电厂动力配煤技术讲座

2009年度江苏省并网电厂锅炉专业技术监督研讨会电厂动力配煤技术讲座浙江大学刘建忠2009年8月18日

讲课内容浙江大学和热能工程研究所简介我国能源概括(煤炭供销、分布等)电厂配煤意义、目的(为什么？)国内外动力配煤发展和现状电厂配煤介绍(分类、原则、方法等)配煤典型技术和实例浙江大学概括浙江大学是国家教育部直属的全国重点大学，前身求是书院成立于1897年，为中国人自己创办最早的高等学府之一。20世纪50年代初期在全国高等院校调整时，曾被分为多所单科性学校，其中在杭的四所学校，即浙江大学、杭州大学、浙江农业大学、浙江医科大学于1998年9月重新合并，组建为今日的浙江大学。经过一百多年的建设与发展，学校已成为一所基础坚实、实力雄厚，特色鲜明，居于国内一流水平，在国际上有较大影响的研究型、综合型大学，是首批进入国家“211工程”和“985计划”建设的若干所重点大学之一。浙江大学校区玉泉校区(1700余亩)西溪校区(684亩)华家池校区(1484亩)湖滨校区(144亩)之江校区(650亩)紫金港校区(6000余亩)浙江大学学生数量组成2008年招收本科生5327人，研究生6116人不含专业硕士研究生9084在校留学生数为1966人全校在职教职工8434人，其中专任教师3570人，拥有博士学位的教师比例为64.1%。两院院士：26人浙江大学教职工数量组成浙江大学财务和科研收入学校全年财务总收入45.53亿元，六家附属医院全年业务总收入50.7亿元全年接受社会各界捐赠款金额7004万元近5年科研经费(高校第二)近5年科技论文(高校第一)浙江大学热能工程研究所前身浙江大学燃烧与传热教研室能源清洁利用国家重点实验室国家水煤浆工程技术研究中心燃烧技术研究所二噁英实验室(列入联合国环保署全球持久性有机污染物监测和分析实验室目录)浙江大学—瑞典皇家工学院清洁能源联合研究中心浙江大学—法国液化空气集团富氧燃烧联合实验室浙江大学—英国利兹大学可持续能源国际研究中心浙江大学—普林斯顿大学氢能联合研究中心http://单位概括工程热物理学科的国家重点学科点国家

211工程首批重点建设学科点国家首批博士点及硕士点授权单位,建有博士后流动站热能工程研究所

连年被评为浙江大学工科十强研究所之首浙江省劳动模范集体（2次），浙江省先进党支部，浙江省高校先进基层党支部等荣誉称号，多次受到浙江大学及上级单位表彰。实验室研究方向(1)高效低污染流化床燃烧技术(2)电站煤粉锅炉低污染和强化燃烧技术

(3)新型代油燃料煤浆的燃烧与气化技术(4)城市垃圾和废弃物资源化焚烧技术(5)煤与生物质的蒸汽煤气共生热电联产技术(6)催化洁净燃烧与优化配煤技术

(7)烟气除尘脱硫脱硝技术(8)多相流动理论与计算机辅助数值试验技术(9)煤炭及灰渣的综合利用(10)锅炉计算机专家系统研究人员教学科研人员50人工程院院士1人教授、研究员26人长江学者奖励计划特聘教授4人副教授及高工12人在读博士生135人在读硕士生125人

学科带头人岑可法：中国工程院院士中国工程热物理学会副理事长等国家级有突出贡献的中青年专家全国五一劳动奖章获得者全国先进科技工作者全国优秀教师国家技术发明二等奖： 2

项国家自然科学二等奖1项国家科技进步二等奖： 4

项省部委级科技进步一等奖： 8

项二等奖： 7

项三等奖： 4

项

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项获奖试验台和仪器设备浙江大学热能所拥有大型试验台架22座，进口与国产大型精密仪器20余台。美国B&W公司合作3.5MW大型煤粉悬浮燃烧试验台

讲课内容浙江大学和热能工程研究所简介我国能源概括(煤炭供销、分布等)电厂配煤意义、目的(为什么？)国内外动力配煤发展和现状电厂配煤介绍(分类、原则、方法等)配煤典型技术和实例2006年中国和世界能源消费构成能源消费量煤炭石油天然气水电核电23.7亿吨3.2556亿立方米4167亿千瓦时543亿千瓦时世界能源消费构成中国能源消费构成剩余可采储量与可用年限煤(GT)石油(GT)天然气(GM3)已探明储量中国204.02.42220世界1043.86137.3141000可用年限中国8513.338(32*)世界2304561中国2006年产量2.40.1858.6(70.1)3.9中国剩余可采储量为2006年数据；*：2007年数据2000-2007中国原煤产量在一次能源中煤炭比例仍在上升中国原煤和发电装机增长近年来中国电源结构变化情况

