阜新煙煤改燒金竹山無煙煤的問題研究 答辯

指導(dǎo)教師：曹娜論文題目：阜新煙煤鍋爐改燒金竹

山無煙煤的問題研究班級(jí)：熱動(dòng)102班學(xué)生：李恒學(xué)號(hào)：100208021125研究概述研究背景

目前，我國大部分火電廠都燃用煙煤，但受地理位置及煤種價(jià)格等各方面的制約，如果電廠繼續(xù)燃用煙煤，將會(huì)導(dǎo)致發(fā)電成本較高，經(jīng)濟(jì)效益較低，因此許多燃用煙煤的電廠希望能對(duì)鍋爐進(jìn)行改造，將鍋爐燃用煤種由煙煤改為價(jià)格較便宜或當(dāng)?shù)刭Y源較豐富的無煙煤或貧煤。

研究意義

本課題通過對(duì)阜新煙煤和金竹山無煙煤鍋爐的熱力計(jì)算，分析煤種變化對(duì)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性帶來的影響，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較和分析，為鍋爐變煤種運(yùn)行改造提供一些有用的數(shù)據(jù)支持

。論文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容第一部分：緒論第二部分：煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐機(jī)組的影響第三部分：兩煤種對(duì)比熱力分析計(jì)算第四部分：計(jì)算結(jié)果匯總與分析第五部分：鍋爐對(duì)于煤種變化應(yīng)對(duì)措施一、緒論1.1選題意義及研究目的

關(guān)鍵詞：地理位置、價(jià)格、成本、改燒；著火、穩(wěn)燃、結(jié)渣三大問題；能源、研究現(xiàn)狀（生物質(zhì)能、摻燒混燒、低SOx

燃燒等）。

本課題通過對(duì)煙煤和無煙煤鍋爐的熱力計(jì)算，分析煤種變化對(duì)鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性帶來的影響，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較和分析，提出影響鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的因素，為鍋爐變煤種運(yùn)行改造提供一些數(shù)據(jù)支持。1.2本文主要研究內(nèi)容（1）煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐機(jī)組的影響。（2）阜新煙煤鍋爐燃用阜新煙煤的熱力計(jì)算。（3）阜新煙煤鍋爐燃用金竹山無煙煤的熱力計(jì)算。（4）對(duì)兩個(gè)煤種的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析并得出相應(yīng)結(jié)論。二、煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐機(jī)組的影響2.1煤質(zhì)變化對(duì)制粉系統(tǒng)的影響

入爐煤質(zhì)（揮發(fā)分、發(fā)熱量、水分和粘度等）發(fā)生變化時(shí)，石子煤量、磨煤機(jī)磨損件壽命、磨煤功耗、煤粉細(xì)度、磨煤機(jī)出力等也將相應(yīng)發(fā)生變化。

2.2煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐機(jī)組運(yùn)行狀況的影響

主要分析煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐出力、燃燒穩(wěn)定性、鍋爐受熱面結(jié)渣、鍋爐受熱面磨損、鍋爐效率、空氣預(yù)熱器的影響

2.3煤質(zhì)變化對(duì)輔助設(shè)備的影響

高溫腐蝕、低溫腐蝕；輸煤除渣系統(tǒng)；除塵器等2.4煤質(zhì)變化對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐機(jī)組的運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，因此在進(jìn)行煤種改燒前必須對(duì)改燒前后的煤種分別進(jìn)行熱力計(jì)算，并對(duì)結(jié)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，推測(cè)改燒前后運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的問題。三、兩煤種對(duì)比熱力分析計(jì)算3.1鍋爐概況

國產(chǎn)220t/h高壓鍋爐示意圖

四角布置切圓直流燃燒器，倒U型，自然循環(huán)，固態(tài)排渣煤粉爐。鋼球筒式磨煤機(jī)，中間儲(chǔ)倉式制粉系統(tǒng)。三、兩煤種對(duì)比熱力分析計(jì)算3.2鍋爐各種工質(zhì)流程3.2.1

