动力煤分级配煤技术

1、第23卷第3期2003年6月动力工程POW ER EN G I N EER I N GV o l .23N o.3Jun .2003文章编号:100026761(20030322397203动力煤分级配煤技术杨国华(宁波大学,宁波315211摘要:针对不同燃煤设备对燃料煤粒度组成的要求和现有动力配煤的缺陷,提出了动力煤分级配煤技术,介绍了该技术的工艺原理、工艺流程及其关键技术。动力煤分级配煤可生产出粉煤和粒煤两种配煤产品。试验表明:层燃炉燃用粒煤燃料可节煤10%以上,烟尘排放减少60%以上。图2表1参5关键词:动力煤;配煤;分级;减少烟尘排放;节能中图分类号:T K 323文献标识码:A收稿日

2、期:2001212227作者简介:杨国华(1961-,男,博士,教授。主要从事燃料加工、燃料燃烧与污染控制方面的研究。0前言目前,动力配煤的质量指标主要是热值、挥发份、硫份、灰熔融性、水份和焦渣特征,对燃料煤的粒度组成控制不严,有的只要求燃料煤粒度上限25mm (或40mm 或50mm ,对燃料煤粒度下限基本上没有控制,有的也只是规定030mm 含量30%,而在实际生产中没有有效控制。实际上,燃料煤粒度组成对燃料燃烧状况有很大影响。粉燃炉和循环流化床锅炉由于配备了专用燃料加工设备,对燃料煤原始粒度组成要求不高,但层燃炉一般不配备专用燃料煤加工设备,因而对燃料煤的粒度组成要求较高,一般要求最大粒

3、径小于3040mm ,06mm 颗粒含量不超过50%60%,实际上这一小粒级粉煤含量越小越好,特别是小于1mm 2mm 粉煤最好是没有。因为这些粉煤将使漏煤碳损失和飞灰碳损失增加,使火床布风均匀性变差,导致灰渣含碳量以及烟气中CO 含量增加,同时还会使烟尘排放量增加。锅炉型煤的产生和发展正是为了减少燃料煤的粉煤含量,以适应层燃炉对燃料粒度的要求。但从研究开发到小范围的工业应用,近20年来锅炉型煤始终未能得到大面积的推广应用,原因主要有2个方面:一是原煤全部粉碎至3mm 以下,加上粘结剂成型,加工成本高,缺乏市场竞争力;二是型煤粒度单一、表面光洁,着火性和燃尽性都较散煤差,需要对锅炉作较大改造或

4、研制专用型煤锅炉。我国的层燃炉(工业锅炉+窑炉量大面广,耗煤量约占燃煤总量的1 3以上。这些小型锅炉不仅热效率低,也是我国大气主要污染源之一。因此,如何优化层燃炉的燃料粒度组成,并将其与现有动力配煤技术结合,开发新的配煤技术,使配制出来的燃料煤的煤质包括粒度组成在内全方位达到最佳,对于提高层燃锅炉效率、减少大气污染具有重要意义。这是本文研究动力煤分级配煤技术的出发点。1动力煤分级配煤原理及工艺流程动力煤分级配煤原理是首先将各原料煤按粒度分级,分成粉煤和粒煤,然后根据配煤理论1,2,将各粉煤按比例混合配制成粉煤配煤燃料,各粒煤配制成粒煤配煤燃料。粉煤配煤燃料供给粉煤锅炉或循环流化床锅炉;粒煤配煤

5、燃料供给层燃锅炉或层燃窑炉。这样,一方面可减少粉煤锅炉或循环流化床锅炉的燃料制备费用,更重要的是层燃炉燃用粒煤可大大改善燃烧状况,提高效率,减少污染。动力配煤的工艺流程如图1所示。动力煤分级配煤工艺流程与现有动力配煤工艺流程3的区别在于:增加了对各原料煤的分级并采取粉煤与粒煤分别配煤,虽然流程复杂了一些,但获得了粒煤配煤成品和粉煤配煤成品2种产品。与单纯配煤或单纯型煤或配煤+型煤方案相比,动力煤分级配煤方案在投资、生产成本、节煤、节电及环保等综合效益上有很大优越性。图1动力煤分级配煤工艺流程在实际生产中,根据配煤场地特点、配煤生产线的规模大小、机械化程度的高低、资金投入的多少等情况,生产工艺流

6、程可以有所不同。粉煤配煤生产线与粒煤配煤生产线可以是同一条生产线,粉煤与粒煤交替配煤,也可以设2条生产线,粉煤配煤与粒煤配煤并行作业。在分级配煤流程中,各原料煤的分级粒度是一个重要参数。从改善层燃炉的燃烧角度看,粒煤的粒度下限可以是2mm、3mm、4mm、5mm或6mm等,对层状燃烧效果不会有很大差别,因为引起层状燃烧种种问题的主要是燃料煤中小于2mm的粉煤,换句话说,只要除去燃料煤中小于2mm的粉煤,就能改善层状燃烧,获得节能与环保效果。因此,从燃烧角度出发,各燃料煤的分级粒度最小为2mm,具体可根据配煤场用户对粉煤需求量与对粒煤需求量的比例来确定,即由市场确定。当粉煤需求量大时,分级粒度可