2002-2006年全国供电量情况目前中国人均电量消费水平远低于世界平均水平，2006年仅为2149千瓦时，相当于美国1947年、日本1965年、法国1966年的水平。2007年世界发电量前4名：美国43800-44000亿度；中国大陆32559亿度；日本11800-12000亿度；俄罗斯10160亿度世界发电量及人均排行—2005排行国家发电量占世界比例%人均1美国4239023.3142982中国2475013.618973曰本113406.288564俄罗斯95205.266595印度67903.76206德国61903.4134577加拿大59403.3185518法国57503.294799巴西40502.2217810英国39902.26633世界1818401002723发电量：亿千瓦时（TWh）；人均：千瓦时(KWh)煤炭全世界61.95亿吨，中国占38.42%我国能源结构和消费特点1能源资源总量多，但人均能源资源占有量少，人均消费不足，大大低于世界平均水平

人均煤炭探明储量相当于世界平均水平的50％，人均石油可采储量为世界平均值的10％2能源消费结构不合理，仍以煤为主，洁净能源比例，如气、核能很低。

煤炭占我国一次能源消费的70％，全国直接燃烧煤炭占总煤耗量的84％3能源资源的生产和布局不协调，北煤南运，西电东送，西气东输将是长期的格局

我国煤炭资源的64％集中在华北地区，水电资源约70％集中在西南地区，能源消耗地则分布在东部经济较发达地区我国铁路运煤概括2008年全国铁路运输货运总量为32.9亿吨左右，其中煤炭为16.9亿吨根据近10年统计，铁路运煤占煤炭产量的55.25%同期铁路煤炭运输增加低于同期煤炭产量增长幅度。4煤炭品质低，洗选率低，电厂用煤低质化是一种趋势！

讲课内容浙江大学和热能工程研究所简介我国能源概括(煤炭供销、分布等)电厂配煤意义、目的(为什么？)国内外动力配煤发展和现状电厂配煤介绍(分类、原则、方法等)配煤典型技术和实例煤种变化对电厂锅炉影响燃烧不稳定，易熄火，助燃油量增加，影响机组安全性和发电经济性燃料特性改变造成炉内结渣、受热面腐蚀、积灰严重化影响制粉系统出力、锅炉负荷火焰中心变化，锅炉蒸汽参数受影响煤灰特性变化加剧磨损，造成四管爆裂国内火电厂的煤源众多混杂，锅炉实际运行中的燃煤特性往往与设计煤种的煤质指标差距很大，造成锅炉炉型结构与煤质特性不匹配，严重影响锅炉的安全经济运行。我国电煤现状1987年西安热工研究院对40家100MW以上机组进行调查，发现有70％机组使用煤种与设计煤种不符；近年哈成套所对全国128个主力火电厂调查也发现了很多电厂燃用非设计煤种，绝大多数电厂是掺烧多种煤；江苏谏壁电厂燃用过60～70个矿点来煤，电厂燃用多种牌号的煤已成为普遍现象；统配煤约占60，其余40为自购煤，使煤源不确定因素大大增加。北仑电厂1号“3.10”事故1993年3月10日化学—物理综合爆炸浙江大学、浙江省电力试验研究所

热能工程研究所、固体力学研究所、结构工程研究所、材料力学教研室、化工机械研究所、测试中心600MW锅炉事故大块结渣和渣量锅炉内的渣量，简化后堆积：20m×10m×5m事故后锅炉内各种渣型配煤掺烧的作用(1)提高劣质煤的利用率，降低燃料成本因优质煤的储量日渐逐减少，火力发电用煤劣质化是一种趋势。劣质煤在燃烧时易出现燃烧不稳及结渣、积灰、腐蚀、影响制粉系统、增加电耗等问题，通过掺入部分优质煤可避免或减轻这些问题；而对燃用优质煤的电厂，也可掺入部分劣质煤，降低燃料和发电成本。(2)解决锅炉受热面结渣等问题对由煤中矿物质引起的锅炉受热面结渣、积灰、腐蚀、磨损等问题，可通过配煤来改变煤质加以解决。(3)减少锅炉污染排放可通过配煤来降低入炉煤的含硫量及排放水平，从而避免安装脱硫设备的巨大投入或完全燃用低硫煤时高的燃料成本。

