中国动力煤挥发分发热量分布规律_王世昌

第28卷第3期 2012年5月

文章编号:1005-006X(2012)03-0026-04

电 站 系 统 工 程 Power System Engineering V ol.28 No.3

26

中国动力煤挥发分发热量分布规律

华北电力大学能源动力与机械工程学院 王世昌

摘 要:对262种中国动力煤的元素分析成分、工业分析成分、收到基低位发热量进行了计算与分析,计算结果表明:1.0 kg挥发分

的发热量Q VM0(MJ/kg-volatile)不是常数,而是随着干燥无灰基挥发分V daf (%)的增加总体上逐步降低。因此,兼顾V daf (%)和挥发分理论发热量作为动力煤的着火、稳定燃烧、燃尽指标具有明显的合理性。

关键词:中国动力煤;挥发分发热量;分布规律 中图分类号:TK16 文献标识码:A

Distribution Laws of Volatile Heating Value for Chinese Power Coals

WA N G Shi-chang

Abstract :Analysis and calculation were made for primary and ultimate analysis composition and LHV on as received bases among 262 Chinese power coals in this paper. Results meant that the heating value of 1.0 kg volatile is not a constant and reduces with increasing Vdaf (%) on the whole. So, to judge ignition, combustion and burnout of the Chinese power coals considering both Vdaf and the theoretical heating value of volatile at the same time exists obviously rationality.

Key words: Chinese power coals; heating value of volatile; distribution laws

截至2010年年底,中国国内的电力装机容量超过9.62亿kW ,燃煤火电机组装机容量约6.7亿kW ,火电机组的主要燃料是煤炭,其消耗速度大约是16.1亿t/a。中国的电站锅炉大约8100台,其中煤粉锅炉约7500台,循环流化床锅炉约600台。

在燃煤锅炉运行中,工程师习惯把干燥无灰基挥发分含量(V daf ,%)作为动力煤的点火、稳定燃烧、燃尽度(即飞灰含碳量、底渣含碳量)的判别指标。然而中国动力煤广泛分布在全国各地,煤的煤化变质程度以及水分、灰分含量的影响极其复杂,同时,燃煤电站锅炉大部分燃用两种或者两种以上动力煤的混合煤种,仅仅依靠V daf 作为指标来判断动力煤的燃烧特性具有明显的局限性。燃煤电厂对动力煤的化验一般限于工业分析(水分:M ar , %;灰分A ar , %;挥发分V daf , %)和发热量(Q net,ar , %),然而如何准确地理解煤质化验结果,运行工程师部分依靠化验结果,部分依靠运行经验。

煤的工业分析成分中的挥发分含量是按照GB213-2008规定的920 ℃恒温7 min测定的,但是挥发分的产率还与温度有关。本文在调研了国内近10年文献报道的动力煤数据的基础上,筛选出262组动力煤数据的元素分析(C ar ,H ar ,O ar ,N ar ,S ar ,%)、工业分析(M ar ,A ar ,V daf , %)、发热量(Q net,ar ,MJ/kg),计算了国内主要的无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤的挥发分发热量随着V daf 的变化规律。这些定量描述的规律对国内燃煤电站锅炉运行中的点火、稳定燃烧、燃尽度(即飞灰含碳量、炉渣含碳量)有直接工程参考价值。

[1]

本文数据来自国内科技期刊的文献报道。由于数据量较大,鉴于篇幅限制,本文略去数据表只列出少量参考文献[2~9]。

计算方法:1.0kg 煤的收到基固定碳和挥发分的发热量见公式(1)~(2),挥发分的发热比例见公式(3),1.0 kg收到基挥发分理论发热量见公式(4),1.0 kg干燥无灰基挥发分理论发热量见公式(5)。煤的收到基热量和干燥无灰基高位发热量之间的换算关系按照GB213-2008[10]执行。H/C摩尔比是表征挥发分发热量高低的重要参数,即公式(6)。H/C越高,1.0 kg挥发分的发热量越高。

