掺烧东胜褐煤专题讲课 - 图文(3)

2019-08-26 17:07

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成为微生物发酵的温床,与雨水与混合后如果处于密封状态“闷”着,很容易在内部产生“发酵”与氧化反应,由于热量的积累而发生自燃。

2.2.2 该煤种的热重分析

华北电科院在解决上都电厂燃烧问题时,对锡林浩特胜利煤田一号露天矿进行了热重分析,结果如图5所示。

图5 上都褐煤热重分析图(温升率30℃/min的)

其中,曲线TG为煤样随温度的变化而发生的重量变化曲线,从中可以得出挥发分析出温度、着火的温度与燃尽的温度,曲线DTG是TG曲线对温度(或时间) 的一阶微商,即燃烧速度的变化量,它可以更灵敏的通过着火温度区域、燃烧峰高低、形状分析燃烧过程,从而发现不同煤种燃烧性能的差异,对判断煤的燃烧性能有较确切的表达力及较高的分辨力。其规律是:

1)燃烧峰就越偏向低温区,煤的反应性能越强;

2)燃烧峰就越高,Vdaf就越高,煤焦孔隙率越高,反应表面积越大; 3)煤的燃尽性能越好,燃烧峰后段就越陡;

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从图5中可以看出:

1)DTG曲线表明:该煤种的存在明显的两个燃烧峰值,分别为挥发分燃烧与固定碳燃烧,且两者有明显的分界线,这与一般的烟煤有明显的差别,说明该煤种的挥发分太易析出,且挥发分的热值不高,以至于其着火完成后一定时间内才可以使固定碳燃烧;

2)TG曲线表明:该煤种挥发分析出温度仅为292℃,321~408℃即开始着火并燃烧,至577℃基本把固定碳燃尽,着火温度很低,整个燃烧区间在300℃~600℃,且燃烧峰值较高,燃烧峰后段很陡,说明整个燃烧速度很快,说明该煤质的燃烧速度很快,燃尽性能相当好。

尽管该煤种的着火、燃尽特性很好,有利于锅炉的运行,但是易自燃,特别是易内部自燃,而不容易发现的特性,给该煤种的管理带来很大的压力,特别是在煤场、皮带等部位。从胜利电厂的经验是:这种煤发生自燃时内部温度较高,但外表面的温度与环境温度差异不大;着火时喷口温度较低,烧损燃烧器的可能性较小。

2.3煤的结渣性

2.3.1 影响因素及影响方式

灰熔点的影响是显而易见的,只有灰熔化了才可能结渣,灰熔点越低,结渣性往往越强。但灰熔点的不是决定一个煤种结渣性的唯一因素,还要考虑粘度特性、发热量的特性,并可以由一些判据来综合判定。

煤灰粘度对结渣性的影响方式为:在高温条件下,熔化的灰只有粘度非常合适粘在受热面上,并有足够强度支持不断长大的重力,才容易产生严重结渣。粘度很小(<250P),渣的流动性很小时,只能在水冷壁管外形成很薄的渣层,不太容易长成大渣,危险性不大;当粘度处于塑性区(500~10000P)时正好满足结渣及长大的条件,特别是温度变化很小,煤灰粘度就

图6 不同的渣粘度特性

发生很大变化,锅炉会在很短时间内出现严重结渣,锅炉最为危险;粘度更大时,

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则锅炉很难结渣。

根据褐煤灰成分可判断其为玻璃体渣(SiO2=50~60%、Al2O3≤22%、CaO<8%)。这种渣的粘度随温度变化最为平缓,升温曲线与降温曲线相同,同等灰熔点特性条件下,其结渣性最弱,如图6所示。

发热量对于结焦性的影响方式为:高发热量会产生更高的烟气温度,使煤灰有足够的区域、足够的时间熔化,形成炽密的高温烧结渣,反之发热量低时,烟气温度较低,从而使煤灰的熔化条件相对较差,很可能会有部分渣没有完全熔化,形成组织相对疏松,强度不大的高温粘结渣,危险性小得多。 2.3.2 指数判定

煤灰成分硅比G、碱酸比B/A等有效的综合粘度等的影响,对灰的结渣特性进行预测。 硅比计算公式:

G?SiO2?100

SiO2?Fe2O3?CaO?MgO判据为:

G>78.8时,不存在结渣; 66.1<G<78.8时,中等结渣; G<66.1时为严重结渣煤灰。

计算得出,试验煤种G=73.9%,该煤种有中等结渣倾向。 碱酸计算公式:

B/A?判据为:

0.206 0.4时, 严重结渣性; 0.206

Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O

SiO2+Al2O3+TiO2用Na2O含量预测试验煤种的沾污倾向,判断沾污标准如下:

Na2O<0.5%

低度沾污倾向; 中度沾污倾向; 高度沾污倾向; 严重沾污倾向;

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Na2O=0.5~1.0% Na2O=1.0~2.5% Na2O>2.5%

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试验煤种煤灰Na2O为0.7%,具有中等沾污倾向。

用煤灰在还原性气氛中的DT判断煤种结渣性界限的标准如下:

DT>1289℃

不结渣;

DT=1108~1288℃ 中等结渣; DT<1107℃

严重结渣;

试验煤种在弱还原性气氛的DT为1160℃,属于中等结渣煤种。

由以上分析可知,胜利褐煤具有中等结渣和沾污倾向。因此主燃烧区应保持相对大的氧量,以保证不出现还原性气氛。

2.3.3 与蔚州煤的比较

对比表6~8中蔚州煤的特性,可见两者灰成分、灰熔融特性都比较相似。胜利煤除了水分高于蔚州煤以外,其它方面如灰熔点、酸性灰成分等方面,胜利煤均有利于蔚州煤,所以其结焦结渣性应当优于蔚州煤,至少属于同一个水平。同时胜利煤热质低,炉膛燃烧温度低,一次风温度低(由于水分大),都有不利于锅炉产生有威胁性的结焦现象。所以,掺入胜利煤以后,结焦结渣性应当引起更多注意,但是应可以比蔚州煤有更大的灵活性。 表6 蔚州煤工业分析、元素分析与发热量

项目 全水 分析水 灰分 挥发分 固定炭 高位发热量 低位发热量 全硫 碳 氢 氮 氧 哈氏可磨性 单位 % % % % % MJ/kg MJ/kg % % % % % - 空气干燥基 - 14.71 15.83 26.53 42.93 20.81 19.84 0.92 53.28 3.08 0.57 11.61 73 干燥基 - - 18.56 31.11 50.33 24.4 - 1.08 62.47 3.61 0.67 13.61 - 干燥无灰基 - - 38.19 61.81 29.96 - 1.32 76.71 4.43 0.82 16.71 - 收到基 22.3 14.42 24.17 39.11 18.96 17.87 0.84 48.54 2.81 0.52 10.58 -

表7 蔚州煤灰成分

内容 二氧化硅 三氧化铝

化学符号 SiO2 Al2O3 13

单位 % % 数据 52.74 17.75 大唐国际各电厂掺烧胜利劣质褐煤指导意见

氧化铁 氧化钙 氧化鎂 二氧化钛 三氧化硫 五氧化二磷 氧化钾 氧化钠 Fe2O3 CaO MgO TiO2 SO3 P2O5 K2O Na2O % % % % % % % % 6.32 7.96 1.88 0.94 7.54 0.22 1.78 1.82

表8蔚州煤灰熔融性(℃)

内容 变形温度 软化温度 半球温度 流动温度 符号 Deformation temperature (DT) Softening temperature (ST) Hemispherical temperature (HT) Fluid temperature (FT) 数据 1100 1130 1150 1170

2.4 煤的特性总结

2.4.1 胜利煤田生产的褐煤具有良好的热力特性,易着火、易燃烬,具有中等以上强度的结渣特性。

2.4.2 由于胜利煤极易自燃,而且发热量低的特性,使得其自燃形为往往较为隐蔽,不容易被发现,因而具有更大的威胁,容易因为人的观察不到位、管理不到位而造成较为严重的后果,因此在煤场堆放、倒烧、上煤、制粉系统调整、燃烧调整方面既要重视技术问题,更要重视管理方面的问题。

2.4.3 该煤种的灰分虽然不大,但是由于热值低,总燃料量大,实际带入锅炉的灰份其实并不少,对锅炉的设备磨损量较大。

3 掺煤能力估算

3.1 保证锅炉带满负荷的最大掺煤能力

确定最大保证锅炉带满负荷的掺煤能力除考虑胜利煤本身的特性外,最主要考虑的是与胜利煤掺烧煤种的发热量特性,以保证掺煤运行后锅炉可以带满负荷。假定锅炉效率的变化很小,输入锅炉的总热量基本不变,这样可以采用如下的方法来估算最大掺煤能力:

1)确定输入锅炉总热量

可以用热耗值反算,也可以用额定负荷的给煤量计算,如一台300MW机

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