤的光片或薄片时,如它们均匀分布在煤中,并且颗粒很细,则很难与煤分离;如它们颗粒较大,比重与差很大,并在煤中分布不均,则把煤破啐后尚可能将它们洗选掉.煤中的原生矿物质和次生矿物质合称为内在矿物质.来自于内在矿物质的灰分,称为内在灰分.一般次生矿物质在煤中的含量也不多,仅有少数煤层中次生矿物质较多,如迁移堆积抽形成的煤层即如此. (3)外来矿物质这种矿物质原来不含于煤层中,它是由在采煤过程中混入煤中的顶,底板和夹矸层中的矸石所形成的.其数量多少,根据开采条件在很大的范围里波动.它的主要成分为SiO2,A12O3,也有一些CaSO3，CaSO4，FeS2等。
第二章煤粉制备
二、煤粉自燃和爆炸
电厂粉仓、管道一般有防爆门，管道不能积粉，否则会自燃。 没有详细严格的浓度范围
1.概念
➢ 自燃：在没有外来火源的情况下，煤粉遇空气后发生缓慢氧化， 积蓄热量后温度升高，达到着火点后自行燃烧。
CO出现可作为自燃的标志。
煤
温
燃烧
Tj
风化 Ti
潜伏期
自热期
燃烧期
时间
煤自燃过程示意图
➢ 爆炸：煤粉及空气的混合物，在一定的浓度和温度下，遇火 源后形成爆燃，使压力突然升高（可达0.2-0.3 MPa）。
煤粉颗粒组成特性曲线（粒度分布特性）Rx=f(x)
煤颗粒分布特性：破碎公式（Rosin-Rammler Eq.）
Rx10e0x pb(nx)
<200μm
>90μm <90μm
对规定的磨煤设备，在x = 60 -200μm范围内，n， b可认为是常数
R200一定，n↑，则R90↑，即小于90µm较少，说明90µm和200µm之间的煤粉颗粒 较集中，较多，粒度分布均匀； n↓，过细(90µm以下)和过粗(200µm以上) 较多， 粒度分布不均匀
燃料
烟煤 褐煤 泥煤
引起煤粉空气混和物爆炸的浓度范围
最低煤粉浓 最高煤粉浓 最易爆炸浓 爆炸产生的最 度(kg/m3) 度(kg/m3) 度(kg/m3) 大压力(MPa)
0.32-0.47
3-4
1.2-2
0.13-0.17
0.215-0.25
5-6
1.7-2
0.31-0.33
0.16-0.18
13-16
辊盘式-中速平盘磨
辊碗式-中速碗式磨 (RP或HP磨)
辊环式-中速轮胎磨 (MPS磨)
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煤及煤粉性质1.高位发热量？1Kg煤完全燃烧时放出的全部热量，包括烟气中水蒸汽凝结时放出的热量。
2.低位发热量？1Kg煤完全燃烧时放出的全部热量，扣除水蒸汽汽化潜热后所得到的热量。
3.试述氧和氮在煤中的含量和危害？氧在煤中的含量最高可达40%，随着煤化程度的提高，煤中氧的含量逐渐减少。
氮在煤中的含量只有0.5%～2.0%。
两者都是煤中的杂质。
氮在燃烧时会转化成氧化氮，造成大气污染，是有害物质。
4.试述硫在煤中的存在形式和危害？硫以有机硫、黄铁矿硫、硫酸盐硫三种形式存在于煤中。
前两种硫是可燃物质，每千克硫完全燃烧时可释放出9040KJ的热量。
硫在燃烧时生成二氧化硫，对受热面产生腐蚀并对大气造成污染，是煤中的有害物质。
5.试述水分在煤中的含量及对燃烧的影响？煤样在102～105℃条件下干燥到恒重，失去的重量就是全水分。
水分含量从2%～60%不等，随着煤化年代的增加，煤中水分逐渐减少；煤中的水分不利于燃烧，它会降低燃烧温度。
