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1、华中科技大学硕士学位论文2100t/h锅炉混煤燃烧优化运行调整的试验研究姓名：何望飞申请学位级别：硕士专业：动力工程指导教师：陈刚20051108华中科技大学硕士学位论文摘要近年来，煤炭资源供应紧张，燃煤电站锅炉很难稳定的燃用设计煤种，煤种多变、照偏离设计煤种对锅炉的安全运行带来许多新阀题，如燃烧稳定性差、结焦、污染物摊放舞窝等。日1；蓼，很多燃煤电厂通过混煤燃烧来解决这些问题。本文针对这一谍题，缩会沙受c 电厂6 6 0 M w 机组锅炉开展混煤燃烧研究。逶过不丽渫覆媒耱按照定魄倒辩魄，使褥混煤媒质接逛设计煤辩特性楚混煤的主要疆憋。本文在大量的调磷、文献阏读分专厅及运孽亍实践的基稿上，认为混
2、煤燃浇实施成功的关键在予掺混媒摹孛的选择以及混煤配比的确定豫个方藤。劳提出了控制入炉煤质与降低s 0 2 撵放二者楣结合的混煤配比确定耨方法。在分析了煤和煤粉燃烧的一般特救的基础上，论文对大型电潞锅炉燃烧调熬与优化方法进彳亍了较为详尽豹分手斥。并依据试验方法，对沙角C 电厂6 6 0 M W 机组锅炉进行混煤燃烧试验研究。在确定混煤煤种为神华烟煤、印尼烟煤盾，以论文提 好的控制入炉煤质与降低s 0 2 排放二赣相缩合确定混煤配沈豹方法，确定了试验混煤飘比为：幸申华煤：印尼煤=9 0：1 0 6 0：4 0。优化试验和运行调整试验结巢袭明：沙角C 电厂三台锅炉按照确定比例(C、基縻上烧印怒煤)混
3、烧神华煤翻翻越爨完全可行，磨煤机出力达到正常出力要求，煤粉细瘦没商嘲曼交纯；掺烧窝尼煤使褥摊烟瀑度上升，稿对单烧专审华煤两言三台锅炉效率平均下降了O 5，藤登印尼煤价折算成标煤价格明显高予其它煤种，搜褥发电成本上涨；掺烧印愆煤对锅炉大都分参数没有大懿影确，N O x 捺放基本不变，德遐s 0 2 持放明显下辩。因此混烧印尼煤在锅炉遮抒的经济性、安全性方两，郡不具有优势，但是对污染排放控制有好处。试验还得到了其它一些关于沙角c 电厂6 6 0 M w 机缀锅炉混煤燃烧瓣运彳亍影响的一浆结论，这黛结论为今后锅炉燃烧优化的可行性、安全性及经济牲提供科学的依据。关键词：燃煤锅炉燃浇优化混煤燃烧配比华中
4、科技大学硕士学位论文A b s t r a c tI n 像er e c e n ty e a r s，a ls u p p l yc O m e st Ob ei n s 越蕊c i e n t A 砖t h ec o a l m b u s t i o np 重a n tb l o i l e rc a n n o lc 0 I n b u s tt h ec o a lu n d e rd e s i g n!隐ev a r i e yo fc o m b u s t i o nc o a lb r i n g sm a n yn e wp b l e m sw h i 穰i n 髓u
5、e n c et h es e c u r i t yo f b o i l e ro p e r a t i o n S u 曲a sl o ws l 曲至l i t yo fc o m b u s t i o n、e a s yt os l a g、蕊s eo f n a m i n a t i o nr e l e a s ea n ds oo n M a n yp o w e rp i a n t Se x p e c tt os o l v e 像e s ep f o b l e m st h r o u g hb l e|l dc o a lc o m b u s t i o l
6、l。A i m e da tl|l i st o p i e，t h sd i s s e r t 撕o n 掣t su pe x r 主m 翩毫a ls l u d yo 娃b l e n dc o 蠢c o n 南u s 珏o n 雕3 6 6 0 M WU n i tb o i l e r So fS h 萄i a oCP o w c rS t a t i o n T og a i nt h ec o a lw h i c hi sc l O s et od e s i g nk i n do fc o 啦i sl h em 越np u r p o s eo f b l e n dc o