Q FC ar =32.826

VM

Q net,ar =Q net,ar

FC ar

(1) (MJ/kg-coal)

100 FC

(2) -Q (MJ/kg-coal)

VM

net,ar

q VM =100Q /Q net,ar (%)

Q

V M 0net , ar

V M Q net , ar

(4) (MJ/kg)=

V ar /100

(3)

Q

V M0

gr,daf

=

V M Q gr,daf

V daf /100

(MJ/kg)

(5) (6)

H /C =H ar /(C ar /12.0)

2 计算结果及其分析

2.1 收到基低位发热量和挥发分发热量比例变化规律

由图1~图4可知:无烟煤、贫煤、褐煤的收到基低位发热量Q net,ar (MJ/kg)随着干燥无灰基挥发分含量V daf (%)的提高而降低,烟煤Q net,ar (MJ/kg)随着V daf (%)的提高略有提高。总体而言,动力煤的Q net,ar (MJ/kg)随着V daf (%)的提高逐步降低,出现这种变化规律的原因可能是中国动力煤所含的非可燃物质:水分和灰分(M ar , A ar ,%)随着V daf (%)

1 数据来源与计算方法

收稿日期:2012-02-20

王世昌(1966-),男,博士,讲师。北京,102206

第3期 的提高而提高。

王世昌:中国动力煤挥发分发热量分布规律 27

分发热量比例Q VM ar (%)随着V daf (%)的提高逐步提高。

Q n e t , a r (M J /k g -c o a l )

由图1~图4可知:无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤的挥发

Q n e t , a r (M J /k g )

V daf (%)

i

图1 中国无烟煤的收到基低位发热量、挥发分

发热比例与和V daf 关系

Q n e t , a r (M J /k g -c o a l )

V daf (%)

图5 中国无烟煤的收到基固定碳和挥发分的

发热量与和V daf 关系

Q n e t , a r (M J /k g )

i

Q n e t , a r (M J /k g -c o a l )

V daf (%)

图6 中国贫煤的收到基固定碳和挥发分的

发热量与和V daf 关系

V daf (%)

图2 中国贫煤的收到基低位发热量、挥发分

发热比例与和V daf 关系

V M

a r

Q n e t , a r & q

i

V daf (%)

V daf (%)

图7 中国烟煤的收到基固定碳和挥发分的

发热量与和V daf 关系

图3 中国烟煤的收到基低位发热量、挥发分

发热比例与和V daf 关系

Q n e t , a r (M J /k g )

Q n e t , a r (M J /k g -c o a l )

i

V daf (%)

V daf (%)

图8 中国褐煤的收到基固定碳和挥发分的

发热量与和V daf 关系

图4 中国褐煤的收到基低位发热量、挥发分

发热比例与和V daf 关系 2.2 动力煤固定碳和挥发分发热量变化规律

动力煤的发热量包括固定碳的发热量和挥发分的发热量。由图5~图8可知:无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤的固定碳的发热量Q FC net,ar (MJ/kg)随着V daf (%)的提高而降低。挥发分的发热量Q VM net,ar (MJ/kg)随着V daf (%)的提高而提

高。不同的煤种,挥发分的发热量不是常数。因此,仅仅依靠挥发分含量V daf (%)高低来判断动力煤的燃烧特性:点火、

稳定燃烧、燃尽特性具有明显的局限性。

根据煤质参数的变化做出准确的判断和分析,从而采取合适的措施调整燃烧过程,避免出现炉膛灭火、结渣、汽温偏高或偏低、过热蒸汽和再热蒸汽左右热偏差、NO x 排放浓度偏高、飞灰和炉渣含碳量偏高等技术问题。 2.3 动力煤挥发分的理论发热量变化规律

