1)无烟煤:
挥发分含量最低,且挥发分析出的温度也较高,因而着火困难,燃烬也最不容易,但它燃烧时没有煤烟,仅有很短的青兰色火苗,焦碳也没有粘结性。
无烟煤的埋藏年代最久,碳化程度最高,因而含碳量高、一般Car>40%,而灰分又不大Aar>6-25%,水分也很低Mar=1-5%,所以发热量都很高。
无烟煤比重较其它煤大,表面呈明亮的黑色光泽,质地坚硬,不易碎裂,便于远途运输。
我国无烟煤的储藏量较大,仅次于烟煤,多分布于华北、西北和中南地区。
2)贫瘦煤:
挥发分含量较低,着火较困难,但不结焦。
3)烟煤:
挥发分含量较高,且范围也较宽。
碳化程度较无烟煤浅,含碳量Car=40-60%,少数可达75%,一般灰分不大Aar>7-30%,但高者可达50%,水分Mar=3-18%。
总的来说,烟煤由于含碳量多,含氧量少,水分不大,灰分一般也不高,因而发,热量也相当高。
烟煤表面呈灰黑色,有光泽,质松软。
4)褐煤:
挥发分含量很高,Vdaf=40-50%,甚至60%,而挥发分的析出温度较低,所以着火及燃烧均较容易。
褐煤的碳化程度次于烟煤,含碳量Car=40-50%,但水分及灰分很高Mar=20-50%,Aar=6-50%,因而发热量低。
褐煤表面多呈褐色,少数呈黑色,质脆易风化,不易储存也不易远途运输。
褐煤主要分布于我国东北、西南等地。
4.煤和煤粉特性
1)煤的可磨性
煤的可磨性表示煤在被研磨时煤破碎的难易程度,用可磨性指数表示。
可磨性指数是将相同质量的煤样在消耗相同的能量下进行磨粉(同样磨粉的时间或磨煤机转数),所得到的煤粉细度与标准煤的煤粉细度的对数比而得到。
可磨性指数有哈氏可磨性指数HGI(按GB2565-煤的可磨性指数测定方法测定)和VTI可磨性指数KVTI(按SD328-KM-88型测定仪测定VTI可磨性指数的方法测定)。
KVTI用于钢球磨煤机的出力计算,HGI用于除钢球磨煤机以外所有磨煤机的出力计算。
可磨性指数HGI和KVTI可近似用下式进行换算:
KVTI=0.0149HGI+0.32
但在进行磨煤机的出力计算时,应以实测的可磨性数据为准。
2)煤的磨损特性
煤的磨损特性表示煤在被破碎时,煤对研磨件磨损的强弱程度,用磨损指数来表示。
制粉系统设计所需的煤的磨损特性按DL465(煤的冲刷磨损指数试验方法)进行测定,得到煤的冲刷磨损指数Ke。
必要时(对外联系时)还可用GB/T15458(煤的磨损指数测定方法)测得的磨损指数AI作为参考。
煤的磨损性和煤的冲刷磨损指数Ke的关系见表2-2。
表2-2煤的磨损性和煤的冲刷磨损指数Ke的关系
煤的冲刷磨损指数Ke
磨损性
<1.0
轻微
1.0-2.0
不强
2.0-3.5
较强
3.5-5.0
很强
>5.0
极强
煤的磨损性和煤的磨损指数AI的关系见表2-3。
表2-3煤的磨损性和煤的磨损指数AI的关系
煤的磨损指数AI(mg/kg)
磨损性
<30
轻微
31-60
较强
61-80
很强
>80
极强
3)煤的燃烧特性略
4)煤粉的爆炸特性略
5)煤和煤粉的水分
原煤的全水分Mt由外在(表面)水分Mf和内在水分Minh(即空气干燥基水分Mad)组成。
三者之间的关系如下:
Mt=Mf+Mad(100-Mf)/100
煤粉水分主要和煤的全水分以及磨煤机出口温度有关。
煤粉水分的取值范围为:
Mpc=(0.5~1.0)Mad
式中:
Mpc-煤粉水分,%;
Mad-煤的空气干燥基水分,%。
6)原煤粒度和碎煤尺寸
供给磨煤机的碎煤粒径不宜大于30mm。
7)煤粉细度
