混煤方案

混煤方案（共5篇）

混煤方案 篇1

1 构造评价指标体系

模糊综合评价的第一步就是根据具体情况建立评价指标体系的层次结构图, 如图所示:

简单的混煤评价的指标体系大致上可以从混煤煤质指标、混煤价格指标以及为了减少煤场热值损失而需考虑的堆放时间指标三个方面考虑。

2 确定各评价指标的约束条件

根据锅炉的设计指标以及煤场管理等其他管理要求确定评价指标的约束条件。

在混煤方案中应用穷举法进行配煤, 可能有些配煤方案的配后混煤煤质不能满足锅炉设计的基本要求, 这些方案就不需要在进行评价了, 可以直接跳过。所以根据电厂锅炉设计煤质指标, 指定各煤质指标的符合区间, 以及指定对方时间过期优先可以减少很多无谓运算。

3 确定评价指标体系的权重

确定各指标的权重是模糊综合评价法的步骤之一。混煤方案综合评价模型采用层次分析法确定其权重, 在该方法中权重选用了专家调查法, 具有一定的主观性, 选用电厂运行部锅炉专工来确定配煤方案中各评价指标的权重。作为对本厂锅炉最熟悉的人员之一, 锅炉专工确定的权重能很好的符合某阶段电厂配煤需考虑指标的优先次序, 更加符合锅炉燃煤发电以及考核的实际情况。

配煤方案评价模型是一个单层次评价体系模型, 在此设各指标的权重都用百分数表示, 且第一级指标各指标的权重为Wi, i=1, 2, …, n, n 为指标个数。指标权重向量为:

W= (W1, …, W i, …W n) 。

4 多目标模糊决策法确定方案最优排序

模糊综合评价法的最后一步是采用多目标模糊决策法确定方案最优排序, 一个方案的优劣需要用多个指标来反映, 这就是多目标决策问题.它是寻求在一定约束条件下使多个目标都达到最满意值的方案, 是从有限个待选方案集中经过综合权衡各个目标 (或属性) 后, 对方案集进行排序并选出最满意方案.由于各个目标间的不可公度性与冲突性, 一般要把各目标的特征量转化为相对隶属度 (或效用函数) , 然后赋予各个目标相应的权重, 再作综合评价, 从而确定最满意方案.其数学方法如下:

设决策论域U是评价方案的集合

U={方案1, 方案2, …方案m, }={u1, u2, …, um}。

对所研究问题起重要影响作用的常数目标函数或者因素指标的集合为:

V={f1, f2, …, fn}

因此, 各方案的因素指标向量为:

uj= (f1j, f2j, …, fnj) , j=1, 2, …, m

我们把j个方案的第i个因素指标值记为fij, 则得到m个方案的n个因素指标值矩阵F:

undefined

当各因素指标值fij定量指标时, 令

undefined

式中:undefined;

rij为第i项因素着眼于第j个方案的评价值。

负指标是指取值越小越好;正指标是指取值越大越好。

m个方案的n个评定值组成一个评价模糊矩阵

undefined

由专家评定出各影响因素或者常值目标函数的权系数ai, 即给出因素重要程度模糊子集

A= (a1, a2, …, an)

采用加权平均模型M (o, +) , 对各方案进行评价

undefined

其中undefined

根据最大隶属原则, 与bj (j=1, 2, …, m) 中的最大者相对应的方案为最优方案, 根据其从大到小情况, 就可以得到方案的排序情况。

5 实例应用情况

配煤方案的模糊综合评价模型已应用在沙角C电厂数字化煤场管理系统中, 为运行人员提供配煤参考, 系统内暂时还未考虑三种以上配煤的情况, 只考虑了两种煤参加配煤的情况。

(1) 确定参与混煤煤种。

沙角C电厂拥有3台660MW机组, 由于各种原因不能保证完全燃用设计煤种, 而是长期燃用混煤。以下为燃用的几种典型用煤, 煤质情况分别如下:

参与配煤煤种直接根据电厂煤场现存煤情况来确定, 需要定义好最少参与配煤煤种存煤量, 防止存煤量很少情况下, 配煤计算无实际意义。

(2) 设置评价指标约束条件。

根据电厂的实际工作流程, 配煤暂不考虑煤价的问题, 于是评价指标设定为热值、挥发份、灰熔点软化温度、灰分、水分、含硫量、存放时间。

(3) 设定各指标在模型计算中的权重。

权重因子分为5级:非常重要、重要、一般、稍有影响、可以忽略, 分别对应1、0.8、0.6、0.4和0.2等值

通过设定不同的权重可分别针对不同的因子优先配煤, 得到不同的配煤优先排序结果, 在本例中, 设置所有参数的权重因子都为重要。

(4) 配煤计算得到混煤最优配比推荐排序结果。

沙角C电厂采用了5台磨煤机, 每台磨煤机磨制同一种煤, 然后送入炉内混合燃烧的方式进行配煤, 因此两种煤配煤的整数比分别为1:1、1:2、1:3、1:4和2:3这几种, 如下图, 通过运用多目标模糊决策算法, 可得到如表2所示14种可用煤种配比的排序列表:

