466煤质分析解析.docx

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466煤质分析解析

煤

1煤的可磨性

1.1定义

1.1.1煤的可磨性gridabilityofcoal

煤的可磨性表示煤在被研磨时煤破碎的难易程度，可用磨性指数表示。

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。

根据煤的破碎理论，煤粉细度与磨粉时间之间具有如下关系：

Rx=100e-（Axkxt）p

（1）

Ax=k0xnN1

（2）

式中：

Rx：

x粒径的煤粉细度；

kx：

反映燃料研磨性质的系数；

t：

研磨时间；

p：

指数，取决于设备的性质；

Ax：

常数；

k0：

考虑研磨设备特性的系数；

x：

粒径；

n：

均匀指数；

N：

单位质量被研磨燃料的功率；

在同样的时间下，可磨性指数按下式求得；

kx=[ln（100/Rx）/ln（100/Rb）]1/p（3）

式中：

Rb：

标准煤的煤粉细度。

某种煤的可磨性指数，是在风干状态下，将等量的标准样煤和被测试煤，有相同的初始颗粒度磨制成同一规格的细煤粉时，所消耗的能量之比，即：

K=Eb/E0

式中：

Eb：

磨制标准煤样（一种难磨的无烟煤）消耗的能量；

E0：

磨制被测试煤消耗的能量。

显然，K之值愈大，表示该煤越容易磨制成粉，所消耗的能量就越小；反之，K之值愈小，表示该煤越难于磨制成粉，所消耗的能量就越大。

1.1.2实验室可磨性gridabilityoflaboratorytest

在实验室的条件下（风干的煤样以及在特定的试验仪器和常温条件下）测得的煤的可磨性。

1.1.3工作燃料可磨性gridabilityofas-receivedcoal

在运行的条件下煤的可磨性。

通常煤的水分和干燥气体的温度会对没在运行状况下的可磨性产生影响。

水分和温度对工作燃料可磨性的影响因煤种不同而有所差异。

无烟煤、烟煤的可磨性随着原煤全水分的增加而下降；褐煤的可磨性随着原煤全水分的增加呈现复杂的变化关系。

Vdaf<30%的褐煤其可磨性随着原煤全水分的增加大部分呈现下降的趋势；而Vdaf>30%的褐煤其可磨性随着原煤泉水的增加大部分呈现上升的趋势。

烟煤、无烟煤的可磨性随温度的变化不明显；褐煤的可磨性随着温度的变化关系较复杂。

Vdaf<30%的褐煤其可磨性随着温度的增加呈抛物线上升，而Vdaf>30%的褐煤其可磨性随着温度的增加呈N形上升的趋势。

不同的煤种在温度上升的过程中可磨性变化的幅度也不同。

因此磨煤机磨制褐煤时的出力不能套用烟煤、无烟煤的出力计算曲线而必须采用试磨或经验的计算方法。

灰分对可磨性的影响主要是灰分增加后由于煤的密度的增加使煤在磨煤机内循环量增大而使磨煤机出力下降。

在中速磨煤机内当收到基灰分大于20%以后表现较为明显。

1.2可磨性指数

可磨性指数的测定方法有两种，哈得格罗夫法（hardgrove法）测得的HGI和全苏热工研究所的VTI可磨性指数KVTI。

1.2.1哈氏可磨性指数HGI

哈氏可磨性指数HGI，按GB2565测定，用于除钢球磨煤机以外所有磨煤机的出力计算。

表1煤的可磨性

HGI

40~60

60~80

>80

可磨性

难磨

中等可磨

易磨

1.2.2VTI可磨性指数KVTI

KVTI按SD328测定，用于钢球磨煤机的出力计算。

1.2.3换算方法

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。

1.2.4混煤的可磨性

混煤的可磨性宜实测。

当没有实测值时也可按加权平均的办法按下式估算：

Kx=r1Kx,1+r2Kx,2

式中：

r1，r2：

煤种1和煤种2在混煤中所占的质量份额；

Kx,1，Kx,2：

煤种1和煤种2的可磨性指数。

2煤的磨损性

2.1定义

煤的磨损特性abrasivenessofcoal

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。

2.2煤的磨损指数