煤粉细度表示一定粒级的煤粉含量的百分比,用煤粉在筛孔尺寸为x微米筛子上筛后剩余量的百分比Rx(%)来表示。
煤粉细度Rx和煤粉粒度x之间的关系反映了煤粉中颗粒的分布规律,它可以用Rosin-Rammler方程来表示:
式中:
Rx-煤粉细度,%;
b-反映煤粉粗细程度的常数;
x-颗粒尺寸,μm;
n-煤粉的均匀性指数,反映煤粉粒径分布的指数,取决于制粉设备的形式。
不同粒径下的煤粉细度的换算式为:
式中符号意义同上。
煤粉细度按下述方法进行选取:
对于固态排渣煤粉炉燃用烟煤时,煤粉细度按下式选取:
R90=4+O.5nVdaf
固态排渣煤粉炉燃用贫煤时,煤粉细度按下式选取:
R90=2+O.5nVdaf
固态排渣煤粉炉燃用无烟煤时,煤粉细度按下式选取:
R90=O.5nVdaf
式中:
R90-用90μm筛子筛分时筛上剩余量占煤粉总量的百分比,%;
n-煤粉均匀性指数;
Vdaf-煤的干燥无灰基挥发分,%。
当燃用褐煤和油页岩时,煤粉细度为:
R90=35%-50%(挥发分高时取大值,挥发分低时取小值)
R1.0<1%-3%
上述是电站制粉系统中煤粉细度的表示方法和选取原则,其它行业中制粉系统中煤粉细度选取按相关行业标准执行。
如,冶金行业炼铁厂高炉制粉系统通常采用美国筛子规格,即通过N200(筛孔)量的百分数表示,二种筛子的对照见沈重“MPS、MP辊盘式磨煤机选型设计与计算”手册中的对照表。
也可查表2-4对照。
建材行业用80µm筛的筛上量的百分数表示。
8)煤和煤粉的密度略
9)煤和煤粉的比热容略
表2-4R90和200目对照表
200目(%)
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
R90(%)
32
31.1
30.1
29.1
28.1
27.1
26.2
25.2
24.3
23.3
200目(%)
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
R90(%)
22.5
21.5
20.6
19.7
18.8
18
17
16.1
15.2
14.4
200目(%)
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
R90(%)
13.5
12.7
11.9
11.1
10.3
9.5
8.7
7.9
7.2
6.5
200目(%)
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
R90(%)
5.7
5
4.3
3.6
3
2.5
2
1.3
0.7
0.3
R90(%)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
200目(%)
97.5
95.7
94
92.5
91
90
88.3
87
85.6
84.3
R90(%)
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
200目(%)
83.1
82
80.6
79.5
78.3
77.1
76
75
73.7
72.6
R90(%)
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
200目(%)
71.5
70.5
69.4
68.3
67.2
66.2
65.2
64.1
63.1
62.1
三、MPS中速磨煤机的应用及应用系统的特点
MPS中速磨煤机主要应用于电站火力发电、建材水泥生产线、冶金炼铁高炉喷粉、化工煤化工、煤油化等制粉系统。