6 结语

通过沙角C电厂应用的情况来看, 该模型使用的关键在于选取评价指标和指定指标权重, 该数学模型的可扩展性可以使评价指标体系进一步加入环保指标、价格指标以及其他相关的所有指标来对配煤方案进行综合评价, 同时利用不同的权重设置, 可根据所关心的问题不同而有侧重的得到不同的配比推荐排序。该建模方法非常适合构造电厂动力配煤这种需要考虑多方面因素影响的复杂评价模型。

摘要：介绍了应用模糊数学进行多目标综合决策的方法来构造电厂动力煤配煤掺烧评价数学模型的步骤和方法, 阐述了选取评价指标及其权重的方法, 并以该模型在沙角C电厂数字化煤场管理系统中的实施情况为实例, 说明了该方法在评价燃煤电站锅炉可能使用的混煤方案中的应用。

关键词：模糊综合评价法,混煤方案,模糊数学,多目标决策

参考文献

[1]陈刚, 郝永财等.模糊数学在评价锅炉混煤方案中的应用[J].动力工程, 2008, 28 (6) :856-858.

[2]刘亮, 李录平, 柏湘杨等.混煤热解特性及燃烧过程的实验研究[J].动力工程, 2006, 26 (1) :130-134.

[3]张跃, 邹寿平, 宿芬.模糊数学方法及其应用[M].北京:煤炭工业出版社, 1992.

[4]冯宝安.多种模糊综合评判模型在燃煤结渣特性判别上的应用[J].锅炉技术, 1997 (3) :21-25.

粒度对混煤燃烧的影响 篇2

影响混煤高效利用的因素较多, 从国内外的研究情况来看, 煤炭燃烧中粒度的影响, 国内外学者普遍都比较重视, 但研究结果较为复杂, 对于水泥企业生产实际而言, 考查粒度对混煤燃烧的影响具有更实际的指导意义。

本文通过综合热分析试验考察了水泥厂常用煤种在不同粒度状态下的燃烧过程, 以反映烟煤和无烟煤粒度变化对燃烧结果的影响, 同时分析了不同粒度的烟煤和无烟煤混合后燃烧特性的变化。试验结果初步显示通过煤炭综合热分析指导水泥生产配煤具有良好前景。

1 试验条件

实验用烟煤 (淮南) 和无烟煤 (印尼) 取自水泥厂原煤堆场, 采用德国Netzsch STA449F3差示扫描量热仪对各试样进行燃烧测试, 工作气氛为空气, 气体用量50 mL/min, 升温速率为20℃/min, 测试温度范围RT~1000℃, 试样用量为10±0.5mg。

2 试验结果及讨论

实验首先对两个煤种测试了其在RT~1100℃内的燃烧性能, 如图1和图3所示。实验工作气氛为空气, 气体用量50 mL/min, 升温速率为10℃/min, 试样用量为10±0.5mg。

为了考察粒度在煤粉燃烧中的影响, 随后的试验将淮南烟煤和印尼无烟煤经过破碎、烘干后筛分为三个主要粒径区间:125~90μm, 90~70μm, <70μm, 对各区间分别测试其燃烧性能。

(1) 烟煤燃烧测试 (见图1、图2)

由图1可见煤样从室温开始缓慢失水, 至200℃左右基本结束, 伴随着失重有两个吸热峰出现, 分别为外水和内水的蒸发, 质量变化在16%左右。随温度升高, 挥发分逐步析出和燃烧, 同时由于挥发分的燃烧放热焦炭也开始逐步放热燃烧, 由DSC和TG曲线可见双峰现象的出现, 并在439℃和477℃达到峰值, 随后还有约2%左右的质量减小, 一般是少量较大颗粒的煤粉内部颗粒逐步燃烧所致, 至700℃左右燃烧结束, 总质量变化为65.09%。至燃烧结束最后残留质量为17.29%, 该部分主要为煤炭中的灰分。

由图2可见, 淮南烟煤在不同的粒度区间内燃烧放热主要区间变化不大, 但是随着粒度的减小, 煤粉的成分发生了偏析, 小颗粒的灰分有所降低, 而90μm以下颗粒的灰分变化不是很明显。

由图2可见在500~600℃的放热区间内, DSC曲线中的峰值放热段随着粒度的减小出现了增大, 相对而言大颗粒的放热集中度更高。由图2也可见研磨后煤粉中的细粉相对粗粉固定碳的着火有所提前, 原因主要在于:一是比表面积增大, 更有利于挥发分的析出, 促使煤粉颗粒的着火;二是粉碎时不同粒度煤粉的灰分和固定碳含量有所差异。值得注意的是对于不同的煤炭而言应通过试验具体考察其成分变化趋势。