煙氣流程爐膛→屏式過熱器→高溫對(duì)流過熱器→低溫對(duì)流過熱器→高溫省煤器→高溫空氣預(yù)熱器→低溫省煤器→低溫空氣預(yù)熱器3.2.2

蒸汽流程一次噴水減溫二次噴水減溫↓↓汽包→頂棚管→低溫對(duì)流過熱器屏式過熱器→高溫對(duì)流過熱器冷段→高溫空氣預(yù)熱器熱段→汽輪機(jī)3.2.3空氣流程

磨煤機(jī)↓冷空氣→送分機(jī)→空氣預(yù)熱器→熱空氣→燃燒器→爐膛三、兩煤種對(duì)比熱力分析計(jì)算兩煤種煤質(zhì)特性參數(shù)

三、兩煤種對(duì)比熱力分析計(jì)算3.4/3.5燃用阜新煙煤/金竹山無煙煤的輔助熱力計(jì)算3.4.1鍋爐空氣量平衡（漏風(fēng)系數(shù)、過量空氣系數(shù)、平均過量空氣系數(shù)）3.4.2燃料燃燒計(jì)算（燃燒計(jì)算表）3.4.3煙氣特性參數(shù)計(jì)算（煙氣特性表）3.4.4理論煙氣焓和理論空氣焓的計(jì)算（理論煙氣焓、理論空氣焓）3.4.5實(shí)際煙氣焓的計(jì)算（實(shí)際煙氣焓溫表）3.4.6鍋爐熱效率及燃料消耗量計(jì)算（熱效率及燃料消耗計(jì)算表）3.4.7燃用阜新煙煤的爐膛校核熱力計(jì)算（爐膛熱力計(jì)算表）四、計(jì)算結(jié)果匯總與分析計(jì)算結(jié)果匯總

四、計(jì)算結(jié)果匯總與分析4.2結(jié)果分析經(jīng)熱力計(jì)算，在鍋爐100%負(fù)荷下，改燃無煙煤后，由于機(jī)械不完全燃燒熱損失q4由1.5%升高到6%，而排煙熱損失q2由原來的6.34%降到5.206%，鍋爐熱效率由原設(shè)計(jì)煤種的92.751%降至88.294%左右。引起鍋爐熱效率的變化[14]主要由機(jī)械不完全燃燒損失q4和排煙熱損失q2決定。現(xiàn)主要針對(duì)煤質(zhì)變化對(duì)機(jī)械不完全熱損失q4、排煙損失q2兩方面進(jìn)行簡單分析。四、計(jì)算結(jié)果匯總與分析（一）煤質(zhì)變化對(duì)排煙損失q2的影響

在煤粉燃燒過程中，水分是不利因素。入爐煤中的水分汽化時(shí)吸熱，增加了煤粉著火熱，對(duì)煤粉著火不利；水分不參與燃燒，但會(huì)吸收煤粉燃燒釋放的熱量，降低了燃燒區(qū)域溫度，對(duì)煤粉燃盡不利。水分增大時(shí)，尾部受熱面低溫腐蝕的幾率增大，同時(shí)易于積灰，因此需要提高排煙溫度以避免低溫腐蝕，這樣一來排煙損失q2也增大，故水分的存在增大了q2。入爐煤中硫分的大小對(duì)排煙損失影響也較大。硫在燃燒后生成SO2，有一部分再進(jìn)一步氧化成SO3。隨煙氣流動(dòng)的SO3與煙氣中的水蒸氣進(jìn)一步結(jié)合成硫酸汽。當(dāng)煙道內(nèi)受熱面壁溫較低時(shí)，硫酸汽便凝積成硫酸，使受熱面遭到腐蝕。煤中硫的含量越高，這種腐蝕越嚴(yán)重。因此，為避免這種腐蝕，則原設(shè)計(jì)排煙溫度也就需要增大，與此同時(shí)，排煙損失q2也就跟著增大了。四、計(jì)算結(jié)果匯總與分析在本課題阜新煙煤改燒金竹山無煙煤的研究中，其灰分含量由原設(shè)計(jì)煤種的23%降低到22.3%，經(jīng)熱力計(jì)算，其鍋爐效率是降低的；其水分含量由原設(shè)計(jì)煤種的15%降低到7%，其硫分含量由1%降到0.6%，根據(jù)兩煤種的折算水分計(jì)算，其排煙溫度估算值由145℃降低到125℃，排煙溫度越低，則排煙損失就越小，故相應(yīng)排煙損失q2也降低了。四、計(jì)算結(jié)果匯總與分析（二）煤質(zhì)變化對(duì)機(jī)械不完全燃燒損失q4的影響