7、 a lc o 瑚白u s t i o nt h f o u 曲b l e n d i n gd i 舷r e n tk n d so fc o a l B a s e do nag r e a td i a lo fi n v e s t i g a t i o n、f e a d i 珏ga n da n a l y s i so fl i t e f a t u r e、o p e f a t i o np r a c t i c e，t h et h e s i sg o tac o n c l u s i o n h a tt h ek e yo fb l e n dc O a lc
8、 o m b u s t i o ni st h ec o 越n ds e l e c t i o na I l dt h ef a t eo fd 瓤-f e r e n tk i n d so fc o a l A n dan e wk i n d0 fH l e t h O dh a sb e e nf a i s e du pi nt h ed i s s e n a t i O n|oc 雌f i mt b er a t eo fd i 嚣o r e n t1(i n d s0 fc o 硪1 nt h en e wm e t h o d，t h ef a t ei sb a s e
9、 do nc e f t a i nc h a r a c t e ro fc o m b u s t i o nc o 越a n d1 0 wr e l e a s e0 fS 0 2 A 鑫e ri n t r o d u c 主n g 氇ec o m m o nc h 氇r 鑫c t e ro f 8 la n dp u l V 盯i z e dc o 砖，o p|i m i z 纽g卵e r a 鲢。藏a l l dc o m b u s t i o 蘸删牡s 溉赫lm e t h o do fl a 蟮e-s 蕊ep o w c rs t a t i 骶b o 瀚h a s 蜘。nd
10、 i s c u s s e d 撅l h ed i s s e n a 垃o n B a s eO nt h i s，b 重e n dc o a lc o m b u s t i o l li n v e s t i g a t 幻挂h a sb e e 飘辨tu po n3 6 6 0 M WU n i tb o i l e f so fs h a j i a oCP o w e rS t a l i o n A f e fs e l e c l i n gt h es h e n h u aC O a la n dI n d o n e s i aC o a la st 摊t e s t
11、l【i 赫dO fc o a l，t h er 戤eo f 船ok 主n d s0 fc o 破h a sb e e nc o 棘f i r m e dt ou s e 搬e 珏e wm e t h o 畦l a i s e du pi nt h ed i s s e 指撕o n 髓er a t eO fS h e n h u aC O a Ia n dI n d o n e s i aC o a li s 蠹o m9 0：l O O6 0：4 0。O 球i m i z n ge x p e r i l I l e n ta n do p e r a t i o na d j H s t m
12、e n ti n d i c a t e：i i sf e a s 协l et ob e n dS 巍e n 轴aC o a la n dk d o n e s i 氇C o a lc o m b u s t i o no n3 6 6 0 M Wu n i tb o i l e r so fS h 萄i a oCP o w e rS t a t i o n；b l e n dc O m 跳s t i o n 如p r e s s e st h eb o i l e fe 掇c i e n e ya b o u tO 5，c O m p a f e dw i t hc o m b u s t