(2) 无烟煤燃烧测试 (见图3、图4)

由图3可见该煤样从室温开始缓慢失水, 至170℃左右基本结束, 伴随着失重有一个吸热峰出现, 内水很少, 质量变化在1.5%左右。由图可见在200~400℃的范围内质量基本无变化, 从410℃左右开始煤粉开始燃烧放热失重, 燃烧峰值温度约572℃, 至700℃左右燃烧结束, 总质量变化为65%。至燃烧结束最后残留质量为33.13%, 该部分主要为煤炭中的灰分。

由图4可见, 无烟煤在不同的粒度区间内燃烧放热主要区间有所变化, 其燃烧开始温度在500℃左右, 但随着粒度的减小, 煤粉放热结束温度发生了较大的提前, 粗颗粒在700℃左右结束放热而细粉则提前到640℃左右。同时也可见不同粒径的煤粉的成分发生了较大偏析, 随着粒径的降低, 灰分含量明显升高。

(3) 混煤燃烧测试

将破碎筛分后的烟煤及无烟煤按照等质量混合后测试混煤的燃烧特性, 图5~7显示了随着不同粒径的煤炭混合的变化趋势。其中图5使用的混煤由大颗粒烟煤混合三种不同粒度无烟煤组成;图6使用的混煤由中颗粒烟煤混合三种不同粒度无烟煤组成;图7使用的混煤由小颗粒烟煤混合三种不同粒度无烟煤组成。

由图5可见在大颗粒烟煤和不同粒径无烟煤的混煤测试中, 随着无烟煤粒径的减小, 混煤的放热区间逐步向低温区偏移, 放热集中程度也有所增强, 放热峰值温度也有较大程度的降低。对比之前的测试可知, 烟煤中大颗粒和无烟煤的小颗粒灰分含量高, 因此由图2可见这两种煤种的组合其灰分含量最高。

由图6可见在大颗粒烟煤和不同粒径无烟煤的混煤测试中, 随着无烟煤粒径的减小, 混煤的放热区间逐步向低温区偏移, 放热集中程度也有所增强, 放热峰值温度也有较大程度的降低。

对比图5可见混煤中的固定碳燃尽温度随着烟煤颗粒的减小而向高温段偏移。由图5的H1Y3 (烟煤大颗粒搭配无烟煤小颗粒) 也可见其放热在500~600℃段内达到高峰, 峰值出现在550℃;而图6中H2Y3 (烟煤中颗粒搭配无烟煤小颗粒) 曲线可见在500~600℃段内放热也达到高峰, 但峰值不明显。

由图7可见在大颗粒烟煤和不同粒径无烟煤的混煤测试中, 随着无烟煤粒径的减小, 混煤的放热区间逐步向低温区偏移, 放热集中程度也有所增强, 放热峰值温度也有较大程度的降低。

对比图5、6可见混煤中的固定碳燃尽温度随着烟煤颗粒的减小而向高温段偏移。从图7的H3Y3 (烟煤小颗粒搭配无烟煤小颗粒) 曲线可见在500~600℃段内的高峰放热阶段内有两处较为明显的双峰出现, 这和烟煤大颗粒、中颗粒中类似曲线对比可见其放热不如之前两者放热平稳, 两种煤种的小颗粒混合燃烧时更多的体现其单煤种燃烧特点, 且这种趋势在较大颗粒的煤种混合时表现的并不明显。

3 结论与展望

(1) 粒度对淮南烟煤的燃烧起止温度范围影响不大, 但峰值放热区间大颗粒比小颗粒更集中。随着粒度的减小, 煤粉的成分发生了偏析, 小颗粒的灰分有所降低, 而90μm以下颗粒的灰分变化不是很明显。

(2) 粒度对印尼无烟煤的燃烧开始温度影响不大, 但随着粒度的减小, 煤粉放热结束温度发生了较大的提前。同时也可见不同粒径的煤粉的成分发生了较大偏析, 随着粒径的降低, 灰分含量明显升高。

(3) 混煤中随着无烟煤粒径的减小, 混煤的放热区间逐步向低温区偏移, 放热集中程度也有所增强, 放热峰值温度也有较大程度的降低。

(4) 混煤中无烟煤的小颗粒比烟煤的小颗粒对混煤的集中放热影响更明显。

(5) 相关的试验初步展示了不同粒度状态下煤炭的燃烧过程, 并显示通过煤炭综合热分析指导水泥生产配煤具有良好前景。

参考文献

[1]张建良, 张曦东, 陈杉杉, 吕卫.利用热重法研究混煤的燃烧.钢铁研究学报, 2009.2: (6) .

[2]赵凤杰, 刘剑.煤的热重分析技术及其应用.辽宁工程技术大学学报, 2005.12: (25) .