从图9~图12可知,中国无烟煤、贫煤、烟煤的挥发分理论发热量Q VM0net,ar (MJ/kg-volatile)随着V daf (%)的提高而降低;中国褐煤的挥发分理论发热量Q VM0net,ar (MJ/kg- volatile) 随着V daf (%)的提高略有提高。

从图9~图12可知,如果将动力煤的收到基低位发热

(M J /k g -v o l a t i l e )

Q

V M 0

V daf (%)

量折算成干燥无灰基高位发热量,中国无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤的挥发分理论发热量Q VM0gr,daf (MJ/kg-volatile)随着V daf (%)的提高而降低。动力煤的挥发分包括CO 气体、碳氢化合物气体、CO 2气体和少量N 2气体。碳氢化合物的燃烧焓,Q VM0gr,daf (MJ/kg- 高于CO 气体的燃烧焓(10.1 MJ/kg[11])

volatile) 随着V daf (%)的提高而降低的规律可能来自两个原因:①随着V daf (%)的提高,动力煤挥发分中的碳氢化合物质量百分数降低;②随着V daf (%)的提高,动力煤挥发分中的碳氢化合物的H/C摩尔比降低(图13[11])。随着V daf (%)

图9 中国无烟煤的挥发分理论热量低位发热量和V daf 关系

(M J /k g -v o l a t i l e )

V M 0

V daf (%)

的提高,动力煤的H/C摩尔比在逐步提高(图14),因此可以推断,随着V daf (%)的提高,动力煤挥发分中的碳氢化合物质量百分数逐步降低。中国煤的燃烧特性与工业分析成分、发热量之间的关系,有待进一步研究。

图10 中国贫煤的挥发分理论热量低位发热量、挥发分

发热比例与和V daf 关系

Q

h (M J /k g )

H/C (atomic)

(M J /k g -V M )

Q

V M 0

(M J /k g -v o l a t i l e )

V daf (%)

H /C (a t o m i c )

图11 中国烟煤的挥发分理论热量低位发热量、挥发分

发热比例与和V daf 关系

V daf (%)

图13 碳氢化合物的燃烧焓与H/C的关系

V daf (%)

V M 0

Q

图14 中国动力煤的H/C和V daf 的关系

图12 中国褐煤的挥发分理论热量低位发热量、挥发分

发热比例与和V daf 关系 由于煤炭市场价格的波动,中国绝大部分燃煤电站都燃烧混合煤种。在这种情况下,燃煤电站锅炉运行工程师必须

3 结 论

(1) 中国动力煤的收到基低位发热量随着V daf 的提高总体上降低;挥发分发热量比例随V daf 的提高而提高。

(2) 1.0 kg 中国动力煤中,挥发分的发(下转第30页)

大,将消耗大量的一次风能量,但布风板阻力小,将产生气流不均匀,造成流化不良,产生压力脉动,成为一种激振源,在热态时容易结焦。

冷态试验发现:锅炉在2万风量的情况下,炉内的床料有轻微鼓泡,在6万风量的情况下,床料的流化顺序从左至右,但炉膛内靠前墙的床料不流化。初步判断,布风板阻力太小,造成床料流化不均,甚至出现沟流现象。

现场试验表明,两台锅炉布风板空板实际阻力太小,没有达到设计的要求(原设计的参数,冷态:3.2 kPa,热态:4.8 kPa)。

#1炉布风板阻力:2.2 kPa(冷态),风量124 kNm3/h;#2炉布风板阻力:1.7 kPa(冷态),风量124 kNm3/h。

根据试验的结果和以往的经验,认为高的布风板阻力是对付河沙难以流化的有力手段。检查发现本锅炉采用两种风帽:钟罩风帽和7字型定向风帽,这里又存在阻力匹配的问题需,要统一考虑。