7、大一些,反之则小一些,而且根据各原料煤各粒级的煤质特性,各原料煤的分级粒度也可有所不同。2煤炭细粒分级技术在分级配煤流程中,用筛分机对原料煤进行细粒分级是很困难的。因为目前煤用筛分机的最小分级粒度为6mm,且不能精确筛分,只能概率筛分,在生产中还常常出现筛孔堵塞等问题,而小于6mm分级在生产中尚为空白,主要原因是筛孔越小,筛孔堵塞越严重。为了从根本上解决筛孔堵塞问题,作者研究发明了无筛网煤炭分级技术潮湿煤炭振动流化床气力分级技术(发明专利Z L93111761.5。如图2所示,振动流化床气力分级机组由振动流化床(V FB分级器、细粒分离器、旋风除尘器、循环风机、布袋除尘器、引风机及管道等组成。

8、其工作原理是:煤炭连续地加入振动流化床分级器,在振动力和气力作用下,颗粒上下翻腾,碰撞剧烈,使粘结在一起的煤团快速分散,粘于块煤表面的粉煤快速脱落,粉煤与粒煤充分分离,其中细颗粒随气流带出并由细粒分离器和除尘器收集成为相当于筛分机的筛下产物;粗颗粒从分级器的入料端沿振动的布风板快速地移向出料端排出,成为相当于筛分机的筛上产物。振动流化床气力分级与机械筛分的最大区别是:粉煤不是透过筛孔从原煤中分离出来,而是通过上升气流的夹带分离出来,调节气流速度即可调节分级粒度,比筛分机通过改变筛孔尺寸调节 筛分粒度更简便灵活。图2振动流化床气力分级原理1V FB分级器2细粒分离器3旋风除尘器4除尘器5引风机6

9、循环风机7给料机8缓冲仓此外,由于没有筛网,无论煤炭水分有多大,都不会对分级设备造成诸如筛孔堵塞等问题,从而使它能够实现筛分机所做不到的小于6mm分级,如3mm分级、0.5mm分级、甚至0.125mm分级。对于3mm分级,煤炭外在水分小于9.5%时,分级效率高达80%90%4。一条处理能力为100t h的生产系统近2年来的运行实践证明:该技术已具备推广应用条件。3分级配煤技术经济效果分析动力煤分级配煤与常规动力配煤相比,增加了各原料煤的分级,从支出看,约需增加分级电耗吨煤1度;从收益看,获得粒煤和粉煤2个粒级产品。对于粉煤产品用户,可省去从原煤粉碎至与粉煤产品同粒级时所需的电耗(吨煤约1度,可

10、与8932动力工程第23卷 分级电耗相抵。而对于粒煤产品用户,效益更为显著:与型煤相比,燃用该粒煤产品不需要改造锅炉;不仅与燃用原煤相比有显著的节能和环保效果,而且与燃用型煤相比也有更好的节煤效果,因为个大面光的型煤着火性和燃尽性都不及自然粒级组成的颗粒煤;粒煤燃料加工费比型煤小很多,型煤的吨煤加工费用一般都在40元以上,而粒煤的加工费仅为分级过程中增加的电耗(吨煤1度。可见,与型煤相比,动力煤分级配煤有很强的市场竞争力。粒煤和原煤的燃烧比较在1台4t h 的链条炉上进行。原煤粒级为025mm ,其中小于3mm 的粉煤占55.40%,灰份A d =22.07%,水份M ar =7.81%,热值

11、Q net ,ar =22.583M J kg ;粒煤取自同一原煤,粒级为325mm ,灰份A d =25.12%,水份M ar =4.71%,热值Q net ,ar =22.290M J kg 。对比试验结果如表1所示。表1燃烧对比试验主要结果项目煤种飞灰含碳量(%漏煤含碳量(%炉渣含碳量(%固体不完全燃烧损失(%锅炉效率(%烟尘浓度(m g Nm -3原煤45.7350.0427.1517.0962.551937.8粒煤35.4337.2115.0110.3169.65755.7从表1看,由于粒煤燃料煤屑少,火床透气性好,燃烧均匀,飞灰含碳量、漏煤含碳量、炉渣含碳量都降低了10%以上,热效