(4)扩大购煤主动权，拓宽锅炉燃煤范围具有一定煤质特性的煤可通过选择不同种、不同数量的煤混配而成，从而使电厂不再完全依赖于某一种类煤。(5)解决影响汽水侧工质吸热问题对一定的锅炉，不同特性煤燃烧时的炉膛温度、烟气量等不同，进而影响汽水侧工质的吸热。因此汽水侧汽温偏低、喷水量过大等问题，不一定要进行设备改造，可通过配煤来调节煤质特性在一定程度上加以解决。(6)其他方面诸如水力除灰系统的结垢及生成灰分的活性等问题，也可通过配煤加以控制。

讲课内容浙江大学和热能工程研究所简介我国能源概括(煤炭供销、分布等)电厂配煤意义、目的(为什么？)国内外动力配煤发展和现状电厂配煤介绍(分类、原则、方法等)配煤典型技术和实例美国配煤技术发展国外动力配煤主要在目的、用户、煤质方面与我们有较大差异，研究较早的有美国、日本、英国、西班牙、荷兰和加拿大等。七十年代美国环保署出台火电厂SO2排放新规定，原设计燃用美国东部高硫煤的电厂相继采用混煤技术，通过高硫煤与西部低硫煤掺混，达到降低硫排放目的分二个阶段：1)七十至八十年代，混煤脱硫特性及配煤方式研究；2)九十年代，美国电力研究院(EPRI)、NorthernStatesPowerCompany等进行混煤特性对电厂设备运行安全性和经济性影响研究，主要是结渣特性方面研究Labadie电厂掺混煤种比例分析煤种发热量(Btu)硫分(%)水分(%)Burningstar4107252.8313.48EnergyFuels104750.3512.33美国Missouri空气质量法：燃煤电厂SO2排放标准4.8lbsSO2/106BTu。求解即可得到Burningstar4煤P1=89.6%；EnergyFuels煤P2=10.4%，按此配煤就能满足锅炉燃烧排放要求。混煤硫排放加权平均法则：德国配煤掺烧发展和现状德国电厂配煤燃烧始于20世纪70年代初，主要在褐煤与烟煤配合燃烧方面。一些燃烧褐煤的电厂因煤质变化偏离设计指标，电厂无法满负荷运行，因而将褐煤与烟煤配烧，通过配烧来提高低热值褐煤的利用价值。Ptolemosis和Aliveri电厂的运行表明，在褐煤掺烧烟煤，除能满负荷运行外，还提高了燃烧稳定性、飞灰含碳降低、出口烟温下降的效果近年德国对配煤的着火和燃烧特性、可磨性、燃烧室和燃烧器设计以及配煤设备进行了比较深入的研究，并对燃用配煤电站的初期投资和运行成本进行了分析

日本配煤掺烧发展和现状利用发热量高的无烟煤等低挥发分煤，因而出现了煤粉锅炉中配烧无烟煤和石油焦等的低挥发分燃烧倾向。三菱重工开发了能烧各种煤的100万千瓦的超临界变压锅炉，运行情况良好。近年来针对配烧不同煤种时出现的排放污染物进行深入研究