13、耋n gS b e 珏h u aC o a 圭，b m 糟主s e st h ec o s o fp f o d u c i O n M o s lo fp a r a m e t e f sa r en o tc h a n g e da 蠡e 珀l e n dc o m b u s 蝣锻，N 0 xh a sl 黼e 吐a n g e，b 越也ef e l e a s eo fS 0 2f c d u c e so b v i o H s l y S ob l e n dc o m b 珏s l i o nh a sn o 掣e d o m 至n a n c eO ns e 傩r 至t y
14、a n de c o 躺m y B u ti li sl I华中科技大学硕士学位论文g o o dt or c d u c cc o n t a m i n a t i o nr e l e a s e M o r ec o 珏c l u s i o n sa b o u tb l e n dc o a lc o m b u s t i o nt h a ti n f l u e n c e st h eo p e r a t i o nh a V eb e e ng a i n e da f t e fo p t i m i z 血ge x p e“m e n ta n do p e r a
15、 t i o na 国l l s t m e n t C o m b u s t i o na d j u s t m e n la n do p t i m i z i n gf o f3 6 6 0 M wu I l 主tb o i l e r So fs h a j i a ocP o w e rS t a t i o nm a yb a s eo n 也e s ec o n c h l s i o n s lK e yw o r d：C 0 a Ic o m b u s t i o nb o i l e rC o m b u s t i 镰o p t i m i z m gB l e
16、n dc o a lc o m b u s t i o nB l e n dc o a lr a l eI n独创性声明本人声明所璺交瀚学位论文是我个人在导师搔罨下述幸亍的研究工作及取得的磷究成暴。尽我掰知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写避的研究艘果。对本文豹磺究傲爨贡献豹个人翻集体，均已奁文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文侮者躲惘弩飞霸期：和o f 馨f 弼0|i学位论文版权使用授权书零学链论文佟者完全了解学校裔关豫鬣、傻耀学缱论文麴斌怒，霹；学校有权保鬻并向国家有关部门或枫构送交论文麴复印件和电予版，允许论文被黉
17、阅和倦闽。本人授权华中科技大学霹毅涛零学位论文的全部或部分内容编入鸯关数籀库进行捡索，可黻采用影印、缩印鬣孝曩描等复利簪段保存和汇编本学穰论文。傺爨强，在年麓密盛邋瑟零授权书。本论文|i 蓠予不保密口。(请在以上方檐内豁“”)学位论文作者签名：固期：孙o，_ 年f 月爹孝攒导教师签名：日期：坷年，月尹园|何驴华中科技大学硕士学位论文l。l 课题的背景及意义l 绪论随着电力工业的迅速发展与世赛性能源危机的出现，燃煤锅炉越来越多，同时，由于锅炉的大型化以及煤种多变出现的许多新翔题，世界上的诲多热力发电站，尤其是无固定燃料来源的电站，转丽将一种或多种非标准煤混合，代替设计煤种f 1 叫。这样，煤源充
18、足，供给更可靠，燃籽成本降低，而且食硫量也降低，使溃煤在世界范围内广泛使用。特别是在我国，遥年来，电力工业发展迅速，火力电站的装机容量越来越大，单机容量已南7 0 年代豹l o o 2 0 0 M w 为主发展到现在驰3 0 0 6 0 0 M w 为主力机组。依计目翁火力发电用煤约占原煤消耗的l 3，每年达5 亿5 0 0 0 万t 左右。由于煤耗量增大，煤的供应、运输能力不足以及豳家毒关火电站用煤政策等原因，大型电站往往不可能燃用单一煤种，丽是燃冈两种或多秽按一定比例掺配的混煤【3】。另一方面，有的电厂为了稳定蔚火和燃烧或减轻炉内结渣程度，或降低二氧化碳等污染物的捧放，雨衣选择性地掺烧菜些
19、煤种。这就造成了混煤在我鞫电厂的广泛应用。据文献统计，1 9 8 2 年各类牌号煤的掺烧景己嵩达4 4(按标准煤堂计)；1 9 8 7 年有远5 0 的电厂烧非设计煤种或混煤：远几年，掺烧现象一直在加剧1 4 J。由于混煤能绘亳厂更大的煤种选择余地，允许操作系统对电厂参数做出更好的控制，可以为适应不断变化的操作做最低限度的翻新改进。因此，在今后不得不用大量劣质煤情况下，混煤的疲用将更广泛。一般，混煤燃烧时，若煤种适当，混合均匀，配比合理，创造良好的燃烧条件，能发挥组分煤霉孛各自豹抗越性，取长 短，给锅炉的安全和经济性带来良好影响。基前，国内外已有一些电厂在煤种掺烧方面经过不断摸索和试验取得了成
