煤的特性

燃煤机组生产单位技术人员及运行人员

需要知道的关于“煤”的性质

1.煤粉的一般特性

1)吸附性:煤粉就是由不规则形状的微细颗粒组成的颗粒群,其尺寸一般小于300μm,其中100μm以下的颗粒占多数(尤其20～50μm的颗粒)。与其它颗粒群不同的就是,煤粉由于在制粉系统中被干燥,其水份一般为0、5～1、0W inh(内在水份)。因此干燥的煤粉具有很强的空气吸附能力。

2)流动性:刚刚磨制出的煤粉就是松散的,轻轻堆放时,自然倾斜角为25°～30°。吸附了空气薄层的煤粉的自然堆积密度为700kg/m3。堆放久了的煤粉,被压紧成块,流动性减少,其堆积密度可达到800～900kg/m3。由于干燥的煤粉流动性好,它可以通过很小的间隙,因此制粉系统的严密性就是设计与运行制粉系统都必须考虑的,煤粉的自流给锅炉运行中的调整与操作造成困难。

3)吸湿性:干燥的煤粉也有很强的从周围的环境中吸收水份的能力,称为吸湿性。煤粉吸收水份后会影响其自身的导电性、自黏性,尤其就是就是流动性。而流动性直接影响煤粉的正常气力输送。

4)磨蚀性:煤粉在管道中进行输送及在制粉系统内部流动时,在惯性力的作用下对管道及各种部件的金属表面进行冲撞与摩擦以致造成壁面的磨蚀,这就就是煤粉的的磨蚀性。在制粉系统中,分离器内筒、导向叶片,以及旋风分离器进口气流第一次拐弯处的筒壁、锥体部分磨损的情况特别严重。其中对分离器锥体部分的磨损主要就是由于大颗粒的煤粉冲击的结果,这些大颗粒从器壁上反弹而作跳跃运动,在很多情况下,大颗粒的煤粉未返回磨煤机而在分离器的锥体部分继续旋转,使锥体部分受到更为严重的磨损。

5)自黏性:自黏性就是由于静电作用力、分子引力及毛细作用力所引起的,这就是描述煤粉颗粒之间相互作用的力。除此之外黏附性则描述煤粉颗粒与器壁表面的相互吸引的作用力。

6)自燃性:煤粉长期堆放在某一死区内,与空气中的氧气长期接触而氧化时,自身热分解释放出挥发分与热量,使温度升高,而温度升高又会加剧煤粉的氧化。若散热不良,会使氧化过程不断加剧,最后使温度达到煤粉的着火点而引起煤粉的自燃。在制粉系统中煤粉就是由风来输送的,风与粉混合成云雾状的混合物,它一遇到火花就会造成爆炸。在封闭系统中煤粉爆炸时所产生的压力可达0、35Mpa。因此我公司磨煤机与给煤机的设计能承受的压力均为0、35Mpa。影响煤粉爆炸的因素很多,如挥发分的含量、煤粉的细度、风粉混合物的浓度、流速温度、湿度与输送煤粉的气体中氧的比例等。一般来说,挥发分的含量V daf＜10％的煤粉(无烟煤)就是几乎没有爆炸危险的;而V daf﹥20％的煤粉(烟煤等)很容易自燃,爆炸的可能性很大。我公司的原煤挥发分较高(设计煤种为38％、煤种1与煤种2分别为39％、28％)所以煤粉爆炸或自燃的可能性较大,这也需要在运行中尽量避免自燃条件的发生,要引起足够的重视。煤粉越细越易爆炸,越粗爆炸的可能性越小。例如:煤粉的细度为0、1mm时几乎不会爆炸。对于挥发分过高的煤不宜磨得过细。煤粉浓度就是影响煤粉爆炸性的重要因素,实践

表明:最危险的浓度在1、2～2、0kg/m 3

,大于或小于该浓度爆炸的可能性都会减小;风粉混合物的温度要低于煤粉的着火温度,否则可能会自燃引起爆炸。

制粉系统的煤粉管路应具有一定的倾斜角,风粉混合物在管内的流速应合适:过低会造成煤粉的沉积;过高又会引起静电火花,故一般在16～30m/s 范围内。潮湿的煤粉具有较小的爆炸可能性,煤粉的湿度往往反应在磨煤机出口的温度上,因此直吹式制粉系统都对磨煤机出口温度提出严格的要求。我公司的磨煤机分离器出口温度额定温度为70℃。对于我公司正压直吹式制粉系统还应特别指出的就是分离器出口PC 管在锅炉周围有的管段就是水平布置的,这样的管段内部很容易积粉,特别就是当锅炉鼓正压的工况下,火焰可能会“回火”引燃PC 管内的积粉造成燃烧或爆破,严重的情况下可能造成PC 管烧毁。为了防止此种情况的发生应采取合适的方式避免磨煤机PC 管内的积粉,合理投入清扫风,加强对备用中的磨煤机PC 管检查,防止PC 管内积粉自燃爆破的情况发生。 2. 煤粉的细度