制粉系统设计所需的煤的磨损特性按DL465进行测定，得到煤的冲刷磨损指数Ke。

必要时（对外联系时）还可以用GB/T15458测得的磨损指数AI组为参考。

表2煤的磨损性和煤的冲刷磨损性指数Ke的关系

煤的冲刷磨损指数Ke

<1.0

1.0~2.0

2.0~3.5

3.5~5.0

>5.0

磨损性

轻微

不强

较强

很强

极强

表3煤的磨损性和煤的磨损指数AI的关系

煤的磨损指数AI

<30

31~60

61~80

>80

磨损性

轻微

较强

很强

极强

2.3煤的磨损性的粗略判别

在未取得煤的磨损性指数的情况下煤的磨损性Ke也可按灰的成分粗略判别：

1如果灰中SiO2<40%，磨损性Ke属轻微，SiO2>40%难以判别。

2如果SiO2/Al2O3<2.0时，磨损性Ke在较强以下；SiO2/Al2O3>2.0时难以判别。

3如果灰中石英的含量小于6%~7%，磨损性Ke在不强以下；如果灰中石英的含量大于6%~7%，磨损性难以判别。

灰中石英的含量计算如下：

（SiO2）q=（SiO2）t-1.5（Al2O3）

式中：

（SiO2）q：

灰中石英含量，%；

（SiO2）t：

灰中SiO2含量，%；

（Al2O3）：

灰中含量，%。

3煤的粘结性

3.1定义

煤的粘结性cakingcharacterofcoal

由于水分的存在，在散状物料颗粒之间及物料颗粒和料仓壁之间会形成毛细力，使颗粒之间或颗粒与料仓壁之间因毛细力和机械冲击力等作用而产生粘结。

物料粘结性能的好坏采用成球性指数来评价。

成球性指数按下式计算求得：

Kc=ω分/（ω毛-ω分）

式中：

Kc：

成球性指数；

ω分：

最大分子水，%（参见DL/T466-2004附录A的试验方法求得）；

ω毛：

最大毛细水，%（参见DL/T466-2004附录A的试验方法求得）；

成球性指数综合反映了细粒物料的天然性质（颗粒表面的亲水性、颗粒形状及结构状态，如粒度组成、空隙等）对物料粘结性强弱的影响。

煤的粘结性和煤的矿物组成、粒度组成、颗粒形貌及机械强度性能有关。

煤中蒙脱石、多水高岭石含量越高，煤的粘结性越强；煤的粒度越细，煤的粘结性越强；多棱角的针状、片状颗粒越多，煤的粘结性越强；没的机械强度越低，煤的粘结性越强。

煤的摩擦角frictionofcoal

摩擦角分为外摩擦角和内摩擦角。

外摩擦角是指物料置于水平的平板上，平板的一端下降至开始运动时平板与水平面的夹角。

为了使煤能顺利流动，实际料壁与水平面的夹角应比外摩擦角大5º~10º。

外摩擦角的测定方法见附录B。

内摩擦角（陷落角）是指物料在陷落过程中其自由表面与水平面所能形成的最小夹角。

他是计算料仓容积的重要参数。

其测定原理见附录B。

外摩擦角和内摩擦角是煤的粘结性的重要参数。

煤的堆积角collectiveangleofcoal

它是指煤在下泻时所形成料堆的斜面与水平面的夹角（也称安息角）。

它也是煤的粘结性的重要参数，是设计磨煤机入口倾斜角的重要依据，其测定原理参见附录B。

3.2煤的粘结性和成球指数Ke的关系

表4煤的粘结性和成球指数Ke的关系

成球性指数

<0.2

0.2~0.35

0.35~0.60

0.60~0.8

>0.8

煤的粘结性

无粘结性

弱粘结性

中等粘结性

强粘结性

特强粘结性

4煤粉细度

4.1定义

煤粉细度是指煤粉中各种大小颗粒所占的质量百分数。

煤粉细度是用筛分分析法确定的。

使煤粉样通过一组一定孔径的标准筛，存留在某筛子上面的煤粉质量占全部煤粉样质量的百分数来表示煤粉样细度，符号Rx。

符号下标x代表煤粉粒径或筛网孔径（um）。

Rx又称为某筛的筛余份额，Rx越大，煤粉越粗，用一组不同孔径筛子的筛余份额可以说明煤粉的粗细程度。

筛余份额Rx（%）有下式求得：

Rx=100a/（a+b）（8）

式中：

a：

筛子上面剩余的煤粉质量，g；

b：

通过筛子的煤粉质量，g。

煤粉的颗粒特性表示煤粉中颗粒尺寸的分布状况，用Rosin-Rammler方程式表示为：

Rx=100e-bxn（9）

（10）

式中：

Rx：

煤粉细度，%；