其他国家配煤情况英国利用配煤技术来控制燃煤的灰分含量在17%以下。西班牙的劣质煤储量较多，为充分利用这些煤，采用高、低挥发分煤配煤燃烧，配煤后Var在12%～16%之间，含灰量控制在45%以下。加拿大研究了用配煤的方法调节煤的燃烧及飞灰特性。为降低飞灰中的可燃物，掺配活性强的高挥发份煤以强化燃烧。澳大利亚是世界主要煤炭出口国家，煤的品种多、煤质好，为满足煤炭进口国对煤质的要求，主要在港口进行配煤。目前由于燃料结构的变化，燃煤比例较低，且主要燃用优质煤先进实用的配煤专家系统国外配煤主要对象是电厂用煤，并开发电厂优化配煤专家系统，如美国Praxic公司于20世纪90年代中期开发的电厂优化配煤专家系统（CBAS）已经用于美国和加拿大的部分电厂。美国宾夕法尼亚电厂在使用CBAS系统后，一改往日只使用固定煤种的情况，采用多煤种的配煤燃烧，仅此一项每年可节约200万美元。美国肯塔基州电厂在使用了CBAS系统后，通过配煤燃烧，增加了廉价煤的使用量，降低了发电成本，同时降低了NOX和SO2的排放，全年总计节约100万美元瑞士ABB公司也开发了电厂配煤专家系统(CoalQualityExpert）。配煤结渣特性的非线性关系1993年Barnes在文章中指出：不结渣的煤种与结渣倾向较高的英国动力煤进行掺混，并不能减轻混煤的结渣趋势；1990年Douglas在文章中指出：两种弱结渣的煤混烧后有可能会引起炉内结渣。广州珠江发电厂混煤着火性能好于2种单煤大同煤掺混30%时，着火性能最好；神木原煤燃尽性能最好增加大同煤对结渣有减缓作用，但比列达到50%时反而恶化，再进一步提高到70%以上，又有明显改善。我国动力配煤发展情况国内在20世纪70年代末80年代初，最先在煤炭流通领域中进行动力配煤，如各地燃料公司(上海、天津、沈阳等)90年代开始在电力系统个别电厂进行配煤掺烧试验，进入21世纪，随着煤炭供应紧张，在许多电厂开始普遍推广(广东、浙江、江苏、安徽等)进行配煤燃烧研究的科研单位：西安热工研究院、浙江大学、华中科技大学、北京煤炭研究分院等(西安热工院针对电厂，北京煤炭院针对工业锅炉)多元优化配煤技术路线筛分中档煤块煤末煤破碎课题六动力配煤各类锅炉课题二抛煤机炉课题一煤粉锅炉课题三链条炉课题四脱硫除尘制粉型煤原煤用户反馈炉前：燃料优质化炉中：高效燃烧新技术炉后：烟气净化动力配煤及优质化集成技术路线网络图洗选形成以动力配煤为主、集煤炭洗选、筛分、型煤等技术为一体的区域型动力商品煤优质化加工集成技术我国目前电厂配煤技术缺陷同国外配煤比较，差距主要体现在：电站的混煤还停留在简单的混合应用水平上，还形成科学的、系统的针对电站锅炉炉型特点和煤质特点的优化配煤专家系统。其次，配煤目标单一，没有综合考虑燃烧特性、结渣特性、可磨性等多种指标之间的相互关系和制约。配煤应用还简单地停留在被动配煤状态上，即为了适应锅炉燃烧特性而被动地配制适应煤质的混煤；主动混煤即为了降低燃煤成本、提高锅炉安全经济性而进行的“经济”配煤。

讲课内容浙江大学和热能工程研究所简介我国能源概括(煤炭供销、分布等)电厂配煤意义、目的(为什么？)国内外动力配煤发展和现状电厂配煤介绍(分类、原则、方法等)配煤典型技术和实例将若干不同种类、不同性质的燃煤按一定比例掺配加工而形成的混合煤配煤理论的研究基石是要掌握混煤特性与各组成单煤性质之间的关系至今对锅炉燃烧混合煤时的配制问题还没有什么系统的理论，各电厂在配煤时依据的主要是各自的经验，这种做法存在着很大的盲目性电厂动力配煤掺混方法掺混要求：同煤种混烧时，为了不致因煤种波动而影响到燃烧的稳定性和经济性，混合均匀是首要条件。国内外采用的混煤主要方式有：仓混式、床(库)混式、带混式及炉内直接混合方式。(1)仓混式混煤系统将不同煤种在混煤仓内混合。混煤仓一般采用多室结构，不同煤储存在不同室内，按比例取出混合。仓混式占地面积小，混煤简单，方便，扬尘少，噪音低。但由于混煤量少，不适合于大容量电厂。

(2)床混式混煤系统这种方式混煤在煤场进行。将不同的煤按一定的方式分层堆放在一起，然后由取煤机纵向取煤，此时堆放的层数决定了混煤的均匀性。煤堆的堆放方式常见的有三种：a.人字形分层堆放；b.分堆组合堆放；c.人字形分堆组合堆放。这三种方式混煤的均匀性从a到c越来越好。床混式混煤系统方式简单，不需要特殊的设备，均匀性好，可长时间大量混煤。对于容量大、煤种较固定的电厂，这种方式通常是较有效、较经济的选择。缺点是对煤质变化的反应能力差，必须准确的掌握来煤质量，以便改变煤层中的煤种和比例。