燃料燃烧后，水分吸收热量转变为水蒸汽随烟气排入大气，降低锅炉效率，增大烟气量，同时给低温腐蚀创造了条件。
6.煤粉水分过高、过低有何不良影响？煤粉水分过高时，使煤粉在炉内的点火困难；同时由于煤粉水分过高影响煤粉的流动性，会使供粉量的均匀性变差，在煤粉仓中还会出现结块、“搭桥”现象，影响正常供粉。
煤粉水分过高，不仅会降低煤粉燃烧温度，产生的水蒸汽将会造成引风机电耗和排烟热损失的增加及预热器的低温腐蚀。
煤粉水分过低时，产生煤粉自流的可能性增大；对于挥发分高的煤，引起自燃爆炸的可能性也增大。
7.什么叫灰分？灰分对锅炉燃烧的影响有哪些？将煤样在空气中加热到800±25℃，灼烧2h，余下的重量就是灰分；灰分非但不可以燃烧，而且还阻碍氧与可燃物质的结合，造成着火和燃尽困难。
另外，灰分是造成结焦和积灰、磨损的直接原因，同时灰分还会造成大气污染。
8.燃煤挥发分对煤粉气流着火有何影响？煤粉燃烧首先是挥发分着火燃烧，放出热量，并加热焦炭，使焦炭温度迅速升高，并燃烧起来。
如果燃煤挥发分低，则着火温度愈高，即愈不易着火，使煤粉着火推迟。
另一方面，挥发分对煤粉气流的着火速度也有很大影响，挥发分较低的燃煤着火速度低，燃烧不易稳定，甚至发生灭火。
9.如何控制运行中的煤粉水分?通过控制磨煤机出口气粉混合物温度，可以实现对煤粉水分的控制。
温度高，水分低；温度低，水分高。
为此，运行中应严格按照规程要求，控制磨煤机出口温度。
当原煤水分变化时，应及时调节磨煤机入口干燥剂的温度，以维持磨煤机出口干燥剂温度在规程规定的范围之内。
10.什么是煤的可磨性系数？如何表示？煤的可磨性系数是表示煤研磨难易程度的特性系数。
它是指风干状态下，将相同质量的标准煤和试验煤，由相同的粒度破碎到相同的细度时所消耗的能量之比，以K km表示。
目前常用的有哈氏可磨系数K km及全苏热工研究所法可磨系数K km。
11.什么是煤粉细度？如何表示？煤粉细度一般指的是试验时留在筛子上的煤粉占试验煤粉的比例，筛子孔径不变的话，留在上面的越多，细度越大，煤粉越粗例如：煤粉细度10~12%（R90），意思是煤粉通过孔径为90微米的筛子的概率为88~90%，不通过率为10~12%。
通常说提高煤粉细度是使煤粉变细，这样会使煤粉更容易着火、燃烧完全、飞灰含碳量降低、减少二次燃烧的可能性；同时炉膛火焰中心相对降低、炉效相对升高。
但是提高煤粉细度，制粉系统的电耗增加，磨煤机内磨煤部件磨损增大（特别是钢球磨），增加维护量。
所以对电厂而言，调试单位会根据设计煤种的可磨系数给出磨煤机正常运行中煤量和电流的参考值。
12.锅炉燃煤性质是从哪几方面进行评价的？1) 煤的发热量；2) 煤的挥发分含量；3) 灰分的熔融性；4) 煤的焦结性；5) 煤的可磨性；6) 煤的磨损性。
13.煤粉细度对燃烧有何影响？煤粉越细总表面积越大，接触空气的机会越多，挥发分析出快，容易着火，燃烧完全。
所以，挥发分低的煤，煤粉应细些。
煤粉过粗时，在一次风管内不能很好的预热，到燃烧器里也不能很好地与空气搅拌混合，结果在炉膛里着火不好，着火时间延长，造成燃烧不完全，增加了锅炉热损失。
尤其是锅炉低负荷时，由于炉膛热强度低，还容易引起锅炉灭火或烟道二次燃烧。
14.煤粉细度是如何调节的?煤粉细度可通过改变通风量、粗粉分离器挡板开度或转速来调节。