20、功经验p 1。然而，混煤缀是一个简单的机械混合过程，但其燃烧特性并不是组分煤种豹箍单叠加。由予单一煤的缎成及特往不同，混合压不阐煤质豹鬏粒在燃烧过程中相互影响、制约，使彳寻混煤的煤质特性比单一煤复杂，难以箍单地由掺混比例预知其特性。圈蘸，由于对混煤的特性缺乏怒够了解，致使许多电厂在燃烧潺媒畦出现各种问题m 1。主要表现在：混煤各组分的燃烧性能差异较大时，由于配风不合理造成运行中无法同时满华中科技大学硕士学位论文足不阉性能煤对配风(如风率、风速、风爨分鬣等)的不同要求，造藏藩火困难，燃烧不稳定，不宠全燃浇损失增热，锅炉效率大龋度下降，以及污染物排效量增加；当掺烧 氐热值或低活性的煤过多时会造成频
21、繁灭火；掺烧可磨性相差较大的煤，会使弼一制粉工况下出现备煤种细度上的较大差别，也会影响到燃烧效果。特别当煤的性能纛别较大或掺烧比例不当时，影响觅为纛著；闽时，煤的憔性组分能降低燃烧效率，燃烧特性遇弊的煤掺烧，使末燃碳损失急刷瓒大；当掺浇低挥发分煤过多时，机械热损失(或飞获含碳量)会蘧挥发分豹骅低而增大更快；某些混煤的煤灰中含低熔点的易熔质，低硫煤还会降低除尘效率。为解决这臻问题，很多电厂采取了备弹措施，但并未能驮本质上改变。究其原因，就是宙予强前对混煤的本质特性缺乏足够了解和深入磺究，造成混煤使耀的盲目性。谶藤溻煤黧制瓣跣铡必须适警，否剃会g l 起燃烧设器运行水平下降，蓑火困难，燃浇不舔定，
22、结渣严重，污染物撵放量增翔，经济魏差等系列润题赡产生。此外，爨前我国发呶髑煤中劣旗煤的魄倒较大，无烟煤秘贫煤豹数爨占l O 以上f”。由于有些煤灰熔点较低、含有较多的灰分和硫分等原因，在运行过程*书容易出现低负荷稳燃和结渣等问题。对于大型燃煤枫组来说，在运行中也存在很多问题如污染排放控制、烟温偏差等，上述问题在相当长的对阎内都必须加以研究和熏视。因此对混煤燃烧及其优化运行调整进行研究十分必要，掌握混煤燃烧对帆维运行参数的影响，以及混煤的麓火、燃尽、缩渣等特性，对大型电厂锅炉的设计和安全运行具莉鬟要静现实意义。1 2 谍黼豹提出对2 M w 6 0 0 M w 枫鳃锅炉运行状况的调硬说明，锅炉运
23、行中问题眈较突融的凡令方霭是：飞获可燃物偏高、摊烟滠发德赢 摆动式燃烧器多数不能摆动或摆动豹角度不相同；锅炉低负荷运行时燃烧稳定性不够理憋；炉膛出囡烟滠、汽溢产生较大德差，爆管频繁；炉膛缩漆问题较鬻遍移在；这些闻趣不仅影响了锅炉运行的安全性郓经济瞧，藕且在很大程度上影响了桃组豹利用率。在翠期投运的6 0 0 M w 大型燃煤梳组中，同样存在炉内缝渣、过热器与器热器超温爆瓣、出力不足镣闯题，致使锅炉机继运行缀不稳定，非计鲻停运次数多箍融闷长，利蠲系数乎均为4 5 一5 0，平均等效可用系数仅为6 0 6 8。以下绘波几个舆体的运季亍实铡弹。圳：元宝山电厂2 号枫组楚我国蓠台弓|避酌6 M w 税
24、组，自1 9 8 5 年底投产藤，运华中科技大学硕士学位论文行很不正常，炉内严重结渣，负荷带不上，连续运彳亍时闻很短，宴到1 9 9 3 年以前，梳组最意负楚仍只能是5 2 0 M W，不褥不予1 9 9 4 年1 月1 秘起将铭薄出力改为5 2 0 M w。主要暇因有：(1)阂对易麓火、易稳燃、易缩渣的元宝山老年褐煤的特性缺乏足够的认识，对燃烧器设计不合理。错误地将燃烧嚣设计了过长盼(1 6 7 2 m m)带扩展麓的预演合段；选用了避离熬一次风浸1 8 0 2 0 0(国内通常为1 2 0)；聚臻了较低的一次风速1 4 3 m，s，国内经验寝明1 6 1 7 m，s 怒比较合域的。(2)燃
25、煤特性变化。燃阉元宝L 厶地区褐煤虽然耩设计煤种，但煤质特性交化缀大，A a f _ 2 5 3 5；w 甜=1 8 2 5；Q n e t，a 勰l l 1 5 0 k J 趣g；灰熔点t l=1 0 8 0 1 1 8 0，诼设计煤种的t1=1 2 6 0，设计炉膛出翔烟温为1 0 9 5，实鞴运行平均在n 8 0 1 2 l O，局部最高达到1 3 0 0，均超过了获的开始变形瀵度。(3)制粉系统漏风率大。设计漏风率必1 7，历史最好水平为 1 3 5 0，结渣的可能性就不大f 2 5】。5)硫分瓣影响燃煤含硫的最大影响，怒会产生硫酸蒸汽冷却精变成硫酸，对低温受热丽形成羧腐镶，以及伴髓丽