(3)带混式混煤系统这种方式混煤是在输送带上进行。将煤从不同两个或多个煤堆上按比例取出置于一条输送带上，这种方式的突出优点是煤质易调节，当煤质变化时，只要调节从不同煤堆的取煤比例，就可以调节混煤的煤质。其缺点是系统较为复杂，需要多套的取煤系统和较多的输送皮带。以上这几种混煤方式，往往会带来由于混煤中某一原煤煤质的问题而影响配风、制粉系统及所有运行磨煤机的出力，从而严重影响机组的出力。(4)炉内直接混合方式将不同煤按一定比例从炉膛的不同位置送入。各煤种在炉膛内充分混合燃烧，以改善锅炉的运行特性。此方式具有灵活的配煤机制，可以根据需要随时调整锅炉的配煤比例，还可以最大程度的减少应某一原煤的煤质问题对机组出力的影响。如从W型炉膛中将烟煤从下部一次风口送入，而将无烟煤从上部温度较高的区域送入，改善无烟煤的着火条件，保证无烟煤的充分燃烧和燃尽。四角切圆型锅炉根据煤质特性及锅炉特点，沿燃烧器不同层分布送入不同煤种，提高了煤种的选择性。采用此方法除对设备有要求外，需要对配煤与锅炉的适应性作更深入的研究和较高的运行管理水平。

配煤掺烧应考虑的煤质特性指标一、煤的燃烧特性二、煤的结渣及灰特性三、煤的可磨性四、污染物排放特性一、煤的燃烧特性配煤掺烧的首要原则是保证煤种掺烧过程中的燃烧性能，即混煤在锅炉内燃烧的稳定性；反映煤种燃烧特性主要是着火性能和燃烬性能；煤种的发热量、挥发分和水分是影响燃烧特性最主要的指标。

发热量发热量表征了煤炭在作为燃料使用时的价值，是煤炭最重要的指标。若在设计高发热量煤的锅炉上燃用低发热量煤，不仅会带来供粉困难，排烟损失增大，引风机容量不足等问题，还影响燃烧的稳定性；若在设计低发热量煤的锅炉上燃用高发热量的煤，亦会影响燃烧的稳定性，易引起燃烧区域结渣、烧毁喷口等。因此切不可认为高发热量的煤适合一切锅炉的燃烧。配煤时，对原设计高发热量煤的锅炉，混煤热值不应偏离设计值过多。而原设计低发热量煤的锅炉，则允许偏离设计值多些，偏离程度与挥发分含量有关。一般建议配煤后发热量与设计值偏差不大于300-500大卡。单煤和混煤发热量关系煤

样平混煤80:2060:4040:60俄煤加权平均发热量(kJ/kg)2158022108226362316424220实测发热量(kJ/kg)2158022320226802323024220煤

样平混煤80:2060:4040:60澳煤加权平均发热量(kJ/kg)2158022620236602470026780实测发热量(kJ/kg)2158022830237002477026780有研究表明：混煤实测发热量要比按加权平均计算值大

挥发分煤的挥发分是表征煤的着火、燃烧特性的重要指标之一。它直接影响到着火稳定性、着火速度和燃烧产物的火焰形状。混煤与单一煤相比，其挥发分初析温度与其中性能较优的那种煤更接近，掺烧时是高挥发分煤先析出挥发分，煤的着火及燃烬性能差别较大的煤种不宜掺配，如煤的挥发分含量相差悬殊的煤种(Vad大于35%或小于20%)不宜掺配，否则会发生“抢风”现象，造成锅炉飞灰含炭量升高，甚至发生燃烧不稳。从挥发分角度最好采用炉内掺混燃烧方法。可以根据各煤种的实际情况对磨煤机出口温度进行设定，或独立进行设计，可以保证相对独立的火炬的着火稳定性。

煤

样平混煤80:2060:4040:6020:80俄煤加权平均挥发分(％)26.7927.6528.5129.3730.2331.09实测挥发分(％)26.7927.3028.0028.9229.8031.09煤

样平混煤80:2060:4040:6020:80澳煤加权平均挥发分(％)26.7926.49426.19825.90225.60625.31实测挥发分(％)26.7926.4425.6125.4925.2025.31有研究表明：混煤实际挥发分要小于按单煤加权平均计算的挥发分。一般来说对于高挥发分的煤种可以按经验公式：100－Vad×100来确定磨煤机出口的风粉混合温度。

