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配煤掺烧混煤煤质特性研究

  • 来源: 大唐华东电力试验研究院 锅炉所
  • 作者: 王远鑫
  • 发布时间: 2018-04-02

配煤掺烧混煤煤质特性研究

大唐华东电力试验研究院 锅炉所 王远鑫

1. 配煤掺烧影响因素

煤炭价格持续走高影响,国内煤炭市场动力煤供应日趋紧张。为降低原料成本、越来越多电厂在燃用设计煤种时掺烧部分价格低廉的非设计煤种,期望以此降低燃料成本。但燃煤锅炉实际运行中,因混煤燃烧特性与设计煤种差距较大且难以测量,时常影响燃煤锅炉经济、安全运行。

配煤掺烧对燃煤锅炉的影响大致可分为以下几个方面:(1)影响锅炉的稳定燃烧;(2)影响锅炉的热效率;(3)影响锅炉污染物排放;(4)影响锅炉辅机运行。为进一步探究不同煤质掺配后的燃烧特性,由以上四个方面优化锅炉机组运行参数,有必要对涉及配煤掺烧领域的相关研究进行总结,以期为进一步的研究工作起到指导作用。

2. 配煤掺烧煤质特性

2.1配煤燃烧特性

配煤掺烧是根据锅炉燃烧对煤质的要求,将若干不同种类、不同性质的煤按照一定比例掺配后送入炉膛燃烧。其期望利用各掺烧原煤性质上的差异,取长补短,进而满足电厂实际运行需求。

但各掺烧原煤在经历简单的机械混合后,实际的综合特性早已改变,已然成为一种新的煤种。国内某700MW超临界机组在进行配煤掺烧试验中,锅炉带额定负荷时,各试验方案入炉煤质加权平均热值最高与最低偏差4.2%,进风修正后锅炉效率偏差1.9%,总煤量偏差为11.9%,可见相同原煤不同配比的混煤在炉内燃烧工况差别较大,工程中需研究不同配比原煤燃烧特性对燃煤锅炉运行进行指导、优化。

一般认为,着火性能相近两种煤质掺混,掺混后煤质着火性能与原煤质变化不大;着火性能相差较大的两种煤质掺混,掺混后煤质着火性能趋向于着火性能好的煤质。但其同时受易着火煤掺配比例影响,随易着火煤比例降低,着火性能下降。总之,混煤着火特性虽没有统一的判断方法,但前人的研究结论大同小异。

 

2.2配煤燃尽特性

混煤燃尽特性直接影响锅炉的燃烧效率,并且与电除尘效率,灰品质等密切相关。福州某电厂1号、2号锅炉(1150t/h),因在设计用烟煤掺入无烟煤,造成磨煤机研磨能力下降、煤粉变粗,飞灰可燃物达到5.39%

辨别混煤燃尽特性方法较多,其中傅张指数Fz辨别燃尽特性,其表达式如1-1所示:


 (1-1)

式中:Vad—空气干燥基挥发分;

Wad—空气干燥基水分;

FCad—空气干燥固定碳;

Fz指数由小到大表示掺烧煤燃尽特性不断增强。

但由于傅张指数不能反映混煤中优质煤“抢风”现象,更多采用燃尽特性辨别指数Rj表示混煤燃尽特性,其表达式如1-21-3所示:


(1-2)


 (1-3)

式中:分别为—难燃峰烧掉燃料量、—难燃峰最大燃烧速度对应温度、—难燃峰最大燃烧速度对应温度、—烧掉98%燃料所需时间对应的燃尽等级。

Rj表征混煤燃尽特性与Fz指数相似,均随指数增大燃尽特性不断增强。

煤粉燃尽是一个复杂的过程,与粒径分布、燃烧模式、表面反应系数、煤粉细度及膨胀、过量空气等因素有关 。利用飞灰含碳量/热重曲线辨别不同显微组分原煤的燃尽特性,认为显微组分相差较小时,易燃煤种可改善难燃煤种燃烧特性;显微组分相差较大时,混煤燃尽特性不符合加权平均。燃烧特性相差较大的原煤,混合掺烧受“抢风”现象影响(燃烧特性好的原煤先行燃烧,消耗较多氧气使燃烧特性差的原煤燃尽困难),混煤燃尽特性较差。

3. 结论

受混煤中各原煤无机化合物在高温条件下相互反应影响,混煤各项特性不符合各项单煤特性的平均加权,随易着火煤掺配比例升高,混煤着火性能增强;混煤燃烧性受易燃煤对掺烧煤燃烧存在促进和抑制两种作用,混煤燃尽特性需辨别何种因素的影响更大。


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