26、米的堵灰和烟道堵塞问题；丽过热嚣、再热器的离温鹰蚀和滔污，也与含硫有囊接关系f 2 6 l。可燃硫在燃烧过程中会被氧化而生成S 0 2 和少量扮s 0 3，硫黢盐也会受热分解出酝囱s 0 3(其数璧更少)。烟气中s 0 2 对受热瓣的瘸蚀和洁污没有明显的影响。但烟气中S 0 3 含隧爨然缀少，壶予它与矮气中的水蒸气化会，生成硫酸蒸汽，会显著提裹烟气的酸露点溆陵，从而会在低温受热西上凝结，造成酸瘸蚀和沾污。在实际锅炉上，烟气中的s 0 3 含墩达到O。0 0 1 时，烟气的酸嚣点即可达1 2 0 1 4 0。煤中食硫辩藿火和燃烧蠢明显的影响，毽夔蓿食硫鬃的增加，煤粉巍燃的倾翔瓒大，常会弓l 起煤
27、耪仓内煤粉湿度蠡行舟离，箍当有空气送入时，蒜至会爨燃。因此，在燃用商硫分煤时，仓内煤粉不宜久存。2 3 煤粉的一般特性通常电厂煤粉炉燃用的煤粉由形状很不舰则，尺寸小于5 0 0um 的煤粒和灰粒组成。大部分为2 0 一6 0 um。刚磨制的瘸松煤粉的堆积密度为O 4 0。5 她3。经堆存自然疆紧蘑，英堆积密度约为O 7“m 3。煤粉具有较好的流动性。由予煤粉颗粒小，比表谣辍大，能吸貅大量空气，所以煤粉的堆积角很小，弗鸯很好的流动性，可采用气力方便地在管内输遴。嗣时也容易逶过缝隙向外潺潺，造成对环境的污染。煤粉的自燃和爆炸。西煤粉中吸附了大鼙空气，极易缓慢氧纯，使煤粉温度舞离，当达到蓿火湿度时，
28、便引起自燃。煤粉和空气的混合物程邋当的浓度和温度下会发生瀑炸，影响煤粉瀑炸的因素有；煤的挥发分食堂、煤粉缨度、煤粉浓度和温度等。煤粉的水分对煤粉的流动瞧和爆炸性有较大的影响，水分太赢，滚动性差，输送困难，显易引起粉仓搭轿。同时也影响饕火和燃烧。水分太低易引起良燃或爆炸，同孵干燥耗能增翔。因j 毙，磨煤钒出口的煤粉水分还与磨煤祝出霸的煤粉细瘦及煤粉滠度有关删。华中科技大学硕士学位论文2 4 煤与煤粉的燃烧特点2 4。l 煤的燃烧特赢煤的元素分移亍成分包括碳(c)、氢(陶、氮(N)、巯(s)、获分(A)、水分(w)。其中碳、氯、硫是可燃的，其余都楚不可燃豹。这些成分并不是机械的混合物，两建至复杂化
29、合物存在于煤中。煤中各成分的性质如下：(1)碳碳是煤中最主要的可燃元素，也怒煤中最基本的成分，葵含赞约占8 5。一公斤碳宠全燃烧成二氧化碳，能放出7 8 5 0 大卡热爨，即C+0 2 一C 0 2+7 8 5 0 大卡，公斤一公斤碳不完全燃烧时，生成一氧化碳，只能放浅2 2 1 4 大卡热量，瞬C+l，2 0 2 一C O+2 2 1 4 大卡公斤羰的燃烧特点是；不易着火，燃烧缓慢，火焰短。煤的碳纯程度越深，含碳爨越多，麓火和燃烧越鹾难。(2)氨氯是煤中单位发热爨最高的元索，侄含量不多，约占3 6。一公斤氨究全燃烧能放出3 4 1 8 0 大卡的热爨，同时生成水。即2 H 2+0 2=2 H
30、 2 0+3 4 1 8 0 大卡，公斤但是氢燃烧生成的水还要吸救一部分热整蒸发为水蒸气。所以在锅炉中氢燃烧实际放出的热爨要比上述数傻低。由于一公斤氢燃烧时生成9 公斤承蒸汽，丽水蒸气的汽化热麓6 大卡，公斤，蕊默一公斤氯在锅炉中燃烧辩实际能放密豹热豢只有3 4 1 8 09 6 一2 8 7 8 0 大卡2 加。氢极易着火燃烧，燃烧速度也快。(3)氧氨楚煤中瓣杂质，不黠产生热璺。由予氯的存在，使煤中的胃燃元素含鐾相对减少。煤中的氧有两部分，一部分是游掰氧，它能助燃；舅一部分以纯合物状态存在，不能助燃。(4)氮氮也是煤中杂质，其含量约占O s l，5，对锅炉工作影响不大。(5)硫煤中煞硫由有机
31、硫、黄铁矿中的硫和硫酸赫中鲍巯三部分缝成。藏藩释硫可以燃烧而构成所谓的挥发硫或可燃硫，届一种不能燃烧丽并入灰分之肉。硫是煤中的有害元素。虽然挥发硫燃烧可以放出一定的热量，僚是其燃烧产物为二氧化硫或者三氧佬磙气体。这种气体翻水蒸汽结合生成照硫酸或硫黢蒸汽，当烟气华中科技大学硕士学位论文流经低温受热蕊时，若金矮受热两温度低于硫酸蒸汽开始结褥的滠度，硫酸蒸汽便在其上凝结，腐蚀锅炉蓬部受热颟，因此锅炉用煤含挥发硫不寅过离。二氧纯酸积三氧佬磙气体，驮潮巍撵出辩会污染大气，对人体帮动物郝怒有害静。(6)水分水分也是煤中杂质。煤中水分由表西水分和固有水分缀成。袭两水分也目q 外在水分，它是困雨露冰雪或在开采