单煤和混煤挥发分关系水分水分是煤的固有成分，它的存在使煤中可燃物质含量相对减少。水分含量过高，会使煤着火困难，降低炉膛温度，增加不完全燃烧热损失。水分增加会使烟气中酸露点提高，易造成低温腐蚀还容易因煤炭水分较高而导致输煤系统的阻塞、煤斗的搭桥、制粉系统的出力下降、煤粉管道的粘积，以及燃烧器出口煤粉气流着火滞后等一系列的问题。二、煤的结渣及灰特性结渣：指在受热面壁上熔化了的灰沉积物的积聚，与灰成分、熔融温度、粘度及壁面温度有关。（炉膛、过热器、再热器）不能用吹灰器清除。积灰：指温度低于灰熔点时灰沉积物在受热面上的积聚，多发生在锅炉对流受热面上。（过热器、再热器、省煤器、空预器）能用吹灰器清除。冷灰斗积灰水冷壁结渣水煤浆和重油燃烧结渣灰熔点在锅炉设计中，大多采用软化温度ST作为灰的熔点。易熔1160℃以下中等熔融1160℃～1350℃

难熔1350℃～1500℃

不熔1500℃以上煤灰熔融性一般采用国际标准试验方法――角锥法主要几种结渣预测方法各类判别指数轻微结渣中等结渣严重结渣相对置信度％软化温度ST>1350℃1350℃～1260℃<1260℃83硅铝比

<1.871.87～2.65>2.6561硅比SP>78.878.8～66.1<66.167碱酸比B/A<0.2060.206～0.4>0.469结渣指数Rs<0.60.6～2.6>2.6/沾污指数Rf<0.20.2～1.0>1.0/综合指数R≤1.501.5<R<1.75中偏轻1.75<R<2.25中等2.25<R<2.50中偏重>2.5088单煤与混煤结渣特性混煤结渣特性较复杂，有时呈非线性规律，混煤结渣特性与混配比例和灰成分有较大关系一般通过实验对单煤和不同比例的混煤进行结渣特性研究，得出配煤规律一般用软化温度DT作为判断依据，越高越好。根据锅炉热负荷设计要求，一般建议≥1300-1350℃沾污特性

有多种分类方法：锅炉受热面积灰按其沉积层的机械强度分为松散性积灰和粘结性积灰。高温粘结性积灰（沾污）和低温积灰；碱金属化合物型沾污、钙化物型沾污和硅化物型沾污等。主要与碱金属化合物含量有关，如钠、钾等沾污特性对锅炉的影响要比结渣对锅炉影响轻。主要影响传热效果，一般能用吹灰器吹掉。

积灰结渣一般定义三种类型A.低温积灰多发生在低温区的省煤器和空预器上，与管子表面酸和或水蒸汽凝结有关。一类是由于酸腐蚀所产生，二类是喷撞到管子上的飞灰，三类是酸与飞灰中的铁、钠、钙等反应生成的硫酸盐。B.高温粘结性积灰一般发生在对流受热面上，有一定的粘结性，一定温度，与煤种有很大关系。C.熔融性结渣烟气中携带熔化或粘性很强的灰粒，在熔渣上积聚。飞灰特性磨损影响灰磨损的灰自身因素方面大致可以分为灰粒特性和灰成份特性两类。影响磨损的灰粒特性主要有灰粒的粒径、硬度、颗粒形状。灰粒越大，磨损越严重；硬度越高，磨损越严重；具有锐利棱角的灰粒比球形灰颗粒磨损严重。影响灰磨损的灰成份特性的因素是各种氧化物。

比电阻飞灰的电阻率是指单位面积单位厚度的飞灰的电阻，称为比电阻。飞灰比电阻值的高低直接影响到电除尘的除尘效率和运行的稳定性。金属管壁受飞灰冲蚀磨损近似计算1973年锅炉热力计算标准推荐管壁最大磨损量计算公式：a—烟气中飞灰磨损系数；M—管材的抗磨系数；—飞灰浓度；k和k—飞灰浓度场和烟气速度场不均匀系数；g—管束间最窄截面上的烟速；

kD—锅炉设计负荷下烟气速度。六种氧化物的莫氏硬度氧化物SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgO莫氏硬度795.8644飞灰的平均莫氏硬度计算：Xi—灰粒中各化学成份的百分含量；Hi—对应Xi的莫氏硬度。三、煤的可磨性煤的可磨性系数常称可磨度。是煤炭的一项特性指标，表征了煤炭被磨制成粉的难易程度。测定可磨性系数的目的在于：电厂运行时，利用它能估计磨煤机的实际出力、电耗以及制粉设备的磨损情况；在设计电厂时，根据它来选择磨煤机的型式，计算磨煤机的出力和电耗。美国所袭用的可磨性系数测定和表达，是哈氏可磨指数HGI。HGI愈大的煤，亦即愈易磨的煤。可磨系数与磨煤电耗HGI：准混煤66，平三煤61磨煤机磨制平三煤的电流比磨制准混煤的高了5A左右