随着科学技术的发展,MPS中速磨煤机将有更广泛的应用。
各类制粉系统都有其相应的特点。
在电站火力发电机组上,MPS中速磨煤机主要是应用于正压直吹式制粉系统,在正压直吹式制粉系统中,磨煤机内为正压(磨内压力高于磨外大气压力,磨机入口正压约为8000-15000Pa),磨煤机磨好的煤粉全部直接送入炉膛内燃烧,因此在任何时候运行磨煤机制粉量均等于锅炉燃料消耗量,也就是说制粉量是随锅炉负荷变化而变化的。
正压直吹式制粉系统一个显著的特点是一次风机装在磨煤机的前面。
火电机组项目制粉系统一般都随着机组的大小、锅炉的型式和燃煤量以及燃煤条件的不同设置不同台次的中速磨煤机。
正压直吹式制粉系统对中速磨煤机的基本要求:
1)满足出力的要求;一般机组为多台运行一台备用,在磨制设计煤种时,除备用外的磨煤机总出力应不小于锅炉最大蒸发量时燃煤消耗量的110%。
2)满足煤粉细度的要求;在火电机组锅炉对煤粉细度的要求一般不高,通常R90在15-30%之间(特殊要求除外,如燃用挥发份低的煤种,煤粉细度要求在8-14%;燃用褐煤煤粉细度要求在35-50%),磨煤机采用静态分离器就可满足要求,MPS中速磨煤机采用静态分离器可达到的煤粉细度最低可达到R90=13%)。
目前为了提高锅炉效率,超临界和超超临界机组得到大量应用,等离子点火需要磨机负荷率低、煤粉细度细,静态分离器无法满足要求,动态分离器将来会得到大量应用。
3)煤粉水分;煤粉水分对锅炉燃烧性能有直接的影响,不同的锅炉对煤粉水分有不同的要求。
4)煤粉分配均匀性;为了保证锅炉燃烧稳定,磨煤机应保证输粉管道分配均匀。
要求风量及粉量偏差在一定的范围内(一般为<±5%),MPS中速磨煤机上面一般采用的是扩散型煤粉分配器,装于磨煤机出口,于磨煤机构成一体,这种分配器原则上可引出任意数目分支管,但支管数越多,分配均匀性将大大降低。
目前常用的分支数为4个。
扩散型煤粉分配器不容易达到偏差±5%的要求,但结构简单,无须维护,应用较广。
5)另外还要求磨煤机在低负荷下能长期安全稳定运行(目前MPS中速磨煤机最低可达到最大负荷的25%)。
在建材水泥生产线、冶金炼铁高炉喷粉上,MPS中速磨煤机主要是应用于中间储仓式负压制粉系统,在中间储仓式负压制粉系统中,磨煤机内为负压(磨内压力低于磨外大气压力,磨机入口负压约为-500~-1000Pa),磨煤机磨好的煤粉先储存在煤粉仓中,然后再输送到燃煤系统。
负压系统显著的特点是主排风机装在磨煤机的后面。
负压系统对磨煤机的基本要求与正压直吹式制粉系统相比主要区别是煤粉细度要求较细,在建材水泥生产线一般要求80µm筛的筛余为8-12%,折算到R90约为6-10%,在钢厂高炉喷粉系统中一般要求煤粉细度为200目80%通过,折算到R90为14%,反映到磨煤机上,前者必须采用动态分离器,后者根据需要选择静态或动态分离器,如用户无说明,应选择静态分离器,但设计时应增大静态分离器的型号规格。
当然在磨煤机的碾磨压力上都应适当调整。
另外一个区别是通入磨煤机的干燥介质不是空气,而是燃烧系统过来的尾气,这将给风环风速带来影响,同时降低了煤粉爆炸的危险性。
负压系统在磨煤机的密封性能上比正压系统要求低。
近年来,在化工行业煤化工和煤油化的制粉系统中MPS中速磨煤机也逐渐得到应用,普遍采用的是壳牌技术。
该技术的磨煤机入口为微正压,磨煤机入口处压力为0-6000Pa,它和正、负压制粉系统的显著区别是将热风炉产生的烟气和高湿循环烟气作为输送和干燥气体,气体成分复杂且高湿,循环烟气温度达100多度,磨煤机入口温度不靠冷风调节,磨煤机