x：

颗粒尺寸，um；

b：

表征煤粉粗细程度的常数；

n：

煤粉均匀性系数，取决于制粉系统设备的类型和煤种。

（一般情况下，配离心式分离器的n=1.1~1.2；烧褐煤采用双流式惯性分离器的n=1.0，单流惯性式的n=0.8）。

不同粒径下煤粉细度换算式为：

Rx2=100（Rx1/100）（x2/x1）n（11）

4.2经济煤粉细度

随着煤粉变细磨煤机电耗增加而锅炉效率提高，因此存在一个经济煤粉细度。

经济煤粉细度的选取主要考虑以下三个因素：

1）煤的燃烧特性。

一般来说，挥发分高、灰分少、发热量高的煤燃烧性能好，煤粉细度可以放粗。

2）燃烧方式、炉膛的热强度和炉膛的大小。

旋风炉、炉膛的热强度高及大炉膛时，煤粉细度可以放粗。

3）煤粉的均匀性系数。

均匀性好，煤粉细度可以放粗。

4.3煤粉细度的选取方法

1对于固态排渣煤粉炉燃用无烟煤、贫煤和烟煤时，在无燃尽率指标Bp的分析值时；煤粉细度按下式选取：

R90=0.5nVdaf（a）

式中：

R90：

用90um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：

每逢干燥无灰基挥发分，%。

2在有燃尽率指标Bp的分析值时，应根据燃尽率指标Bp按图1来选取煤粉细度。

图1煤粉细度和燃尽率Bp的关系（无烟煤、贫煤和烟煤）

3煤粉细度的最小值应该控制不低于R90=4%。

4当燃用褐煤和油页岩时，煤粉细度为：

R90=35%~60%（挥发分高时取大值，挥发分低时取小值）

R1.0<1%~3%

5进口机组的煤粉细度按外商的要求进行设计。

6混煤的煤粉细度应先按质量加权的方法求出挥发分，再根据图2求取混煤的评价挥发分，根据评价挥发分再按式（a）求取混煤的煤粉细度。

图2根据着火特性求混煤的评价挥发分

5煤和煤粉水分

5.1定义

原煤的最大水分maximummoistureofcoal

原煤的最大水分是工作燃料的最大水分，常由于下雨使原煤的水分增大。

在钢球磨煤机的出力计算中，最大水分Mmax=1+1.07Mar（%），一般原煤的最大水分在校核煤种中给出。

原煤的全水分Mt有外在（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

式中：

Mt：

原煤的全水分，%；

Mf：

外在（表面）水分，%；

Mad：

内在水分Minh（即空气干燥基水分），%。

5.2

为了防止钢球磨煤机入口和料仓堵煤现象的发生，必须进行煤的全水分对煤的外摩擦角和堆积角的影响试验。

应控制煤的全水分使煤的外摩擦角比料仓的壁面斜角小5º~10º。

使煤的堆积角小于磨煤机入口斜角（钢球磨煤机和斜切进煤的双进双出钢球磨煤机入口一般为45º。

）

对于强粘结性的煤（成球性指数0.6~0.8），煤的全水分必须控制在8%（内水分为1%~2%以内，否则将造成钢球磨煤机入口堵煤现象的发生。

5.3煤粉水分

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Mpc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，%。

具体数值按图3选取。

6煤粉的着火和燃尽性能

煤粉的着火、燃尽性能lgnitabilityandburn-outofpulverizedcoal

煤粉的着火、燃尽性能表示煤粉在炉膛中在规定燃烧条件下被燃烧着火及燃尽的难易程度。

它与煤化程度、煤质成分、矿物成分有关。

在具体炉膛中还与炉膛形式、燃烧器结构、燃烧器的布置、炉内停留时间、炉膛压力、煤粉细度以及与配风状况等诸多空气动力学和热力学因素有关。

煤粉的着火、燃尽性能是制粉系统形式选择的重要因素。

在煤粉的着火性能较差时，要采用热风送粉等方式以提高其着火性能；在煤粉的燃尽性能较差时，要采用较细的煤粉细度等方式以提高其燃尽性能。

煤的着火、燃尽性能大致随煤中挥发分的含量的降低而逐渐变难。

对于低挥发分煤种（Vdaf在10%~25%之间），单纯用挥发分进行判断容易引起偏差，此时需用煤粉气流着火温度（IT）以及在“一维火焰试验炉”得出的燃尽率指标Bp加以判断。