经研究,决定在风帽的入口,用φ16的不锈钢圆柱(耐高温,抗氧化)进行有限堵塞,减少入口面积,增加风帽阻力。即在靠锅炉前墙的两排风帽、两侧和后墙的一排风帽在风帽入口只安装一条不锈钢棍,增加风帽阻力,布风板中间其余的风帽,在风帽入口安装两条不锈钢棍。改造后,锅炉的布风板阻力,冷态:由原来的1.7 kPa调整为现在的2.8 kPa,风量124 kNm/h,发现流化变好,锅炉的沟流现象大大减少,同时锅炉在冷态的喘振幅度从3~6 mm减小到1~3 mm。

同时将增压风机的压头由13 kPa增加到15 kPa。观察其对锅炉振动基本无影响。 2.3 刚性梁连接销间隙调整

3

调整连接销钉间隙:原来1.5 mm,现在0.5 mm,同时增加刚性梁的校正杆,但对锅炉振动来讲效果不明显。

现场检查发现,锅炉刚性梁较小,横截面偏小,抗弯弹性模量较小,调整比较困难。通过计算,对锅炉刚性梁强度较弱的部位(标高7.9 m、17.6 m、34 m)进行现场加固。

锅炉热态情况下在26~29 m标高处的喘振最大幅度为2 mm左右。

这种情况下,经与锅炉厂商榷,在锅炉标高10.5 m、18 m 、29.57 m处,四个角加装角接连接板。取得了满意的效果,锅炉的呼吸振动从根本上消除,得到了业主的认同。

3 结 论

CMEC 承包的苏丹吉里项目的240 t/h燃烧石油焦流化床采用河沙作为床料,由于河沙的密度较大,容易在密相区底部沉积,影响流化而产生沟流,容易出现周期性的振动。另外,风机选型偏大,易产生压力脉动,锅炉局部刚性梁强度较弱等问题。造成了锅炉出现呼吸式喘振。通过增加一二次风道之间的联络风门和增加布风板的阻力,及增加锅炉炉墙的强度、加装角型连接板等措施,消除了锅炉的呼吸式振动,同时也说明了锅炉振动的因素较多,解决要从多方面考虑。 □

参 考 文 献

[1] [2] [3]

岑可法. 循环流化床锅炉理论设计与运行[M]. 中国电力出版社, 1998. 吕俊复. 循环流化床锅炉运行与检修[M]. 水利水电出版社, 2004. 刘德昌. 循环流化床锅炉运行及事故处理[M]. 中国电力出版社, 2006.

[4] 刘新华. 离心风机喘振现象的分析与控制[J]. 中国电子商务, 2010,(4).

编辑:巨 川

[3] 何宏舟, 骆仲泱, 俞建洪, 等. 燃烧福建无烟煤的循环流化床锅炉

炉内脱硝的工业型试验[J]. 电站系统工程, 2004, 20(5): 45~47. [4] 陈文, 段学农, 陈一平, 等. 混煤掺烧中晋城无烟煤对飞灰含碳量

的影响及控制措施[J]. 电站系统工程, 2010, 26(4): 17~19. [5] 陈力哲, 郭爱国, 刁友锋, 等. 410 t/h 贫煤锅炉灭火原因分析及解

决措施[J]. 电站系统工程, 2008, 24(3): 21~24.

[6] 宁新宇, 梁绍华, 张希光, 等. 1025 t /h烟煤锅炉掺烧褐煤的可行性

试验研究[J]. 热力发电, 2010, 39(12): 53~55.

[7] 石建发. 防结渣褐煤双通道及浓淡煤粉燃烧器的研制与应用实践

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[8] 李永华, 陈鸿伟, 刘吉臻, 等. 褐煤及烟煤混煤综合燃烧特性的

试验研究[J]. 动力工程, 2003, 23(4): 2495~2499.

[9] 邱亚林, 杨丽, 俞炳丰, 等. 云南地区劣质褐煤燃烧技术[J]. 能源

技术, 2006, 27(2): 83~88.

[10] GB213-2008. 煤的发热量测定方法[S]. 2008.