32、过程中进入煤中的，依靠自然予燥可以除摔。固有水分也目q 内在水分，靠自然干燥不能除捧，必须把煤加热到1 0 2 1 0 5，并保持2 小时质，才链滁掉【3”。承分静存在会使煤孛可燃元素含量褶对减少，当煤燃烧辩，东分蒸发透要毅汝热量。使攥的实际发热量降低。水分多的煤引燃蓿火困难，鼠会延长燃烧过程，降低燃烧室湿度，增加不完全燃烧及摊烟热损失，网时还会增加引风机的电能消耗。对制粉系统还会影响煤粉缁度，降 氐壤澡枧的爨力，堵塞铡粉篱遵，使煤粉愈、绘粉椒下粉不均匀和造成燃烧失辩。为了避免上述影嗣，需要褥煤颓先干燥。这样就往往使没各系统复杂佬。(7)灰分煤中食有不能燃烧的矿物质，在煤燃烧艚形成获分，灰分是
33、煤中的主要杂质。煤的含灰鬣越大，则煤的发热量就越低，开采运输费用相对增加，同时还增大制粉系统豹电耗。灰分褰易隔绝哥燃质与氧佬剂豹接触，因两多灰分的煤不易完全燃尽。熔化豹灰常糙在受热霞上形成络渣，结渣不易清除劳影嘛传热。故签飞获随烟气流动，则会使受热西磨损与堵会，悫烟囱跑出的飞灰则还污染大气影响卫生。为了清除备受热谣溶渣和软会及烟气中的细会，辩要存专门设备，这又会使设备和运行复杂化。煤中含露水分，在煤的燃烧过程中，在固体表露的催化作用下，承蒸汽很容易稠c 豹燃烧产物c O 乍用，生成c 0 2 和H 2，记辩与c O 或c 0 2 反应。这种催化作用，不但使燃烧及应更加复杂，蘑基必然会使煤豹燃烧
34、反应速度发生变化。煤在燃烧过程中可能受热分解挥发出游离的氮，氢的燃烧是分支链锁及应，会使燃烧速度更加加快。煤在燃烧过程中，会因受热分解藤析出挥发分，现代研究说明，挥发分的孝厅出和燃烧，几乎是和焦炭的燃浇是弗行的。也就是说，挥发分的据密和燃烧，几乎延续到漾粉燃烧豹簸展阶段。挥发分的存在和辑出，对煤粒豹燃烧速度有较大豹影响。煤是一种多孔性的物质，它受热时产生的求蒸气帮挥发分，不但向煤粒表面四弼的空间扩散，弱且还会囱煤粒的内部孔隙扩散。天然煤的肉部孔隙表箍是很小的，健华中科技大学硕士学位论文它在燃烧过程中，水分和挥发分拼出后形戒的焦炭，就会有较大的内部孔隙反应表冠，其肉部反应瓣影蛔，不能忽视。焦炭的
35、燃烧和气化，程一定的滠度条传，反应主要在碳粒夕 部表爵进行。很陡着反痤气髂翔碳粒豹孔隙内郏渗透，反应过程还会扩毅爨碳粒的内部袤箍，但在外部不同的燃烧区域，情况怒不同的。煤粒中奄矿物杂质，在燃烧过程中会生成灰，灰会附在碳粒表面，形成灰层裹着碳粒。这灰朕会妨碍氧向碳粒表颓扩数，或者使碳粒的外部反应表瓤减少，闲丽使燃烧遮度受到影响，碳的燃尽就较困难。2。4 2 煤粉酶燃烧特意煤粉的细度是衡量煤粉品质的熏要指标，煤粉过粗和过细都楚不经济的。锅炉燃烧的煤粉应有一个邋当的细度。魇消煤粉的细度，怒指煤粉经过专用筛予筛分后，残留在筛子二谣的煤粉重量占筛分前煤粉总熏最的秀分馕，以R 来表示。嚣：!L l 疗+6
36、式中打一筛予上面剩余的煤粉爨鬣；b 一经过筛子的煤粉熏黛。在筛予上面剩余的煤粉越多，其R 镶越大，则煤粉越粗。筛分时应采用一定尺寸的筛予。从燃烧方灏希望煤粉磨得纲魑，这样可使概械不完全燃烧热损失交小。从制粉系统方瑟誉鏊煤粉磨得耱些，这可降低瘗煤所消糕的能量帮减少磨潆系统的金属消耗。所以在选取煤粉纲度时，应该使上述各项损失之和为最小，总损失最小时的煤粉细度称为“经济缨度”。一般说来经济纲度主要取决于煤的挥发分大小，离挥发分的燃料容易着火，可比低挥发分燃糕磨制得糨些。煤粉颗粒特性零由一个媒粉纲度俊来表示是不够全疆得，还要看煤粉的均匀性。比如存甲乙两耱煤羚，篡R 傻相等，僚甲耪留在筛予上的煤粉中较粗
37、的颗粒魄乙军申多，而通过筛予的煤粉中较细颗粒也比乙种多，燹4 甲种煤粉就不均匀。粗颗粒多不完全燃烧损失大，缁颗粒多，麝制时电耗则大。煤粉的均匀憔可以糟煤粉颗粒的均匀性指数n 来表示。n 德一般都接近于l，此值越大均匀性越好。煤在一定设备中被磨制成煤粉时，其颗粒尺寸是有一定的援律静。鼹以电厂墨每一套铡粉系统都可以通过试验找凼它的n 馕。煤粉的燃烧除具有煤粒和炭粒的燃烧特点外，还商其它一些特点。对于现代煤粉炉，燃用煤粉的颗粒很小，一般为3 0 l O O pm，炉膛激疫又很赢，华中科技大学硕士学位论文因此煤粉在炉膛中的加热速度可以达到(O。5 一1)1 0 4，s，仅以O 1 2 s 豹时阎就迅速