在配煤掺烧时，哈氏可磨系数HGI加权平均值宜控制在50以上，单一煤种的哈氏可磨系数HGI宜控制在45以上。四、污染物排放特性

配煤掺烧对污染物排放的影响主要考虑烟尘、二氧化硫和氮氧化物。目前锅炉电除尘效率较高，常用煤种配煤掺烧时，都能达到排放标准。如果煤灰的比电阻过高将会影响电除尘的效率，煤灰的比电阻加权平均值一般应控制在1×1012Ω.cm以下。二氧化硫排放主要与煤种的含硫量相关，配煤掺烧加权平均含硫量应尽量控制在设计值以下。氮氧化物排放与煤种的挥发分和含氮量相关，挥发分高而含氮量低的煤种，氮氧化物排放相对较低，应在配煤掺烧中适当考虑。控制氮氧化物排放的手段主要是采用低氮燃烧技术和进行尾部脱硝。

配煤掺烧实施办法和步骤

配煤是解决锅炉与煤质相适应的行之有效的手段，但必须对单煤和混煤的特性及它们与燃烧系统、锅炉结构以及机炉安全经济运行的适应性进行系统研究，才能达到预期目的和效果。配煤掺烧步骤：1)单煤、混煤特性分析；2)确定最佳配比；3)锅炉实施应用单煤特性混煤特性最佳比例锅炉应用配煤专家系统实验分析实炉测试掺混方法电厂配煤掺烧步骤电厂配煤掺烧注意问题配煤工作要做好以下几个要点：(1)入厂煤起卸前严格规范取样、化验、分析。(2)入厂煤进入干煤棚后严格分类堆放和详细的煤场分布图，可应用电脑制作三维图象。(3)入炉煤的掺配比例的确定计算，掺配煤种试样的分析，煤种燃烧特性的确定。(4)运行方式的应用，确定合适的掺配流程。(5)锅炉燃烧和汽水侧温度情况，制粉系统、除灰系统运行情况的反馈。(6)锅炉未完全燃烧的定量分析、反馈。

讲课内容浙江大学和热能工程研究所简介我国能源概括(煤炭供销、分布等)电厂配煤意义、目的(为什么？)国内外动力配煤发展和现状电厂配煤介绍(分类、原则、方法等)配煤典型技术和实例多元优化动力配煤技术课题的意义和必要性

目前煤炭在实际使用中存在着下列问题：煤炭热能利用率低。工业锅炉效率仅为60%-65%。主要原因是由于燃煤来源渠道多、煤种杂、质量不稳定，偏离锅炉等燃烧设备的设计煤种造成煤炭燃用设备安全性、可靠性低。据统计，由于锅炉着火、燃烧、结渣、磨损及腐蚀等问题引起的锅炉事故占总事故的40%以上燃煤污染物排放严重。煤炭燃烧时产生SO2、NOx、烟尘及其它有害物质。包括工业炉窑SO2、烟尘排放量分别为1947万吨和1832万吨，占当年全国总排放量的80%和74%。成为主要的大气污染源

★国家八五科技攻关项目：—催化洁净燃烧及优化配煤技术研究(编号:85-202-20-01)★国家高技术产业化示范项目：—洁净煤添加剂产业化示范工程(国家计委计高技[1999]1305号文件)★浙江省重大科技攻关项目:—煤的催化洁净燃烧及产业化应用（编号:962101081）★浙江省重点工程和煤炭部示范工程:—杭州煤场建设技术来源1.实现多指标配煤，既可用工业分析和元素分析，又可用燃烧、污染、结渣等特性指标进行配煤2.实现多煤种配煤，可从几十种煤中选择3-4种按用户要求配制3.实现洁净配煤，在配煤过程中加入催化洁净添加剂，实现高效低污染燃烧4.用神经网络等非线性理论进行优化配煤，提出配煤灰熔点等特性呈非线性规律5.实现配煤专家管理，建立多元优化洁净配煤计算机专家系统，使配煤生产达到先进的在线检测和自动控制水平技术特点三大关键技术问题1、动力配煤特性的非线性规律问题2、多煤种多目标动力配煤的最优化问题3、多元优化洁净配煤专家系统的人工智能问题多元优化创新性研究成果之一