[11] Stephen R Turns. An Introduction to Combustion: Concepts and

Applications [M]. McGraw-Hill Companies, 2000.

(上接第28页)热量随着V daf 的提高而提高,变化范围大约是5.0~6.0 MJ/kg-coal。

(3) 对于中国无烟煤、贫煤、烟煤,随着V daf 的提高,1.0 kg挥发分的干燥无灰基高位发热量大约从60.0 MJ/kg-volatile降低到28.0 MJ/kg-volatile;中国褐煤的1.0 kg挥发分的干燥无灰基高位发热量大约从28.0 MJ/kg-volatile降低到27.0 MJ/kg-volatile。

(4) 挥发分的发热量不是常数,同时考虑V daf 和挥发分理论发热量作为判断动力煤着火、稳定燃烧、燃尽度的指标在燃煤锅炉运行中具有明显的合理性。 □

参 考 文 献

[1] 孙绍增, 曾光, 魏来, 等. 典型无烟煤热解成分的定量分析研究[J].

燃料与化工, 2011, 42 (4): 1~4.

[2] 黄家瑶. 无烟煤特性和无烟煤链条炉的燃烧调整与操作[J]. 工业

锅炉, 2007, (4):12~18.

编辑:闻

第28卷第3期 2012年5月

文章编号:1005-006X(2012)03-0026-04

电 站 系 统 工 程 Power System Engineering V ol.28 No.3

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中国动力煤挥发分发热量分布规律

华北电力大学能源动力与机械工程学院 王世昌

摘 要:对262种中国动力煤的元素分析成分、工业分析成分、收到基低位发热量进行了计算与分析,计算结果表明:1.0 kg挥发分

的发热量Q VM0(MJ/kg-volatile)不是常数,而是随着干燥无灰基挥发分V daf (%)的增加总体上逐步降低。因此,兼顾V daf (%)和挥发分理论发热量作为动力煤的着火、稳定燃烧、燃尽指标具有明显的合理性。

关键词:中国动力煤;挥发分发热量;分布规律 中图分类号:TK16 文献标识码:A

Distribution Laws of Volatile Heating Value for Chinese Power Coals

WA N G Shi-chang

Abstract :Analysis and calculation were made for primary and ultimate analysis composition and LHV on as received bases among 262 Chinese power coals in this paper. Results meant that the heating value of 1.0 kg volatile is not a constant and reduces with increasing Vdaf (%) on the whole. So, to judge ignition, combustion and burnout of the Chinese power coals considering both Vdaf and the theoretical heating value of volatile at the same time exists obviously rationality.

Key words: Chinese power coals; heating value of volatile; distribution laws

截至2010年年底,中国国内的电力装机容量超过9.62亿kW ,燃煤火电机组装机容量约6.7亿kW ,火电机组的主要燃料是煤炭,其消耗速度大约是16.1亿t/a。中国的电站锅炉大约8100台,其中煤粉锅炉约7500台,循环流化床锅炉约600台。

在燃煤锅炉运行中,工程师习惯把干燥无灰基挥发分含量(V daf ,%)作为动力煤的点火、稳定燃烧、燃尽度(即飞灰含碳量、底渣含碳量)的判别指标。然而中国动力煤广泛分布在全国各地,煤的煤化变质程度以及水分、灰分含量的影响极其复杂,同时,燃煤电站锅炉大部分燃用两种或者两种以上动力煤的混合煤种,仅仅依靠V daf 作为指标来判断动力煤的燃烧特性具有明显的局限性。燃煤电厂对动力煤的化验一般限于工业分析(水分:M ar , %;灰分A ar , %;挥发分V daf , %)和发热量(Q net,ar , %),然而如何准确地理解煤质化验结果,运行工程师部分依靠化验结果,部分依靠运行经验。