1) 减小通风量，可使煤粉变细，反之，煤粉将变粗。
当增大通风量时，应适当关小粗粉分离器折向挡板，以防煤粉过粗。
同时，在调节风量时，要注意监视磨煤机出口温度。
2) 开大粗粉分离器折向挡板开度或转速，或提高粗粉分离器出口套筒高度，可使煤粉变粗，反之则变细。
但在进行上述调节的同时，必须注意对给煤量的调节。
15.煤粉的经济细度是怎样确定的？锅炉运行中，应综合考虑确定煤粉细度，把机械未完全燃烧热损失q4、磨煤电耗及金属磨耗q p+m都核算成统一的经济指标，它们之和为最小时所对应的煤粉细度，称经济细度或最佳细度R90ZJ。
应依据燃料性质和制粉设备型式，通过燃烧调整试验来确定。
16.什么是煤粉的均匀性指数n?表征煤粉颗粒均匀程度指标，称均匀性指数，也称煤粉颗粒特性系数，用n表示。
17.煤粉细度及煤粉均匀性对燃烧有何影响？煤粉越细，越均匀，煤粉总的表面积越大，挥发份越容易尽快析出，有利于着火和燃烧，降低排烟、化学、机械不完全燃烧热损失，提高锅炉效率，但煤粉过细炉膛容易结焦。
煤粉越粗，越不均匀，不仅不利于着火，燃烧时间延长，燃烧不稳，火焰中心上移，烟温升高，增加机械不完全燃烧和排烟损失，降低锅炉效率，同时增加受热面磨损程度。
18.过量空气系数对锅炉的影响过高的过量空气系数：增大送、引风机的电耗，增大排烟损失，增加尾部受热面的磨损；降低炉膛温度，推迟着火，燃烧的完全程度降低，尤其在燃烧劣质煤时易导致熄火；增加SO3和NO X的排放。
过低的过量空气系数：增加机械不完全燃烧热损失，导致炉内结焦，增加受热面积灰的风险；还可能导致煤粉气流的爆燃。
最佳过量空气系数是排烟损失、化学不完全燃烧热损失、机械不完全燃烧热损失之和最小所对应的。
19.煤粉为什么会爆炸？煤粉与原煤相比具有较大的表面积，输送煤粉的介质通常使用热空气，当煤粉与空气中氧接触时，会产生氧化，使温度升高，随着温度升高又会加速氧化的进行。
如果散热条件好，氧化产生的热量能被顺利带走，则不会发生自燃或爆炸；如果由于煤粉堆积，氧化产生的热量聚积起来，使氧化过程加剧，就会引起自燃。
制粉系统中，煤粉和空气混合成雾状，当这种雾状的风粉混合物达到一定的温度和浓度时，一旦遇到明火就会突然着火，造成煤粉的爆炸。
爆炸所产生的压力可达0.25～0.35Pa，对容器产生冲击，击破防爆门，严重时会损坏设备，甚至会引起火灾。
20.简述锅炉烧劣质煤时应采取的稳燃措施？1) 控制一次风量，适当降低一次风速，提高一次风温；2) 合理使用二次风，控制适当的过量空气系数；3) 根据燃煤情况，适当提高磨煤机出口温度及煤粉细度，控制制粉系统的台数；4) 尽可能提高给粉机或给煤机转速，燃烧器集中使用，保证一定的煤粉浓度；5) 避免低负荷运行，低负荷运行时，可采用滑压方式，控制好负荷变化率；6) 燃烧恶化时及时投油助燃；7) 采用新型稳燃燃烧器。
21.煤粉的主要物理特性有哪些?颗粒特性：煤粉由尺寸不同、形状不规则的颗粒组成，一般煤粉颗粒直径范围为0～1000μm，大多为20～50μm；煤粉的密度：煤粉密度较小，新磨制的煤粉堆积密度约为0.45～0.5t/m3，贮存一定时间后堆积密度变为0.8～0.9t/m3；煤粉具有流动性：煤粉颗粒很细，单位质量的煤粉具有较大的表面积，表面可吸咐大量空气，从而使其具有流动性。
