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動力煤一般應用在哪些地方?
發布時間:2018-12-24     訪問量:165

對動力用煤的質量要求,比對其他任何用煤都低。例如低位發熱量大于4186.8kJ/kg的煤矸石就可作沸騰鍋爐的燃料。但從動力工藝的經濟效益考慮,動力用煤也應有一定的質量要求。首先是發熱量,其次是灰熔點的高低和結渣的難易程度,粉煤鍋爐燃燒還要考慮可磨性系數的大小,鏈條式鍋爐燃料需要注意煤的含塊率等指標。動力用煤還分為船舶用煤,機車用煤和發電用煤等,它們對煤質的要求也是各不相同  。

火力發電對煤質的要求

火力發電廠是以煤、石油、天然氣等作燃料,燃料燃燒時的化學能被轉換為熱能,再借助汽輪機等熱力機械將熱能變換為機械能,并由汽輪機帶動發電機將機械能變為電能。迄今為止,在世界上的絕大多數國家中,火力發電廠在系統中所占的比重都是較大的。據統計,全世界發電廠的總裝機容量中,火力發電廠占70%以上。
火力發電廠按其作用來分有單純發電的和既發電同時又兼供熱的兩種類型。前者即指一般的火力發電廠,后者稱為供熱式火力發電廠(或稱熱電廠)。一般火力發電廠應盡量建在燃料基地或礦區附近,將發出的電用高壓線路送往負荷中心,這樣既避免了燃料的長途運輸,提高了能量輸送的效益(燃料中的灰分、雜質可就地處理而不必為此耗費運輸力量),還防止了對大城市周圍地區的環境污染。通常把這種火力發電廠稱為“坑口電廠”,這是今后建設大型火力發電廠(特別是燒低質煤的火力發電廠)的主要方向。

目前我國電廠鍋爐所用燃料主要是煤。一般先把煤磨制成煤粉,然后送入爐膛燃燒。煤炭的物理狀態對燃燒有一定影響,首先是煤的干濕對燃燒有一定影響。這里的干與濕,是指煤的表面水分。一般來說,水分對燃燒是有害的,燃煤的水分增加,會使燃燒溫度下降,導致燃燒不穩,影響運行的經濟性和可靠性。但是從燃燒動力學角度來講,煤中含有少量適當的水分,對燃燒
煤炭的種類和性質對鍋爐燃燒設備的結構、選型、受熱面的布置以及運行的經濟性和可靠性都有很大影響。發電廠應該盡可能供應原設計選用的煤炭品種,有一些變化,尚可適應,變化太大,就會影響運行的經濟性和可靠性。因此,就要求在設計選用煤種時,一定落實可靠。要充分考慮到煤炭地區平衡和煤炭運輸流向等的變化因素,否則,在電廠投產后,就難以按所選用的設計煤種供應煤炭,只能盡量按與設計相似的煤種和幾種煤按比例供應混合使用。

對電廠鍋爐熱力工作影響大的指標主要有:干燥無灰基揮發分Vdaf、收到基灰分Aar、收到基水分Mar、干燥基全硫分St,d、收到基低位發熱量Qnet,v,ar,以及灰熔融性:DT(T1)、ST(T2)、FT(T3)等。

煤粉爐對煤的揮發分適應范圍較廣,可以設計成燃燒高揮發分的褐煤,也可以設計成燃燒低揮發分的貧煤、瘦煤,甚至無煙煤。但是煤的揮發分對煤粉爐燃燒器的型式、布置,爐膛形狀、大小和燃燒帶的敷設有較大的關系;對煤粉爐的點火、助燃油系統的設計,以及空氣預熱器的大小,制粉系統的型式和防爆措施的設計等,都有直接的影響。因此,對已經制造定型并安裝投產的某一臺煤粉爐來說,不可能對各種揮發分的煤都能燒。因此,在供應煤炭時要盡可能考慮鍋爐原設計煤種的揮發分。

對灰分的要求。灰分對燃燒的影響也是首先表現在對著火的影響。灰分高會使火焰傳播速度減慢,而著火推遲,燃燒溫度下降,燃燒的穩定性就差。煤的灰分增大,可燃物的成分相對減少,煤炭的發熱量降低,而且當礦物質變為灰分時,還要吸收熱量。因此,煤的灰分愈高,理論燃燒溫度愈低,爐膛溫度的下降幅度也愈大,煤的燃盡度變差,機械不完全燃燒的熱損失增加;而排灰量增大,灰渣的物理熱損失也隨之增加。但是,由于灰分增加時煤的可燃物組分相應減少,因此,飛灰中的可燃物含量卻是隨之略有降低。灰分對燃燒也有好處。層狀燃燒時,如灰渣在爐箅上保持一定的厚度,不僅能起到保護爐箅不致燒壞的作用,而且對鼓入的空氣也起到分散均勻的作用。懸浮燃燒,火焰中所含的灰渣滴對燃燒過程起著催化作用。