煤的工业分析成分中的挥发分含量是按照GB213-2008规定的920 ℃恒温7 min测定的,但是挥发分的产率还与温度有关。本文在调研了国内近10年文献报道的动力煤数据的基础上,筛选出262组动力煤数据的元素分析(C ar ,H ar ,O ar ,N ar ,S ar ,%)、工业分析(M ar ,A ar ,V daf , %)、发热量(Q net,ar ,MJ/kg),计算了国内主要的无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤的挥发分发热量随着V daf 的变化规律。这些定量描述的规律对国内燃煤电站锅炉运行中的点火、稳定燃烧、燃尽度(即飞灰含碳量、炉渣含碳量)有直接工程参考价值。

[1]

本文数据来自国内科技期刊的文献报道。由于数据量较大,鉴于篇幅限制,本文略去数据表只列出少量参考文献[2~9]。

计算方法:1.0kg 煤的收到基固定碳和挥发分的发热量见公式(1)~(2),挥发分的发热比例见公式(3),1.0 kg收到基挥发分理论发热量见公式(4),1.0 kg干燥无灰基挥发分理论发热量见公式(5)。煤的收到基热量和干燥无灰基高位发热量之间的换算关系按照GB213-2008[10]执行。H/C摩尔比是表征挥发分发热量高低的重要参数,即公式(6)。H/C越高,1.0 kg挥发分的发热量越高。

Q FC ar =32.826

VM

Q net,ar =Q net,ar

FC ar

(1) (MJ/kg-coal)

100 FC

(2) -Q (MJ/kg-coal)

VM

net,ar

q VM =100Q /Q net,ar (%)

Q

V M 0net , ar

V M Q net , ar

(4) (MJ/kg)=

V ar /100

(3)

Q

V M0

gr,daf

=

V M Q gr,daf

V daf /100

(MJ/kg)

(5) (6)

H /C =H ar /(C ar /12.0)

2 计算结果及其分析

2.1 收到基低位发热量和挥发分发热量比例变化规律

由图1~图4可知:无烟煤、贫煤、褐煤的收到基低位发热量Q net,ar (MJ/kg)随着干燥无灰基挥发分含量V daf (%)的提高而降低,烟煤Q net,ar (MJ/kg)随着V daf (%)的提高略有提高。总体而言,动力煤的Q net,ar (MJ/kg)随着V daf (%)的提高逐步降低,出现这种变化规律的原因可能是中国动力煤所含的非可燃物质:水分和灰分(M ar , A ar ,%)随着V daf (%)

1 数据来源与计算方法

收稿日期:2012-02-20

王世昌(1966-),男,博士,讲师。北京,102206

第3期 的提高而提高。

王世昌:中国动力煤挥发分发热量分布规律 27

分发热量比例Q VM ar (%)随着V daf (%)的提高逐步提高。

Q n e t , a r (M J /k g -c o a l )

由图1~图4可知:无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤的挥发

Q n e t , a r (M J /k g )

V daf (%)

i

图1 中国无烟煤的收到基低位发热量、挥发分

发热比例与和V daf 关系

Q n e t , a r (M J /k g -c o a l )

V daf (%)

图5 中国无烟煤的收到基固定碳和挥发分的

发热量与和V daf 关系

Q n e t , a r (M J /k g )

i

Q n e t , a r (M J /k g -c o a l )

V daf (%)

图6 中国贫煤的收到基固定碳和挥发分的

发热量与和V daf 关系

V daf (%)

图2 中国贫煤的收到基低位发热量、挥发分

发热比例与和V daf 关系

V M

a r

Q n e t , a r & q

i

V daf (%)

V daf (%)

图7 中国烟煤的收到基固定碳和挥发分的

发热量与和V daf 关系

图3 中国烟煤的收到基低位发热量、挥发分

发热比例与和V daf 关系

Q n e t , a r (M J /k g )

Q n e t , a r (M J /k g -c o a l )

i

V daf (%)

V daf (%)