细度就是用来反映煤粉颗粒粗细程度的指标。

煤粉的细度就是指:把一定量的煤粉放在筛孔尺寸为x μm 的标准筛上进行筛分、称重,煤粉在筛上的剩余量占总量的百分数定义为煤粉的细度x R 即:

%100⨯+=b

a a Rx 4－12 公式4－12中a 为筛孔尺寸为x μm 的筛上剩余量;

b 为通过筛孔尺寸为x μm 的煤粉量。 对于一定的筛孔尺寸,筛上的剩余煤粉量越小则说明煤粉磨得越细,也就就是x R 越小。用于衡量煤粉细度的标准筛具有特定的筛号与标准的筛孔尺寸。筛号用目数来表达,目数即筛网单位长度上的孔眼数。各国有不同的惯用标准。在我国如70目筛,表明的就是一种在每厘米长度上有70个筛孔眼,即在每平方厘米网面积上有4900个筛孔眼的筛子。不同筛号的筛网由不同直径的金属丝编织而成,筛网的孔眼尺寸与筛网丝的直径近似比为:3:2。从而如70目的筛孔边长为90μm,金属筛网丝直径为55μm 。我国常用的由以下五种:

表4－2 我国常用筛号相关数据

国际上常用的煤粉筛还有美国标准筛及泰勒筛等。美国标准筛及泰勒筛与我国的标准筛在目数及筛孔尺寸方面有较大的差别,表示的含义与我国的标准也不尽相同。美制标准筛与泰勒筛都就是以每平方英寸上的筛孔数来定义“目数”的,二者之间只有微小的差别。如以

美国标准来衡量我公司的磨煤机出力的描述为:200目筛通过72％～75％的煤粉,这里所引用的200目筛其筛孔尺寸为74μm 即相当于我国的80目筛。

从燃烧角度瞧煤粉磨得越细越好,这样也可以适当减少炉内的送风量使排烟热损失降低,同时煤粉细也可降低机械部完全燃烧热损失;从降低制粉系统电耗与降低磨煤机的磨损角度,则希望煤粉磨得粗些。因此锅炉实际采用的煤粉细度应根据不同的煤种的燃烧特性与磨煤机运行费用两个方面进行综合的技术经济比较后确定。因此把q2+q4+qn+qm 之总与为最小时所对应的煤粉细度称为经济细度(q2为排烟热损失 、q4为机械不完全燃烧损失、qm 为磨煤机电耗、 qn 为制粉系统金属消耗)如图4－4所示:

图4－4 经济细度

3. 与煤炭燃烧特性相关的一些指标

几乎所有的煤炭特性指标都与煤炭的燃烧特性就是相关的,反之,也没有一个能完全、全面表征煤炭燃烧特性的指标。与此同时,不同的煤炭特性指标对于煤炭燃烧特性的重要性,也随着煤炭燃烧方式的不同而异,并具有相当的差别。作为影响煤炭燃烧特性或者说过程最明显的指标就是煤炭的挥发份与粘结性或者说膨胀系数。前者表征着煤炭在燃烧过程中的以气相完成的份额与其对后续固相燃烧过程的影响;后者则关系到煤炭颗粒因形态、尺寸与反应表面积的变化而使其自身的燃烧特性受到的影响。而前者与后者有时又就是具有密切联系的。与煤炭燃烧特性有关的还有挥发份的释出特性、焦炭的反应性、煤炭的热稳定值、重度等,以及煤炭在堆放过程中的风化、自燃特性与可磨度。

1） 煤炭颗粒在受热过程中的熔融软化、胶质体与半焦的形式

几乎所有的烟煤在受热升温的过程中与挥发份释出的同时,都会出现胶质体,呈塑性与颗粒的软化现象。煤炭颗粒间的粘结就就是因颗粒胶体间的相互粘结而产生的,因此煤炭的粘结性也就于其所呈现胶体的条件相关。当对一个按一定升温速度,经历着受热过程的煤炭颗粒进行观察时,考虑到在此受热过程中热量总就是从表面传向颗粒核心的,在同一时间内表面温度也总高于核心。可以发现不同的烟煤,在表面温度达到320～350℃以前,颗粒的形态变化一般觉察不到,只有煤化程度低的气煤才可观察到表面开始有挥发份气体释出。在温度到350～420℃时,可以观察到在颗粒表面出现了一层带有气泡的液相膜,表面上也逐渐失去原来的棱角,这层膜就就是胶质体。当温度为500～550℃时,一方面因颗粒内部温度升高,使胶质体

Rx ％ 经济细度 Q 元/吨