浅析电厂锅炉混煤掺烧技术 篇3

1 电厂锅炉混煤掺烧理论分析

1.1 混煤的可磨特性。

可磨性主要趋向于难磨煤种, 二种煤混合时, 煤粉的粗细度分布不一样, 易磨煤种所形成的煤粉较细, 难磨煤种所形成的煤粉则较粗, 这样就要充分的在燃烧时考虑难磨煤种的燃尽问题。

1.2 混煤的着火特性。

当煤能够在锅炉内进行燃烧时, 是需要足够高的温度时即达到煤的着火温度时, 则会产生热分解, 这是煤在燃烧过程中的初始阶段, 在锅炉中对煤的热分解产生影响的主要是活化能、温度和升温率等因素。混煤在燃烧时会由所掺配的煤种的不同产生不同的热解特性曲线, 并根据煤质的不同而呈现不同的燃烧曲线高峰。混煤多数由二种或二种以上的煤种混合而成, 所以在燃烧时会呈现不同的失重速率高峰, 因为在燃烧时不同的煤种会保持着各自的着火温度, 所以最先燃烧的必时易着火的煤种, 从大量的实践经验中表明, 混煤的着点温度多与其组成成分中的易着火煤种的着火温度相近。

1.3 混煤的燃尽特性。

两种挥发分差异较大的煤种混合后, 在燃烧过程中会出现所谓“抢风”现象, 不利于混煤的燃尽。燃烧特性差异较大煤种的混煤在燃烧时对锅炉运行的配风要求也很苛刻, 难以同时满足两种煤的燃烧需要。鉴于混煤的可磨特性和抢风现象, 混煤的燃尽特性接近于难燃尽煤种。

2 传统“炉前掺配、炉内混烧”方式的技术特性。

传统的混煤掺烧方式是指燃料在进入锅炉前通过一定的手段进行混合, 混合均匀后在磨煤要中磨制成粉后才能送进炉内燃烧。这种传统的混煤掺烧方式对于可磨性相近, 同时电厂具有较大的存贮场地和掺瀑煤场, 这样可以在混煤进入炉堂前进行完全的混配, 这种方式对于煤粉的着火性和燃烧的稳定性及混煤的抢风现象具有极其重要的作用。

(1) 在混煤中, 对于煤质差异较大的煤, 在磨煤机磨的过程中, 易磨的煤和难磨的煤在磨煤机中磨的程度不同, 存在着“过磨”和“欠磨”的问题, 这样煤粉的细度和均匀度则都很难达到一致性, 所以飞灰含碳质量分数和炉渣含碳质量分数都较高。 (2) 对于煤质波动较大的混煤, 需要在混配设备及管理上进行严格要求。如果劣质煤过多, 则不仅会导致掺混手段欠缺、掺混不均匀, 同时还会导致锅炉局部灭火或是结焦等情况发生。如果在极端情况下掺入优质煤时, 如果控制不好比例和参数, 则可能导致制粉系统发生爆炸或是风管烧损。 (3) 对于炉前掺混手段欠缺的情况, 如果想保证炉前掺浊的均匀性, 则需要较大的劳动强度, 输配煤设备需要长时间的运行, 对电量的消耗量增加。

3 新型“分磨制粉”方式的技术研究与实践

由于传统的混煤掺烧方式一直存在“抢风”、难磨煤种和难燃尽煤种等问题没有得到根本性的解决, 所以为了有效改进燃烧的稳定性、经济性和安全性等问题, 研制出了“分磨制粉”的混煤掺烧方式。此种方式有效的解决了传统方式对燃烧性能影响的问题, 取得了很好的效果, 所以得以进一步的推广和应用。“分磨制粉”掺配方式是指不同磨煤机磨制不同种类的原煤, 对直吹式制粉系统, 煤粉经各磨煤机一次风管直接输送入炉内燃烧;对中间储仓式制粉系统, 煤粉送入不同或同一粉仓储存, 再送入炉内燃烧。该方法适用于混煤手段欠缺的火电厂, 尤其适用于可磨性差异较大的煤种掺烧。

3.1“分磨制粉、炉内掺烧”方式及应用

3.1.1 在直吹式制粉系统锅炉的应用。

对直吹式制粉系统的锅炉, 分磨制粉、

炉内掺烧方式就是不同磨煤机磨制不同种类的原煤, 煤粉经各磨煤机一次风管直接输送进入炉内燃烧, 煤粉在炉内进行掺烧。采用“分磨制粉、炉内掺烧”方式, 较好地解决了燃烧的稳定性和经济性。

3.1.2 在仓储式制粉系统的应用。

对仓储式制粉系统锅炉, “分磨制粉、炉内掺烧”是指磨煤机磨制各自选定的煤种, 成粉进入各自的粉仓;煤粉由不同的粉仓输送到不同的燃烧器喷口;煤粉的混合在炉内燃烧过程中完成。这种混合方式可根据锅炉的不同温度区域送入合适的煤种, 以改善锅炉的燃烧环境。