图8 中国褐煤的收到基固定碳和挥发分的

发热量与和V daf 关系

图4 中国褐煤的收到基低位发热量、挥发分

发热比例与和V daf 关系 2.2 动力煤固定碳和挥发分发热量变化规律

动力煤的发热量包括固定碳的发热量和挥发分的发热量。由图5~图8可知:无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤的固定碳的发热量Q FC net,ar (MJ/kg)随着V daf (%)的提高而降低。挥发分的发热量Q VM net,ar (MJ/kg)随着V daf (%)的提高而提

高。不同的煤种,挥发分的发热量不是常数。因此,仅仅依靠挥发分含量V daf (%)高低来判断动力煤的燃烧特性:点火、

稳定燃烧、燃尽特性具有明显的局限性。

根据煤质参数的变化做出准确的判断和分析,从而采取合适的措施调整燃烧过程,避免出现炉膛灭火、结渣、汽温偏高或偏低、过热蒸汽和再热蒸汽左右热偏差、NO x 排放浓度偏高、飞灰和炉渣含碳量偏高等技术问题。 2.3 动力煤挥发分的理论发热量变化规律

从图9~图12可知,中国无烟煤、贫煤、烟煤的挥发分理论发热量Q VM0net,ar (MJ/kg-volatile)随着V daf (%)的提高而降低;中国褐煤的挥发分理论发热量Q VM0net,ar (MJ/kg- volatile) 随着V daf (%)的提高略有提高。

从图9~图12可知,如果将动力煤的收到基低位发热

(M J /k g -v o l a t i l e )

Q

V M 0

V daf (%)

量折算成干燥无灰基高位发热量,中国无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤的挥发分理论发热量Q VM0gr,daf (MJ/kg-volatile)随着V daf (%)的提高而降低。动力煤的挥发分包括CO 气体、碳氢化合物气体、CO 2气体和少量N 2气体。碳氢化合物的燃烧焓,Q VM0gr,daf (MJ/kg- 高于CO 气体的燃烧焓(10.1 MJ/kg[11])

volatile) 随着V daf (%)的提高而降低的规律可能来自两个原因:①随着V daf (%)的提高,动力煤挥发分中的碳氢化合物质量百分数降低;②随着V daf (%)的提高,动力煤挥发分中的碳氢化合物的H/C摩尔比降低(图13[11])。随着V daf (%)

图9 中国无烟煤的挥发分理论热量低位发热量和V daf 关系

(M J /k g -v o l a t i l e )

V M 0

V daf (%)

的提高,动力煤的H/C摩尔比在逐步提高(图14),因此可以推断,随着V daf (%)的提高,动力煤挥发分中的碳氢化合物质量百分数逐步降低。中国煤的燃烧特性与工业分析成分、发热量之间的关系,有待进一步研究。

图10 中国贫煤的挥发分理论热量低位发热量、挥发分

发热比例与和V daf 关系

Q

h (M J /k g )

H/C (atomic)

(M J /k g -V M )

Q

V M 0

(M J /k g -v o l a t i l e )

V daf (%)

H /C (a t o m i c )

图11 中国烟煤的挥发分理论热量低位发热量、挥发分

发热比例与和V daf 关系

V daf (%)

图13 碳氢化合物的燃烧焓与H/C的关系

V daf (%)

V M 0

Q

图14 中国动力煤的H/C和V daf 的关系

图12 中国褐煤的挥发分理论热量低位发热量、挥发分

发热比例与和V daf 关系 由于煤炭市场价格的波动,中国绝大部分燃煤电站都燃烧混合煤种。在这种情况下,燃煤电站锅炉运行工程师必须

3 结 论

(1) 中国动力煤的收到基低位发热量随着V daf 的提高总体上降低;挥发分发热量比例随V daf 的提高而提高。

(2) 1.0 kg 中国动力煤中,挥发分的发(下转第30页)