38、达到炉内的瀣度水平一1 5 0 0，在这样加热的条件下，葵燃烧过程就与煤粒燃烧不同。在煤粒授速加热燃烧对，挥发分蓖先聿厅斑并蓿火燃烧，然后楚焦炭的蔫火燃烧。蔼在煤粉炉内，细小豹煤粉快速鸯目热时，挥发分孝厅出、饕火和碳的蓑火燃烧几乎是阉时的，甚至可能是极小的煤粒酋先着火燃烧，然靥才是挥发分的热分勰析出和蒋火燃烧。蘸苏联学嚣党诺烈认为，煤中挥发分的辑出过程，不仅决定予煤粒麴大小，丽且还决定予加热速度以及潆粒表蘧焦炭层的结实程度等。许多研究证明，细小的煤粒在快速加热条l 孛测得的挥发分的成分和数量，常与慢速加热的挥发分鬻窥测试方法得国的成分和数鬃怒不弼的，鞭蔼萁焦炭的孔陈率也往往不同，这些特点，真接
39、影响到煤粉的燃烧速度。2 4 3 赣火翮熄火当各种燃料在自然条件(温度很低)下时，尽管和氧接触，但只熊缓慢氧化丽不能饕火燃烧，德楚将滋度提商到一定德屠，燃料和氧的反应魏会自动勰速到楣当大瓣程度，蔼产生着火积燃烧。由缓慢氧化、状态转变至4 离速燃烧状态的瞬间过程称为着火，转变的瞬闻温度称为着火溉瘦。煤的饕火怒个复杂的闻题。其研究内容有着火的感应期、火焰传播、阐火等课题。煤的着火特性锻大程度上敬决予煤粒豹摊穰和集合形态。一般可以分为单颗煤粒、堆积煤层和煤粉雾三种集合形态。不同的堆积形态，煤着火特性不同，哭于煤粉火炬精火的研究主要是单颗煤粒和煤粉雾潢火，燃料从没有察觉发生反应到转变成迅速发象反应豹状
40、态称为燃籽的着火。饕火枫瑾：第一糖认为是燃料和氧纯荆混合物开始予自发的化学反应，这转蓠火称为囱饕火。笳二稚着火方式楚在燃烧室中，燃料与氧化裁混合物受到外界加热或灼热燃烧产物靛圈流与可燃混合物掺漏使本身湿度还有反应速发迅速上秀的过程，这种着火称为强逡藿火。强迫着火也可以说怒点燃蓑火，强翦就燃烧系统结构的不嗣，点燃方式氇不尽相同，大体上点燃方式聪以分为三军孛：炽热壁点火、电火花点火、气流点火三种形式。漾耪誊火过程楚多除段过程，最裙的饕火可以是筠租着火也勰以怒多榴蓑火。一般对大予l o o pm 的大颗粒在低予l 的漫升速度条l 孛下，往往是由热分解产物撵发分引起的均稠着火。而小颗粒较多怒发生在煤粉
41、表愿的多相肴火。均楣着火有两个华中科技大学硕士学位论文阶段：挥发分初始麓火和挥发分然烧；多相着火可以分为三个阶毅：第一阶段是在与氧气囊接接触的整个煤粒表面上发生着火，第二阶段建挥发分在煤粒外部发生蔫火燃烧，第三输段是在热分解将结束融的焦碳再次着火。当然还可以是均相和多相着火潮时发生的联合着火方式。煤粉与空气组成的可燃混合物的着火、熄火以及燃烧过程是甭能稳定地进行，都与燃烧过程的热力条件鸯关。因为在燃烧过程中，必然同时存在放热和吸热两个过程，这两个互相矛鹰的过程的发展，对燃烧过程可能是鸯利的，也可能是不利的，它会使燃烧过程发生(着火)或蠢停止(熄火)。影响煤粉气流籍火的主要因素有：燃料的性质、炉
42、内散热条件、煤粉气流的初温、一次风景和一次风速、燃烧器结构特性、锅炉受荷等。1 4华中科技大学硕士学位论文3 1 弓l 言3 大型燃煤锅炉的燃烧优化及运行调整在我国，煤粉燃烧在大型电斌锅炉上的应用十分广泛。现代炉内完善燃烧过程的主要问题是同时解决提高燃烧效率和减少污染物排放的复杂丽捆互关联的问题。在现代科技术语中，同时孵决这两方面闻题的表达用语是所谓燃料燃烧过耩的能量环境优化。通常，锅炉厂家均向电厂推荐氧鬃、风煤比、燃烧器的备调节挡板开度等参数，以使锅炉在经济状况下运行，但由予安装、设计煤种的改变或其它方箍的原因，按照这黧推荐参数运行的锅炉其经济性并不如意，因此很有必要对燃烧参数的选择进行优化
43、调整，以保证锅炉在安全的基础上离效缀济运行。我国的燃煤发电技术比较落后，同时燃用煤质较差且多变，在锅炉运行中存在很多问题。锅炉燃烧工况的好坏在很大程度上决定蓿锅炉设冬和整个发电厂运行豹经济性和安全性。丽锅炉的燃烧调整的目的则是寻找霸建立最佳的燃烧方式，组织合理的空气动力工况，建立起炉内良好的燃烧，实现燃烧豹伐化。本掌主要针对煤粉锅炉的燃烧优化和燃烧调熬的原则以及方法进行了探讨。3 2 燃烧优化的原则和方法3 2 1 蒸于空燃 条件下的燃烧优化翔经济性闷蹶锅炉燃烧状况直接关系到锅炉的安全和经济运行【2 弘即1。锅炉燃烧不好，会使锅炉的热效率降低，严重的会导致锅炉结焦甚至灭火。因此，锅炉燃烧优化和
44、保证锅炉瞧好的燃烧状态是很重要的。所谓燃烧优化，就是热损失最小，热效率最高，且公害最小的最佳燃烧状态。燃烧优化在数学上属予线性规则，非线性规亿和动态援划问题，采用一维最优化或无约束优化方法，在化学上是用尽量少的空气(氧量)饺燃料的化学反应(碳及其他可燃物)最完全。在锅炉的实际应用中，就是饺备瑗损失总和最小，由计算机自寻最佳热效率使整个燃烧过程在最优的空气，燃睾耳比下进行。与燃烧优化相对应的即为燃烧经济性闻题，二者在本质上是一致的。燃烧的经济性问题，简单地说就是一个最佳风煤比的选择问题，会造成欠氧燃烧，曩；完全燃烧热损失增加，送风爨太多，大量的热量从烟囱中排走，煲4 会造成排烟热损失增加。华申科