12、率提高了7%,节煤率达10.19%。与散烧原煤相比,烟尘浓度降低了60%以上。325mm 粒煤燃料在2t h 蒸汽锅炉上的燃烧试验也得到了类似结果5。该粒煤燃料由3种不同煤种的煤除去3mm 以下粉煤后按一定比例配制而成。燃烧试验表明:烟尘排放量仅为733.5m g m 3,比烧原煤降低60%以上,热效率高达79%,而该炉烧原煤时热效率仅为65%左右,节煤显著。4结论动力煤分级配煤将分级与配煤相结合,不仅能配制出热值、挥发份、硫份、灰份、灰熔融温度等煤质指标稳定的、符合锅炉燃烧要求的燃料煤,而且还能生产出适合于不同类型锅炉燃烧的粉煤和粒煤燃料。粒煤燃料脱除了对层状燃烧十分有害的粉煤,特别适合于层

13、燃炉燃烧,与烧原煤相比,可节煤10%以上,烟尘排放量降低60%以上。动力煤分级配煤技术是对单纯配煤技术的重要发展,特别符合我国层燃炉量大面广、耗煤量大、效率低、污染严重的国情,有很好的市场前景。参考文献:1阮伟,周俊虎,汤龙华,等.优化配煤理论的研究以及配煤专家系统的开发J .动力工程,1999,19(6:434437.2陈鹏.动力煤配煤技术基础J .煤炭学报,1997,22(5:449454.3陈文敏,张自邵,陈怀珍.动力配煤M .北京:煤炭工业出版社,1999.4杨国华.潮湿煤炭干法深度分级研究新进展J .中国矿业大学学报,2000,29(2:164166.5周国江,吕玉庭,高振森,等.工

14、业锅炉复合颗粒清洁煤的燃烧及对大气环境的影响J .黑龙江矿业学院学报.2000,10(4:2829,36.A New Process for Coa l Blend i ng Com b i ned w ithSize Cla ssif ica tion of Coa lYA N G Guo 2hua(N ingbo U n iv .,N ingbo 315211,Ch ina Abstract :A i m ing at the requ irem en ts of coal firing equ i pm en t on fuel size com po siti on and the l

15、i m ita 2ti on of availab le coal b lending p rocesses ,a new p rocess of coal b lending com b ined w ith size classifica 2ti on of coal w as p u t fo r w ard ,and its p rinci p le ,flow sheet and a key techno logy w ere in troduced .T h isnew p rocess can ob tain tw o p roducts :the fine coal b len

16、ding fuel and the granu lar coal b lending fuel.(下转第2396页9932第3期动力工程小;(5在实验范围内(X J =00.9,随着X J的增大,水平烟道入口的烟气速度偏差减小。参考文献:1姜义道,李永兴,刘明仁.四角切圆大容量电站锅炉烟气参数场偏置问题的研究J .动力工程,1994,14(5:1621.2窦文宇.四角切向燃烧锅炉反切燃烧方式的试验研究与数值模拟D .西安:西安交通大学能源与动力工程学院,2000.3周月桂.大容量四角切向燃烧锅炉烟气偏差的试验研究与数值模拟D .西安:西安交通大学能源与动力工程学院,1999.Con trad

17、isti nction of Cold M odel i ng Tests and HotM odel i ngTest for Ga s Flow i n T -F ired FurnaceZH OU Q u 2lan 1,D OU W en 2y u 2,X U T ong 2m o 1,H U I S h i 2en1(1.X ian J iao tong U n iv .,X ian 710049Ch ina ;2.Cen ter of Bo iler and P ressu re V essel In sp ecti onand R esearch ,B eijing 100013C

18、h ina Abstract :T he flow characteristics in T 2fired fu rnace is studied by co ld m odeling test and ho t m odeling test .Som e conclu si on s are draw n as :diam eter of actual tangen tial circle in ho t conditi on is larger than that of co ld conditi on ;m om en t of m om en tum flux of gas flow

19、in fu rnce decreases along heigh t of fu rnace ,and decreases faster in ho t conditi on than in co ld conditi on ;oppo sing tangen tial circle of p ri m ary air m ay effectively decrease m om en t of m om en tum flux in fu rnace and obvi ou sly alienate to residual ro tati on at ex it of fu rnace .F

20、 igs 8,tab le 1and refs 3.Key words :bo iler ;gas flow ;oppo sing tangen tial circle ;m odeling test (上接第2415页Research on D istr ibuted Network System for On -L i ne M on itor i ngand Fault D i agnosis i n the Steam Turb i ne Genera tor SetsZH A N G Z hou 2suo ,L I F u 2ca i ,X U Y ong 2g ang ,Z I Y

21、 an 2y ang ,H E Z heng 2j ia(Schoof of M echan ical Engrg .,X ian J iao tong U n iv .,X ian 710049,Ch ina Abstract :W e have researched and developed a distribu ted netw o rk system fo r on 2line m on ito ring and fau lt diagno sis .It has been app lied on fou r steam tu rb ine sets of L anzhou X igu ther m oelectricity p lan t ,and has p layed an i m po rtan t part in runn ing