3.2 仓储式制粉系统锅炉的“分磨制粉、仓内掺混、炉内混烧”。

当具备一定条件时, 中储式制粉系统磨煤机磨制各自选定的煤种, 不同的煤粉输入同一个煤粉仓, 即煤粉的混合在煤粉仓内完成, 各燃烧器燃用的是同样的混煤。这种混合方式保留了混煤着火特性接近于易着火煤种的优点, 同时由于分磨制粉可保证磨细难燃尽煤种, 克服了混煤燃尽特性接近于难燃尽煤种的缺点。

结语

随着电厂的快速发展, 燃煤锅炉作为电厂重要的生产设备之一, 对其煤质技术的应用的具有十分重要的意义。目前我国存在着面临着严重的电煤紧张局面, 所以在对混煤使用过程中需要根据混煤的可磨性、燃烧特性、输配煤设备、锅炉燃烧系统等选取合适的混煤掺烧方法。目前我国对于混煤掺烧方法主要有“炉前掺配、炉内混烧”、“分磨制粉、炉内掺烧”等二种方法, 后一种又可分为“分磨制粉、分仓储存、炉内掺烧”和“分磨制粉、仓内掺混、炉内混烧”, 每种方法都适应不同的煤种, 目的都是为了达到混煤的均匀性、燃烧的稳定性。从而提高混煤的燃烧效率, 达到节能高效的目标。

摘要：由于煤炭的供应的紧张, 目前在我国电厂所使用的燃煤发电机组的锅炉在使用的燃烧煤通常使用的都是非设计煤种的混煤。混煤掺烧技术的优劣则直接影响着燃烧的稳定性和安全性。文中对电厂锅炉掺烧理论进行了分析, 并对传统的“炉前掺配、炉内混烧”方式的技术特性进行了介绍, 同时对新型“分磨制粉”方式的技术进行了进一步的阐述。

关键词：电厂锅炉,混煤掺烧,可磨性,燃烧特性,分磨制粉

参考文献

[1]张晓杰, 孙绍增, 孙锐, 等.混煤着火模型研究[J].燃烧科学与技术, 2001, 7 (1) :89-92.

混煤方案 篇4

我国煤炭资源非常丰富,但储量及煤种分布不均,为了实现不同种类、不同性质煤的优势互补,发挥各煤种的优点,或者为了充分利用当地煤炭资源,做到物尽其用,降低熟料生产成本,部分水泥企业采用混煤或掺烧技术。无烟煤挥发分低,着火温度高,燃烧速度慢,燃尽时间长,但由于其储量丰富而且价格便宜,很多水泥生产企业选择以无烟煤与烟煤混合搭配使用。我们在成功开发并应用无烟煤燃煤催化剂的基础上,又开发了针对混煤的燃煤催化剂,并在华润(岩山)水泥有限公司5000t/d生产线上进行了工业试验。

2 试验用燃煤催化剂

试验采用的燃煤催化剂其主要组成为助燃剂、增氧剂、分散剂、稳定剂、膨松剂等。此种催化剂安全添加量为0.01%~0.05%,对熟料质量和窑设备都无影响,能起到提高煤的活性、降低着火温度、增加发热强度、改善煤的燃尽特性、使煤的燃烧更加充分等作用,从而使窑工况稳定性提高,窑结皮减少,窑投料量增加,NOx排放量减少,熟料强度提高并且达到节煤增产的目的。

3 燃煤催化剂的催化机理

本燃煤催化剂针对不同煤种和不同工况要求,提供针对性配方,适应性强。加入燃煤催化剂一方面可以使挥发分含量增加,析出速率加快,从而降低煤的着火温度,降低反应所需的活化能,使反应在较低的温度下进行,同时增强分子的热运动,提高煤的热传递,进而达到提高燃烧效率的目的;另一方面,燃煤催化剂中的金属化合物被还原成金属,金属一直处于氧化还原循环中,氧气也不断从金属向碳原子传递,加快了氧气的扩散速度,从而促进固定炭的燃烧。从宏观上看,在分解炉内,催化剂能够加快煤的燃烧速度,缩短燃尽时间,提高燃尽率,从而使煤燃烧更完全;在窑内,催化剂可以增加平均放热强度,从而提高火焰温度,使火焰明亮,黑火头减少,窑工况变好,窑系统结皮减少。

本燃煤催化剂不但能在分解炉中节煤,还能降低窑中熟料烧成热耗。针对水泥生产特点,对影响水泥质量的离子进行适当控制,同时添加一些利于水泥烧成的微量元素,一方面可降低生料烧成熔点,使液相提前出现,降低熟料形成活化能,从而降低水泥熟料的烧成热耗;另一方面由于微量元素的晶体诱导作用,可促进熟料中新生C3S的高活化性,提高熟料强度。