——发现配煤灰熔点等特性呈非线性规律，用神经网络等非线性理论描述配煤的非线性过程，在非线性优化寻优中，采用离散优化方法进行优化配煤，具有自学习、优化积累功能，受训样本越大配煤精度越高。人工神经网络在动力配煤中的应用1、煤灰软化温度的直接辨识模型；2、对混煤的发热量、挥发分、水分、灰分等煤质指标建立了神经网络预测模型；3、基于工业分析数据的预测煤元素分析的神经网络模型回归公式和BP神经网络对煤灰熔点预测效果比较

回归公式BP神经网络

△:训练样本●:受验样本由煤种工业分析数据预测氧元素含量经验公式模型预测效果

神经网络模型预测效果图中●△分别表示训练样本和受验样本；

实现多煤种和多指标配煤，可从几十种煤中选择３-４种按用户要求配制，既可用热值、挥发份、灰份、水份、含硫量等指标进行配煤，又可用“着火特性”、“燃烬特性”、“结渣特性”和“硫排放特性”等指标进行配煤。多元优化创新性研究成果之二非线性多元优化动力配煤数学模型非线性优化动力配煤数学模型多元优化配煤模型可完成的目标杭州配煤场所用原煤数据线性优化与非线性优化求解结果比较多元优化创新性研究成果之三基于配煤特性的非线性规律，采用人工神经网络和模糊数学等非线性数学原理，建立了多元优化洁净配煤计算机专家系统，能完成配煤目标的输入、单煤种类的选择、配煤比例的判断、混煤性质的预测、配煤设计的运行、最小成本的确定、仓库储存的管理等，使配煤生产达到先进的在线检测和自动控制水平。

多元优化洁净配煤专家系统的功能模块

知识库模块（规则基）推理控制模块学习模块综合数据库，即全局黑板解释模块输入输出模块电厂优化配煤专家系统开发的主要功能

煤场优化管理优化配煤方案的决策配煤生产在线监测风粉系统优化运行诊断电厂煤场管理、配煤生产信息的网络通讯杭州煤场规模吞吐量：300万吨配煤：80万吨添加剂：5万吨专家系统的功能选择优化配煤专家系统在杭州煤场的集中控制室中承担着优化配煤、煤场管理、销售管理以及在线检测的任务单煤数据库界面可以对煤场来煤进行登记历史单煤数据库可以对全国的煤种进行登记专家系统对配煤特性的多目标要求进行设置专家系统对多种掺配煤种进行选择可依据煤质特性和燃烧特性对配煤方案进行查询，对各方案均给出总评煤场的管理煤场销售登记销售查询功能可以对煤场燃煤销售记录进行查询专家系统在原煤炭部重点工程——杭州煤场的集控室中承担着优化配煤、添加剂配制、煤场管理、销售管理、在线检测及自动控制等多项功能杭州煤场生产流程优化配煤生产过程煤质在线监测设备选型具有国内领先的计算机自动控制优化配煤工艺设计有微机核子称计量，快速灰分测定仪、自动水分测定仪、挥发分测定设备、仓库测硫仪、自动量热仪等先进仪器，可以对来煤质量和混煤质量进行在线检测，保证混煤的质量。目前煤场已留有射线灰分在线检测接口。举一个例：多种单煤的收到基分析数据配煤目标配煤方案混煤分析数据混煤质量与优化配煤专家系统的计算结果的最大误差不超过3%，配煤系统运行正常，满足生产要求相关成果获奖1999年教育部科技进步二等奖催化洁净燃烧及优化配煤技术研究2000年浙江省科技进步一等奖煤的优化配制、催化洁净燃烧及产业化应用2001年国家科技进步二等奖煤的优化配置、催化洁净燃烧及产业化应用广东云浮发电厂配煤燃烧特性实验研究

配煤指标要求

300MW机组：低位发热值18MJ/Kg~20MJ/Kg，空气干燥基挥发份7～9％，空气干燥基全硫≦1％，灰软化温度T2>1500℃。

200MW机组：低位发热值16.5MJ/Kg~18.5MJ/Kg，空气干燥基挥发份7.5～9％，空气干燥基全硫≦1％，灰软化温度T2>1500℃。经过浙江大学多元优化动力配煤专家系统软件的分析计算，共有11种两组分的配煤方案符合上述配煤目标。11种配煤的着火特性都较差，燃尽特性一般，结渣程度轻微。15种煤40个工况试验，确定最佳配比。

配煤着火燃尽和结渣特性预测结果

序号原煤代号1原煤代号2代号1的比例代号2的比例灰熔点着火指数着火特性评价燃尽指数燃尽特性评价结渣指数结渣特性评价配煤100050010653515000.57较差66.2一般0.84轻微配煤200080006703015800.