煤的着火性能也可以用着火稳定性指数Rw大致判断。

煤粉气流着火温度（IT）、着火稳定性指数Rw以及燃尽率指标Bp的试验方法件DL/T831。

混煤的着火燃尽性能更接近于混煤中挥发分低的煤种，可以用混煤的评价挥发分（根据图2求取）来决定其着火燃尽性能。

表5煤的着火性能和煤粉气流着火温度IT以及煤的挥发分Vdaf的关系

IT（℃）

Rw

Vdaf（%）

煤的着火性能

>800

<4

<15

较难

800~700

4~5

10~25

中等

<700

>5

>20

较易

注：

Vdaf在10%~15%以及20%~25%之间着火性能有重叠。

表6煤的燃尽性能和煤的燃尽率指教Bp以及煤的挥发分Vdaf的关系

Bp（%）

Vdaf（%）

煤的燃尽性能

<88

<15

较难

88~95

10~25

中等

>95

>25

较易

注：

Vdaf在10%~15%以及20%~25%之间燃尽性能有重叠。

7设计原始数据

1进行磨煤机和制粉系统选型及参数设计时所必需的煤质数据如下表所示。

表7磨煤机和制粉系统选型及参数设计时所必需的的煤质数据

序号

项目

符号

单位

依据

用途

1

工业分析

GB/T211

GB212

1选择干燥方式

2选择制粉系统

3计算煤粉细度

全水分

Mt

%

固有水分

Mad

%

灰分

Aar

%

挥发分

VarVdaf

%

固定碳

FCdaf

%

2

发热量

Qnet,v,ar

kJ/kg

GB/T213

结合工业分析计算煤的爆炸性指数Kd，选择制粉系统

3

元素分析

GB/T476

计算一次风量（结合一次风率）

碳

Car

%

氢

Har

%

氧

Oar

%

氮

Nar

%

全硫

Sar

%

4

可磨性指数

GB2565

SD328

结合工业分析计算磨煤机出力

哈氏可磨性指数

HGI

—

VTI可磨性指数

KVTI

—

5

磨损指数

Ke

—

DL465

选择磨煤机

6

成球性指数

Kc

—

DL/T466

1煤斗及磨煤机入口角度设计

2煤的全水分控制

煤的摩擦角

Φ

（º）

堆积角

aj

（º）

7

煤粉气流着火温度

IT

℃

DL/T831

选择制粉系统

8

燃尽率指数

Bp

%

DL/T831

选择制粉系统和煤粉细度

9

煤的粒度分布

1煤斗容量设计

2煤的水分控制

煤的堆积密度

ρb

kg/m3

真密度

ρb

kg/m3

2在进行制粉系统设计时，应根据锅炉的设计煤种和校核煤种进行设计。

当实际燃用煤种偏离设计煤种所列数据，差值在表7范围内时，制粉系统的参数设计应能使锅炉在最大连续蒸发量下安全、可靠的运行。

表8运行煤质的允许波动范围

项目

符号

单位

无烟煤

贫煤

低挥发分煤

高挥发分煤

褐煤

干燥无灰基挥发分

Vdaf

%

-1

-2

±4

±4.5

收到基水分

Aar

%

±4

±5

±5

+5，-10

±5

收到基低位发热量

Qnet,v,ar

kJ/kg

±10

±10

±10

±10

±7

收到基水分

Mar

%

±2

±2

±2

±2，Mar≥12%时，±4

±5

可磨性指数

HGI

—

±20

±20

±20

±20

±20

KVTI

—

±10

±10

±10

±10

±10

磨损指数

Ke

—

±20

±20

±20

±20

±20

成球性指数

Kc

—

±20

±20

±20

±20

±20

注：

挥发分、灰分、水分为绝对偏差；发热量、可磨性指数、磨损指数、成球性指数为相对偏差