4 试验方法

4.1 岩山混煤工业分析

岩山混煤为90%的无烟煤与10%的烟煤混合而成,具体工业分析如表1所示。

4.2 岩山混煤热分析实验

图1和图2为岩山煤粉加催化剂前后的热分析曲线。

表2为岩山煤粉添加催化剂前后的热分析参数对比。其中平均放热强度为单位质量煤粉从开始放热到结束放热时间段的放热量;平均燃烧速度为煤粉在开始着火到燃尽时间段的平均失重量;燃尽率为除去残留质量后的失重量。从表2可以看出,加催化剂后放热起始温度和着火温度分别降低,这表明加催化剂后煤的活性增加,更容易点燃。此外,添加催化剂后煤的燃烧速度和平均放热强度也提高了,这是因为催化剂中的金属氧化物为碳和氧的结合起到了催化的媒介作用,加快了氧气向碳原子传递的过程。

4.3 岩山混煤应用催化剂的工业试验

4.3.1 试验现场及条件

(1)燃煤催化剂经过计量泵计量后,滴加在入煤磨皮带秤上,原煤和催化剂经混合粉磨后,由罗茨风机送入窑头和分解炉,试验加入量为原煤用量的0.03%。

(2)试验时间分为2012-06-12~2012-06-19和2012-06-21~2012-06-28。第一阶段为未添加催化剂的空白试验,第二阶段为添加催化剂的对照试验,每个阶段8d左右时间。

4.3.2 试验数据采集

试验通过分别采集使用燃煤催化剂前后烧成系统的运行数据进行对比,从而验证该催化剂的节能效果。中控操作人员每小时记录运行数据,包括窑喂料量、窑电流、窑转速、预热器与分解炉温度、压力及烟气成分、窑头及窑尾喂煤量、煤粉细度及工业分析、生熟料化学分析等,填写催化剂工业试验记录表。系统24h连续运转,以减少系统间断运行造成的误差,增强记录数据的准确性。

5 工业试验数据分析

5.1 产量对比

统计空白期间未加催化剂与加入催化剂的熟料产量,未加催化剂空白试验期间的日均熟料产量为5203.8t/d,加入催化剂期间的日均熟料产量为5425.0t/d,其中加催化剂试验的第5天的7:20~9:00时段生料提升机出现故障,止料停窑,该日产量较低,但仍然可见加催化剂期间熟料产量明显增加,经计算增加了4.25%,这是由于加入催化剂后煤粉燃烧速度加快。由热分析实验得知燃尽率增加了0.66%,分解炉内与窑内温度上升,窑电流上升,烧成系统工况比较稳定,使得熟料产量上升。

5.2 游离钙合格率对比

华润(岩山)水泥有限公司规定游离钙在低于1.5时视为合格,从图7可以看出,未加催化剂游离钙含量合格率平均为86.5%,而加催化剂后游离钙含量合格率平均为92.6%,提升了7.08%。加催化剂试验第6天游离钙合格率较低是因为配料饱和比较高(熟料KH达到0.929),另外该日窑皮掉落较多。游离钙合格率提升是由于催化剂促进煤粉燃烧更完全,火焰热力强度增大,窑内煅烧温度提高,熟料煅烧过程中C2S被Ca O饱和成C3S的程度提高。

5.3 熟料升重对比

从图8可以看出,未加催化剂时熟料升重的平均值为1173g/L,而加入催化剂后熟料升重有明显提升,平均值为1272g/L,提高了99g/L,提高率为8.46%。尽管熟料的升重受到很多因素的影响,但是从煅烧温度提高的角度讲,催化剂可促进煤的燃烧,提高煅烧温度,优化矿物结晶情况,对提高立升重是有益的。

5.4 NOX排放对比

从图9可以看出,加入催化剂后废气总管出口NOx排放量降低了7.45%。在燃烧过程中,NO的形成基本在高温区,温度脉动越大,峰值温度越高,烟气中NO的浓度越大。加入催化剂后,一方面加强了燃烧的稳定性,避免了窑内高温温度脉动,减少了窑内NO的形成量;另一方面,加入催化剂后,由于燃烧速度加快,用吸附态氧和晶格氧对C进行氧化,减少了燃料N向NOx的转化。

5.5 节煤率

表3为加入催化剂期间的节煤率,这是从试验8d期间的生料投入量、熟料产量、煤粉消耗量、燃煤热值计算出的标准煤耗得出的。其中:

加入催化剂后,分解炉内煤粉的燃烧速度增加,煤粉燃尽率提高,使得分解炉出口温度增加,此时为了控制分解炉出口温度可以适当降低分解炉的喂煤量。另外,在窑内加入催化剂后,液相提前出现,降低了熟料形成所需的活化能,使得燃烧环境变好,窑电流稳定上升,这样可以适当减少窑头的喂煤量。以上因素使得整个烧成系统的喂煤量得以下降,从而体现了节煤的效果。