45、技大学硕士学位论文煤粉锅炉的热效率是以锅炉的热平衡为綦础来进行计算的，所谓热平衡是指锅炉设锯的输入热爨与输出热量及各项热损失的平簿。葵热平衡公式为：Q 产Q l+Q 2+Q 3 斗Q 4+Q 5+Q 6(3 一1)以入炉热鏊Q r 的西分院枣表示，则上式交为：q l+q 2+q 3+q 4+岱+q 6=l O O(3 2)其中，q l=Q l，Q，l o o；q i 娟Q r l o o；式中：Q 一一每公厅燃辩输入热量，k c a l 瓜gQ l 每公斤燃料有效利餍热鬃，k c a 胀gQ 2 每公斤燃料排烟损失热量，k c a 溉gQ 3 一一每公厅燃精化学来完全燃烧损失热爨，k c a
46、魄Q 4 一一每公斤燃料机械未完全燃烧损失热爨，k c a l 球gQ s 一一每公斤燃料锅炉散热量，k c a l，l【gQ 6 一一每公厅燃糕灰潦物理热损失，k c a 姆q，一有效刹用热量吾分率，q 2 一一律烟损失百分率，q 3 一一化学未完全燃烧热损失的西分攀，q 4 梳娥米完全燃烧热援失嚣分攀，q 5 一一锅炉散热损失百分率，q 6 一一灰渣物理熟损失酉分率，锅炉豹热效率撩瓣是有效到穗热鬟占输入热量豹百分率，藤H 表示：n=q 1=l O O-q 2 一q 3 一q 4 一q 5 一岱(3 3)利用此法计箨的热效率称为反平衡效率。由锅炉原理可知，q 5、铂一般不随a 燮纯，两q 2
47、、q 3、q 4 是过剩空气系数a 豹非线慷函数，不弼的过剩空气攥澎瞧着锅妒的热效率，a 太大，摊爝薰大，q 2 增大：a太小，化学和机械末完全燃烧损失(q 3+q 4)增大。因此存在一个使热损失最小，锅炉效率最大的最德过剩空气系数a。然而影响d 的因素捆当复杂，要在所鸯工况下求褥真正的空气过剩系数竣佳计算公式实际上跫不可熊肫，圈时撼空气过剩系数作为个测擞德在技术上也是相当困难的。因为烟气中的过剩氧量和空气过剩系数有一定关系(式)，故最佳空气过剩系数豹阀题就转化为最佳氧量的问题。a=f 2 l，(2 l 0 2)】【(1 0 0 q 4)，l O O l(3 4)1 6华中科技大学硕士学位论文
48、最佳氧量是隧着负穗、煤质、炉膛、烟遥的漏风等随机因素的影响变化的；并且，在各种不同的运雩亍状态下，锅炉热效率的最高数傣也不是固定不变的。如何壳服上述因素的影弼，使锅炉维持在嵩效及其附近的工况下运行即为燃烧优化静酋要醒的。3 2。2 燃烧优化豹任务和一般烃擞则燃烧优化瓣主要任务可概括为：减少不完全燃烧，握离锅炉晦燃烧效率，避兔二次燃烧，减少对流受热瑶的密损和瘸蚀等；减少主、再热蒸汽的减澡喷东，提商祝组的热效率；均衡炉膛燃烧温度，减少炉腾结焦；均簿炉腿出图烟气瀑度，减少过热器或荐热器豹缩焦；降低摊烟温度，减少排烟热损失；减少吹灰奔质，减少锅炉受热蕊的污染或缩焦，耱止因风枫豳力限受蔚；降低飞灰含碳鬟
49、，傈证飞灰凝细均匀，从藉趸有利予飞灰作为水溅添麴剡出售。对于我嗣的大型燃煤电潍来说，题角嗣心切圈燃烧怒常用静燃烧方式。现已发餍成一项成熟的燃烧技术。荚圜s R M 燃烧按术服务公司在大鼙磷究和实践的基础上，总结如降低氮氧化物浆四角同心切疑型锅炉燃烧优化豹1 2 条要点，为锅炉燃烧优化摄供了明确的指导，囝辩落可作为判断溺心韬落塑锅炉的燃烧是否达到优化的一个栋礁，英内容主要是：(1)炉膛出口不存在燧气食氧塑 7 5；邋不过5 0 号筛(美国标准，相当于国内的R 3)应 O 3。(3)燃烧器豹各令焦的摆动角度偏差应在+2 范舔。(4)一次风粉豹比率瘦控制准确。(5)不同瀑给煤梳给渫量平衡范围+l O
50、。(6)一次风爨测量和控铡偏差在+3 范匿。(7)各个焦燃烧器二次风风量平衡在+5+l O 范围越各风门栏板动作豹离度编蓑应在+6 _ 3 5 m m。(8)同攥圈角备粉管的风粉试验静流量平衡在+5 范围。同层四角各粉管的冷风(不带粉)试验熬风豢平衡在+2 范围。(9)煤粉流速斑在1 6 8 麟以上。(1 0)燃尽风风量的控制偏差在+3 的范围。(1 1)祝组负葡变化聪，给煤机的变化速率疲均匀，速率豹渊量和控制应尽璧准确。(1 2)控蒂l 进入锅炉煤仓的煤旗应一致，颗粒大小应均匀，最大不超过2 5 4 5 0 8 n m。1 7华中科技大学硕士学位论文从原理上讲，这1 2 条要点是与有关同心切