大,将消耗大量的一次风能量,但布风板阻力小,将产生气流不均匀,造成流化不良,产生压力脉动,成为一种激振源,在热态时容易结焦。

冷态试验发现:锅炉在2万风量的情况下,炉内的床料有轻微鼓泡,在6万风量的情况下,床料的流化顺序从左至右,但炉膛内靠前墙的床料不流化。初步判断,布风板阻力太小,造成床料流化不均,甚至出现沟流现象。

现场试验表明,两台锅炉布风板空板实际阻力太小,没有达到设计的要求(原设计的参数,冷态:3.2 kPa,热态:4.8 kPa)。

#1炉布风板阻力:2.2 kPa(冷态),风量124 kNm3/h;#2炉布风板阻力:1.7 kPa(冷态),风量124 kNm3/h。

根据试验的结果和以往的经验,认为高的布风板阻力是对付河沙难以流化的有力手段。检查发现本锅炉采用两种风帽:钟罩风帽和7字型定向风帽,这里又存在阻力匹配的问题需,要统一考虑。

经研究,决定在风帽的入口,用φ16的不锈钢圆柱(耐高温,抗氧化)进行有限堵塞,减少入口面积,增加风帽阻力。即在靠锅炉前墙的两排风帽、两侧和后墙的一排风帽在风帽入口只安装一条不锈钢棍,增加风帽阻力,布风板中间其余的风帽,在风帽入口安装两条不锈钢棍。改造后,锅炉的布风板阻力,冷态:由原来的1.7 kPa调整为现在的2.8 kPa,风量124 kNm/h,发现流化变好,锅炉的沟流现象大大减少,同时锅炉在冷态的喘振幅度从3~6 mm减小到1~3 mm。

同时将增压风机的压头由13 kPa增加到15 kPa。观察其对锅炉振动基本无影响。 2.3 刚性梁连接销间隙调整

3

调整连接销钉间隙:原来1.5 mm,现在0.5 mm,同时增加刚性梁的校正杆,但对锅炉振动来讲效果不明显。

现场检查发现,锅炉刚性梁较小,横截面偏小,抗弯弹性模量较小,调整比较困难。通过计算,对锅炉刚性梁强度较弱的部位(标高7.9 m、17.6 m、34 m)进行现场加固。

锅炉热态情况下在26~29 m标高处的喘振最大幅度为2 mm左右。

这种情况下,经与锅炉厂商榷,在锅炉标高10.5 m、18 m 、29.57 m处,四个角加装角接连接板。取得了满意的效果,锅炉的呼吸振动从根本上消除,得到了业主的认同。

3 结 论

CMEC 承包的苏丹吉里项目的240 t/h燃烧石油焦流化床采用河沙作为床料,由于河沙的密度较大,容易在密相区底部沉积,影响流化而产生沟流,容易出现周期性的振动。另外,风机选型偏大,易产生压力脉动,锅炉局部刚性梁强度较弱等问题。造成了锅炉出现呼吸式喘振。通过增加一二次风道之间的联络风门和增加布风板的阻力,及增加锅炉炉墙的强度、加装角型连接板等措施,消除了锅炉的呼吸式振动,同时也说明了锅炉振动的因素较多,解决要从多方面考虑。 □

参 考 文 献

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编辑:巨 川

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(上接第28页)热量随着V daf 的提高而提高,变化范围大约是5.0~6.0 MJ/kg-coal。

(3) 对于中国无烟煤、贫煤、烟煤,随着V daf 的提高,1.0 kg挥发分的干燥无灰基高位发热量大约从60.0 MJ/kg-volatile降低到28.0 MJ/kg-volatile;中国褐煤的1.0 kg挥发分的干燥无灰基高位发热量大约从28.0 MJ/kg-volatile降低到27.0 MJ/kg-volatile。

(4) 挥发分的发热量不是常数,同时考虑V daf 和挥发分理论发热量作为判断动力煤着火、稳定燃烧、燃尽度的指标在燃煤锅炉运行中具有明显的合理性。 □

参 考 文 献

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编辑:闻


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