對水分的要求。水分不能燃燒,因此,煤的水分愈高,可燃物質就相對減少,發熱量降低。而且在燃燒時,水分蒸發還要吸收一部分熱量,使煤的有效熱能降低。在一般情況下,要使煤中1kg水分蒸發,需要約2500kJ的熱量。由于水的蒸發熱量很大,煤中水分所耗熱量比灰分高得多,所以水分對理論燃燒溫度的影響比灰分更大。我國發電鍋爐用煤的全水分Mt大致為2~44%。當入爐煤水分增高時,燃燒產生的水蒸氣體積增加,爐膛溫度水平降低,爐膛受熱面的吸熱量減少,這時雖然對流受熱面的吸熱量增加,但包括排煙溫度在內的尾部各段煙溫總會有所升高,因而增加了排煙熱損失和引風機的耗電量。但是,從燃燒動力學的角度看,煤中含有少量的適當的水分對燃燒過程常會產生某些有利的作用。因為高溫火焰中的水蒸氣對燃燒過程是十分有效的催化劑,水蒸氣分子可以加速煤粉殘炭的氣化和燃燒;水蒸氣還可以提高火焰的黑度,加強輻射傳熱至燃燒室爐壁;另外,水蒸氣分解時產生的氫分子及OH根又可提高火焰的熱傳導率。
對硫分的要求。硫在燃燒時雖然能放出一部分熱量,每公斤硫可發出熱量9.199MJ,但更主要的它是不利的成分。因此,硫是煤中有害物質,煤的硫分愈低愈好。硫燃燒后生成二氧化硫SO2及三氧化硫SO3,它們極易與煙氣中的水蒸氣化合成H2SO3和H2SO4蒸氣。當遇到低于其露點的金屬壁面時,H2SO3和H2SO4蒸氣就會凝結在上面,對金屬起腐蝕作用。燃用高硫分煤炭時,鍋爐最后的低溫部分受熱面(省煤器、空氣預熱器)經常會產生嚴重的腐蝕,對鍋爐的危害很大。

對發熱量的要求。煤的發熱量同鍋爐燃燒的理論空氣量、理論干煙氣量和濕煙氣量,以及可達到的理論燃燒溫度有關。燒用的煤發熱量低于原設計選用的煤種,理論燃燒溫度必然下降,爐內溫度水平降低。不但不利于煤粉的著火和燒盡,而且會導致機械不完全燃燒及排煙熱損失的增加,鍋爐熱效率下降。煤發熱量下降到一定程度時,將引起燃燒不穩,滅火放炮;另外,如果煤的發熱量降低,而煤的供應量又不增多,將使蒸汽參數和蒸發量降低;為了保證鍋爐蒸汽產量,而增加煤的供應量,這樣,爐膛出口煙氣溫度將升高,煙氣流量也將增加,從而使各對流受熱面中平均溫度和煙氣流速都增加,于是各對流受熱面吸熱量也增加,過熱氣溫將升高。這時,為了保證氣溫維持在額定值,就必須增加減溫器噴水量。省煤器如果原來是不沸騰的,在這種條件下有可能接近或成為沸騰的;原來是沸騰的,則增加了沸騰度。熱空氣溫度也將提高。鍋爐的排煙溫度也提高,從而增加了排煙熱損失。反之,如果煤的發熱量高于原設計水平,爐膛溫度必然升高,煤灰大多軟化、熔融,容易結渣。發電用煤有一定的質量要求,而發熱量就是一個重要的質量指標。

對灰熔點的要求。層狀燃燒方式對煤的灰熔點要求不高。這是因為燃燒是在爐排上進行的,所以爐膛中心溫度低,煙氣中的飛灰也少,受熱面上結渣的情況不嚴重;而在爐排上,燃燒層的溫度高達1800~2000℃,因此,灰渣在靠近燃燒著的焦層下面呈熔化狀態,但由于自下而上的空氣對渣層起著冷卻作用,所以在靠近爐排的灰渣是凝固的,不致于粘結在爐排上。
一般電廠鍋爐用煤的要求為:

1)發熱量。要求收到基低位發熱量Qnet.ar>23MJ/kg。坑口電廠由于避免了長途運輸,可以充分利用劣質煤,Qnet.ar的要求可相應降低。

2)硫分。為減少對鍋爐、管道的腐蝕,降低對環境污染,煤炭的含硫越低越好。一般要求全硫含量St,d≤2.5%。如燃用高硫煤,則煙氣必須先經脫硫,方可排入大氣。

3)灰分。電廠鍋爐用煤,對灰分含量要求不嚴,一般要求A≤49%。

4)灰熔點。鍋爐排渣方式不同,對灰熔點要求不一。固態排渣的鍋爐,為了不致發生灰渣粘結,一般灰熔點以較高為宜,要求大于1200℃;液態排渣的鍋爐,則要求其灰熔點不能超過1300℃。
發電用煤可采用發熱量較低的褐煤、中煤。煤泥或灰分大于30%的煙煤,甚至還可用煤矸石等低熱值燃料。即使是泥炭、石煤、天然焦或油母頁巖等,也都可以用來發電。硫分含量雖對燃燒本身無多大影響,但對鍋爐爐體和管道有較大的腐蝕性。從防止環境污染,保護人民健康出發,發電用煤的硫分越低越好。

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