通常煙煤可磨性較好，無煙煤可磨性較差；碳元素含量低的煤易磨，碳元素含量高的煤難磨。燃用可磨性差的煤種會(huì)產(chǎn)生一系列不利的影響：煤粉細(xì)度難以合格、制粉電耗增加、制粉出力下降，進(jìn)而導(dǎo)致q4增大。入爐煤的低位熱值下降時(shí)，考慮到保證機(jī)組負(fù)荷出力的需要，單位時(shí)間內(nèi)的給煤量必然相應(yīng)增加。制粉系統(tǒng)出力的非正常增加會(huì)使煤粉變粗，影響煤粉燃盡，間接導(dǎo)致灰、渣可燃物升高；同時(shí)，煤粉消耗量的增大，還會(huì)導(dǎo)致一次風(fēng)速增高、風(fēng)溫降低，導(dǎo)致煤粉著火推遲，火焰中心上移，爐膛出口煙溫提高，q4增大。煤的揮發(fā)分越低，煤中難燃的固定碳成分越多，煤粉越不容易燃盡，揮發(fā)分析出的空隙少，減少了反應(yīng)表面積，使燃燒反應(yīng)減慢，不利于快速穩(wěn)定燃燒。在其它指標(biāo)相同時(shí)，煤粉的著火點(diǎn)隨著揮發(fā)份的減少而增大，煤粉的著火熱也隨之增大，煤粉的著火速度減慢，故鍋爐的機(jī)械未完全燃燒損失q4隨著揮發(fā)份的減少而增大。四、計(jì)算結(jié)果匯總與分析在本課題阜新煙煤改燒金竹山無煙煤的研究中，煤種變化后，入爐煤揮發(fā)分由原設(shè)計(jì)煤種的41%降低到8%，其煤粉變粗，不易燃燒及燃盡，從而增大了鍋爐機(jī)械不完全熱損失q4；低位熱值由18645增大到22210，低位熱值增大時(shí)，將導(dǎo)致燃燒室溫度過高，爐膛出口煙溫增大，有可能促使鍋爐結(jié)渣的情況發(fā)生或增大結(jié)渣的可能性，導(dǎo)致q4增大。經(jīng)熱力計(jì)算由表4-1知，其機(jī)械未完全燃燒損失q4由1.5%增大到6%。五、鍋爐對(duì)于煤種變化應(yīng)對(duì)措施（1）由于機(jī)械不完全燃燒熱損失增大，而在金竹山無煙煤的熱力計(jì)算中，過量空氣系數(shù)只取1.2，按照無煙煤過量空氣系數(shù)的選取范圍為1.2~1.25，因此可適當(dāng)提高過量空氣系數(shù)，這樣可以減小機(jī)械不完全燃燒熱損失。（2）由于改燒無煙煤后，揮發(fā)分降低，因此可采用以空氣預(yù)熱器出口的熱風(fēng)作為輸送煤粉進(jìn)入爐膛燃燒的方式即熱風(fēng)送粉方式，使煤粉在風(fēng)管內(nèi)先行預(yù)熱，有利于揮發(fā)分的析出及在爐膛內(nèi)及時(shí)著火和穩(wěn)定燃燒，以減少機(jī)械不完全熱損失。（3）受地理位置及煤種價(jià)格的制約，可加強(qiáng)各煤種的摻燒、混燒和配煤技術(shù)，以提高各煤種特別是劣質(zhì)煤的利用率，降低運(yùn)行成本。（4）由于金竹山無煙煤揮發(fā)分較低，可在爐頂拱下面的水冷壁上敷設(shè)衛(wèi)燃帶。減少燃燒過程的散熱，以提高燃燒區(qū)域的溫度水平，從而改善