根据计算机实时记录的数据进行统计分析,研究燃煤催化剂对华润(岩山)水泥有限公司的节煤状况,由表3中数据可知,掺加催化剂时,吨熟料标煤耗用量减少了8.34kg,下降了7.3%,节煤效果显著。

6 结论

该催化剂能使煤粉燃尽率提高,在以用煤量的0.3‰的比例从磨头原煤秤处添加该燃煤催化剂后,窑工况稳定,窑结皮减少,熟料产量增加4.25%,NOX排放量减少7.45%,熟料标煤耗降低7.3%,熟料升重提高了8.46%。催化剂的使用有效降低了烧成系统的热耗,起到了节煤增产、降低NOX排放、显著改善窑况等作用。

由于该燃煤催化剂节能效果明显,其使用经济性较强,以5000t/d生产线为例,假设其实际产能为5300t/d,一天约使用850t煤炭,煤炭价格按照850元/t,催化剂干粉价格按38000元/t计算,则一天使用催化剂的成本为38000×850×3×10-4=9690元,每吨熟料使用催化剂成本为1.8元。如果使用催化剂节煤率为4%,则一天通过节煤减少成本为850×4%×850-9690=19210元,折合成每吨熟料收益为3.62元/t。如果该厂运转率按照90%计算,则其使用燃煤催化剂仅节煤一项其一年收益可达到3.62×5300×365×90%=631万元。随着煤炭价格的上涨,此催化剂的经济性将更加明显。

综上所述,此燃煤催化剂在技术上和经济上都具有明显优势,能为企业带来显著的经济效益和社会效益,可为当前节能减排工作做出突出贡献。

参考文献

[1]谢峻林,何峰.水泥窑用无烟煤的催化燃烧[J].硅酸盐学报,1998,26(6):792-795.

[2]Zhu Q,Grant K A,Thomas K M.The effect of Fe catalyst on the release of NO during the combustion of anisotropic and isotropic carbons[J].Carbon,1996,34(4):523-532.

[3]Wang Rui,Patrick J W,Clarke D E.Coal hy drogenation catalysis using industrial catalyst(MoO3-NiO/Al2O3)"waste"[J].Fuel,1996,75(14):1671-1675.

[4]Ma Baoguo,Li Xiangguo,Xu Li,et al.Investi gation on catalyzed combustion of high ash coal by thermogravimetric analysis[J].Thermo chem Acta,2006,445(1):19-22.

混煤方案 篇5

1.1 工程概况

某工程配置四台BMCR为190t/h高温高压的煤粉炉。锅炉配套制粉系统拟采用中速磨直吹式系统, 燃料为LCC煤粉和原煤 (褐煤) 。正常运行工况时, 单台炉的LCC煤粉量为20.6t/h, 原煤量约为9t/h。开车运行工况下, 无LCC煤粉, 全部为原料煤36.5t/h。以上数据均为设计煤种数据。随着工艺装置的开车, LCC煤粉量逐渐增多, 原煤量则相应逐渐减少。单炉磨煤机配置为3 台磨煤机, 运行方式二运一备。

1.2 煤质资料

1.2.1 原煤 (褐煤) 煤质资料

煤种 (本项目设计煤种为准哈褐煤, 校核煤种为乌拉盖褐煤) 的元素分析如表1 所示。

1.2.2 LCC煤粉资料

LCC干燥煤粉流量:61.9t/h (总流量) , 分到三台炉, 每台炉流量为20.6t/h, LCC煤粉工业分析表如表2 所示。

LCC煤粉元素分析表如表3 所示。

LCC煤粉粒度分布数据如表4 所示。

2 分析煤质资料, 确定选型原则

整个系统启动初期, 无LCC煤粉, 磨煤机磨制准哈或乌拉盖褐煤 (原煤) 。磨煤机需按照褐煤系列选择。

经过系统提质处理后的LCC煤粉, 收到基水分和粒度变化如下:

(1) 收到基水分由34.47% 降至18.2%; (2) 粒度分布情况为:直径大于75μm以上的煤粉占17.92%。

本工程要求煤粉细度为:直径大于90μm以上的煤粉不超过25%。因此, LCC煤粉完全符合煤粉细度要求, 无需进行碾磨。

通过上述分析, 磨煤机的选型必须遵循如下原则: (1) 磨煤机启动初期, 全部为原煤 (褐煤) , 单台炉出力为36.5t/h, 则单台磨为18.25t/h, 磨煤机按照褐煤系列正常选型; (2) LCC煤粉已符合煤粉细度要求, 无需考虑碾磨出力, 正常运行工况时, 单台磨LCC煤粉为10.3t/h, 磨煤机实际碾磨原煤为4.5t/h, 负荷相当于25% 以下。因此, 磨煤机必须解决低负荷的振动问题。