这一特性，使煤粉便于气力输送，缺点是易形成煤粉自流，设备不严密时容易漏粉。
22.试述燃料性质对锅炉汽温的影响？燃用发热量较低且灰分、水分含量高的煤种时，相同的蒸发量所需燃料量增加，同时煤中水分和灰分吸收了炉内热量，使炉温降低，辐射传热减少。
水分和灰分的增加增大了烟气容积，抬高了火焰中心，使对流传热量增大，出口汽温升高、减温水量增大。
煤粉变粗时，煤粉在炉内燃尽的时间增加，火焰中心上移，炉膛出口烟温升高，对流过热器吸热量增加，蒸汽温度升高。
23.什么是燃烧反应速度和燃烧程度？1) 燃烧反应速度通常是指单位时间内反应物或生成物浓度的变化。
燃烧的快慢决定于燃烧过程中化学反应所需的时间和氧气供给燃料所需的时间，此外，也与某些催化剂有关；2) 燃烧程度即燃料燃烧的完全程度。
表现为燃烧产物离开燃烧室时带走可燃质的多少。
24.煤的多相燃烧过程有哪几个步骤？1) 参加燃烧的氧气从周围环境扩散到反应表面；2) 氧气被燃料表面吸附；3) 在燃料表面进行燃烧化学反应；4) 燃烧产物燃烧释放的热量进一步加热固体焦碳使之燃烧；5) 燃烧产物离开燃料表面，扩散到周围环境中。
25.描述煤粉的燃烧过程？煤粉颗粒受热之后，首先析出其水分，接着分解出挥发分。
当温度足够高时，挥发分开始燃烧，同时将燃烧产生的热量加热煤粒，随着煤粒温度的升高，挥发分进一步得到释放。
但由于剩余焦碳的温度还很低，同时释放出的挥发分阻碍了氧气向焦碳的扩散，故此时焦碳未燃烧。
当挥发分释放完毕且与其他燃烧产物一起被空气流带走后，焦碳开始燃烧，此时保持不断地供氧，燃烧将进行到碳粒完全烧尽为止。
26.煤粉燃烧分为哪几个阶段？煤粉在炉膛内的燃烧大致可分为三个阶段：1) 着火前的准备：煤粉进入炉膛至着火前这一阶段为着火前的准备阶段。
在此阶段内，煤粉中的水份蒸发，挥发份析出，煤粉温度升高到着火温度，故又称为干燥、挥发阶段，这是一个吸热阶段。
这个阶段在炉膛内为着火区。
2) 燃烧阶段：当煤粉温度升高到着火点，而煤粉浓度又适合时，开始着火进入燃烧阶段。
挥发份首先着火燃烧并放出大量热量，对焦炭直接加热，于是焦炭在高温下燃烧。
此阶段是一个强烈放热阶段，在炉膛中为燃烧区。
3) 燃烬阶段：未燃烬的少量固体炭继续燃烧，直到燃烬。
此阶段是在氧气供应不足，气粉混合较弱，炉内温度较低的情况下进行的，过程时间长。
此阶段在炉膛中为燃烬区。
这些阶段的划分不是绝对的，不能截然分开，其实它们是互相联系并交错进行的。
并且各个阶段的长短与煤粉性质有关，与锅炉设备的结构和操作方法也有关。
27.煤粉气流着火点的远近与哪些因素有关？原煤挥发分；煤粉细度；一次风温、风压、风速；煤粉浓度；炉膛温度。
28.煤粉气流的着火温度与哪三个因素有关？它们对其影响如何？与煤的挥发份、煤粉细度和煤粉气流的流动结构有关。
挥发份越低，着火温度越高；反之，挥发份高，着火温度低。
煤粉越粗，着火温度愈高，反之煤粉越细着火温度越低。
煤粉气流为紊流，对着火温度也有一定的影响。
29.为什么说煤的燃烧过程是以碳的燃烧为基础的？碳是煤中的主要可燃物质；焦碳（以碳为主要可燃物）着火最晚、燃烧最迟，其燃烧过程是整个燃烧过程中的最长阶段，故它的燃烧过程决定着整个粒子的燃烧时间；焦碳中碳的含量大，其总的发热量约占全部发热量的40～90%，它的发展对其他阶段的进行有着决定性的影响。