3 磨煤机的选型计算

3.1 碾磨出力计算

由表5 计算可知, MPS125HP-II型中速磨煤机磨损后期出力为18.88t/h (准哈煤) 、18.29t/h (乌拉盖煤) 均大于18.25t/h的出力要求, 因此, 选择MPS125HP-II型中速磨煤机的碾磨出力完全能满足要求。

3.2 热平衡计算

DL/T5145-2012《火力发电厂制粉系统设计计算技术规定》规定, 磨煤机的热平衡计算主要根据能量平衡原理, 即输入的总热量qin= 带出和消耗的总热量qout。

3.2.1 输出系统总热量的组成

输出系统总热量组成如式 (1) 所示:

式 (1) 中, qev表示蒸发原煤中水分消耗的热量, k J/kg;qag2表示乏气干燥剂带出的热量, k J/kg;qf表示加热燃料消耗的热量, k J/kg;q5表示设备散热损失, k J/kg。

3.2.2 输入系统总热量组成

输入系统总热量组成如式 (2) 所示:

式 (2) 中, qag1表示干燥剂的物理热, k J/kg;qle表示漏入冷风的物理热, k J/kg (对于正压系, qle=0) ;qs表示密封风的物理热, k J/kg;qmac表示磨煤机工作时碾磨机械产生的热量, k J/kg。

3.2.3 热平衡计算后的数据

3.2.3.1 准哈煤

3.2.3.2 乌拉盖煤

从表6 和表7 热平衡计算结果可以看出:燃用准哈煤原煤时, 通风量39.11t/h, 锅炉一次风率36.86%, 磨入口一次风温324℃;燃用乌拉盖煤原煤时, 通风量44.38t/h, 锅炉一次风率43.5%, 磨入口一次风温度为334.24℃。

4 磨煤机振动问题的解决

正常运行工况下, 单台磨LCC煤粉为10.3t/h, 无需考虑碾磨。磨煤机实际需要碾磨原煤出力为4.5t/h, 负荷相当于25% 以下。水分高风量大、需碾磨的出力小, 磨内不易形成煤层厚度。因此, 磨煤机容易产生振动。

MPS-HP-II型中速磨煤机配有世界最先进的液压阻尼减振系统 (国家发明专利技术) 。

注:工况:准哈煤:100%BMCR磨机出力:18.25t/h风量:39.11 t/h锅炉一次风率:36.86%。

如图1 所示, 液压阻尼减振系统使在碾磨过程中的碾磨力 (作用力- 反作用力) 减到最小值, 如果需要的话, 甚至也能抵消磨辊的静重, 在磨辊和磨盘之间保持一个稳定的碾磨空间, 因此, 无论磨煤机的负荷多大, 煤层多薄, 在碾磨过程中产生的振动都可以被有效吸收。

因此, 燃用LCC煤粉的磨煤机必须配备液压阻尼减振系统, 将磨煤机振动彻底解决, 设备才能长期、安全、稳定运行。

5 MPS-HP-II型中速磨煤机磨制褐煤和LCC煤粉可行性分析

(1) 磨制褐煤原煤时, 磨煤机的碾磨出力和热平衡计算均满足设计要求, 因此, 选择MPS125HP-II型磨煤机符合要求。 (2) 燃用LCC煤粉给磨煤机带来的振动问题。MPS-HP-II型中速磨煤机配有液压阻尼减振系统, 可有效吸收振动。从已投入1 000 余台设备的运行经验看, MPS-HPII磨煤机负荷在低达15% 的煤层薄, 仍能长期安全、无振动运行, 有效解决了因燃用LCC煤粉后带来的振动问题, 符合设计要求。

6 结论

按上述原则进行选型和设计, MPS125HP-II型磨煤机完全满足燃用褐煤与LCC煤粉混煤的要求;MPS-HP-II型磨煤机配有液压阻尼减振系统, 能有效解决煤层薄带来的振动问题。

注:工况:校核煤:100%BMCR磨机出力:18.25t/h通风量:44.38t/h锅炉一次风率:43.50%。

摘要：通过对准哈和乌拉盖褐煤及其提质后的LCC煤粉各自特点的分析, 确定磨煤机的出力计算原则和方法。通过分析磨煤机的碾磨出力计算及热平衡计算, 从而解决磨煤机振动问题。根据相关计算原则进行选和设计, 发现MPS-HP-II型中速磨煤机完全能满足磨制褐煤与LCC煤粉的混煤要求。

关键词：LCC煤粉,原煤,振动,MPS-HP-II型中速磨煤机

参考文献

[1]张安国, 梁辉.电站锅炉煤粉制备与计算[M].北京:中国电力出版社, 2011.