制粉系统及其运行培训教材.doc

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1、制粉系统及其运行培训教材第一节 概述火电厂大型燃煤锅炉机组一般都采用煤粉燃烧方式。这种燃烧方式可以适合于大的锅炉容量，具有较高的燃烧效率、较广的煤种适应性以及较迅速的负荷响应性。煤粉在炉内是处于悬浮状态燃烧的，燃烧过程在煤粉流经炉膛的短暂时间内完成，从着火稳定性与系统的经济性角度，电站锅炉都对煤粉的细度和干度提出一定的要求。火力发电厂制粉系统的任务就是将原煤进行磨碎、干燥，成为具有一定细度和水分的煤粉，并把锅炉燃烧所需要的煤粉送入炉内进行燃烧。制粉系统从系统风压方面可分为正压式和负压式；从工作流程方面又可分为直吹式和中间储仓式两类。所谓直吹式制粉系统，就是原煤经过磨煤机磨成煤粉后直接吹入炉膛进

2、行燃烧；而中间储仓式制粉系统是将制备出的煤粉先储存在煤粉仓中，然后根据锅炉负荷需要，再从煤粉仓取出经给粉机送入炉膛燃烧。直吹式制粉系统制备出的煤粉一般是被具有一定风压的一次风吹至炉膛的，系统处于正压状态，所以直吹式制粉系统一般属于正压式制粉系统；而在中间储仓式制粉系统中制备出的煤粉一般是由排粉风机抽出的，系统处于负压状态，所以中间储仓式制粉系统一般属于负压式制粉系统。我国电厂内各种类型的制粉系统都有采用，过去采用较多的是具有低速钢球磨煤机的中间储仓式制粉系统。近年来，随着火电建设和电力工业技术的发展，600MW的锅炉所配用的制粉系统几乎都是冷一次风机正压直吹式制粉系统，配置双进双出筒式钢球磨煤

3、机。双进双出钢球磨煤机每端进口有一个空心圆管，圆管外围有用弹性固定的螺旋输煤器，螺旋输煤器和空心圆管可随磨煤机筒体一起转动，螺旋输煤器如像连续旋转的铰刀，使从给煤机下落的煤，由端头下部不断地被刮向筒内。螺旋铰刀与空心圆筒的径向外侧在一个固定的圆筒外壳体，圆筒外壳体与带螺旋的空心圆筒之间有一定间隙，这个间隙的作用是：下部可通过煤块，上部可通过磨制后的风粉混合物。对于硬件杂物可能使螺旋铰刀被卡涩时，因为螺旋铰刀是弹性固定在空心圆管上的，允许有一定位移变形作用，因而不易卡坏。磨煤机端部出口一般有二种方式与粗粉分离器连接：一种布置是粗粉分离器与磨煤机是一个整体，落煤管是从粗粉分离器中间下来，煤块直接落

4、到端部螺旋铰刀的下半部。磨制后的风粉混合物从端部的上半部间隙直接进入粗粉分离器入口，从外表看磨煤机端部只有与粗粉分离器的接口和进入空心管的热风接口。该种布置比较紧凑，但煤粉分离性能差些；另一种布置是粗粉分离器与磨煤机分开布置，进入分离器风粉管有一定的垂直高度，粗粉分离器即为高位布置，一般在给煤机运转层，其落煤管单独连接，粗粉分离器有回粉管，管路布置比“整体式”复杂，但因粗粉分离器进口管有一定高度，本身预先就起了一定重力分离的作用，其煤粉细度控制比“整体式”可能好些。又因落煤管是单独连接，有一定高度，对于水分较大的煤，布置热风和煤的预干燥混合装置比较有利。双进双出筒式钢球磨煤机具有以下特点：1）

5、可靠性高、可用率高：国内外运行情况表明，配双进双出钢球磨煤机的制粉系统的年事故率不超过1，明显低于其他形式制粉系统的事故率。2）维护简便，维护费用低：与中、高速磨机比较，双进双出球磨机的维护最简便，维护费用也最低，只需更换大齿轮油脂和补充钢球。3）出力稳定：能长期保持恒定的容量和要求的煤粉细度，几乎不存在由于磨煤机本身方面的因素造成制粉系统出力下降的问题。4）对煤种的适应能力优于其他形式的制粉系统：能有效地磨制坚硬、腐蚀性强的煤。双进双出磨煤机能磨制哈氏可磨性系数小于50的煤种或高挥发分（40）的煤种，而这对于中、高速磨煤机是无法适应的。5）储粉能力强：与中、高速磨煤机相比，双进双出球磨机的筒

6、体本身就是一个大的储煤罐，有较大的煤粉储备能力，大约相当于磨煤机运行1015min的出粉量。6）在较宽的负荷范围内有快速的反应能力：试验表明，双进双出磨机正压直吹式制粉系统对锅炉负荷的响应时间几乎与燃油和燃气炉一样快，其负荷变化率每分钟可以超过20。双进双出磨煤机的自然滞留时间是所有磨煤机中最少的，只有10s左右。7）能保持一定的出口风煤比：在双进双出球磨煤机中，通过磨煤机的风量与带出的煤粉量呈线性关系。当设计的风煤比一定时，要增加磨煤机出力只需相应增加风量即可。8）低负荷时依然能保证合适的煤粉细度：在低负荷运行时，由于一次风量减少，相应的风速也减小，带走的只能是更细的煤粉。这对于锅炉低负荷稳

7、燃是有利的。9）显著的灵活性：对双进双出球磨煤机而言，当低负荷运行或启动时，即可全磨也可半磨运行。被研磨的介质既可以是一种，也可以是几种混合物料。此外，一台给煤机事故或一端煤仓（或落煤管）堵煤时，磨煤机仍能运行。图3-1-1 制粉系统的原则性工作流程正压直吹式制粉系统的原则性流程如下：原煤由输煤系统进入原煤斗，再落入给煤机，经给煤机调节给出的煤量后进入磨煤机，磨煤机将原煤研磨成细度初步合格的煤粉，这部分煤粉再进入煤粉分离器，煤粉分离器将煤粉分成粗细两部分，粗粉返回磨煤机重新磨制，细粉经煤粉管被一次风吹往燃烧器。如图3-1-1所示：图3-1-2为制粉系统的示意图：炉前原煤由每套制粉系统的两只原煤

8、斗经下部落煤挡板落入两台转速可调的电子称重式给煤机。两台给煤机根据磨煤机筒体内煤位（料位）分别送出一定数量的煤经过给煤机出口挡板进入位于给煤机下方的磨煤机两侧混料箱。在混料箱内原煤被旁路风干燥（旁路风引自冷热一次风混合后的磨煤机总一次风），再经磨煤机两端的中空轴（耳轴）内螺旋输送器（螺旋铰刀）下部空间分别被输送到磨煤机筒体内进行研磨。磨煤机筒体内的一次风将研磨到一定细度的煤粉经两侧耳轴内部的螺旋输送器上部空间分别携带进入两台煤粉分离器。细度合格的煤粉经分离器顶部的煤粉管引至锅炉燃烧器；细度不合格的煤粉经下部的回粉管返回磨煤机再次研磨。图3-1-2 制粉系统工质流程示意图1、磨煤机筒体 2、煤粉

9、分离器 3、煤粉管 4、电子称重式给煤机 5、原煤斗 6、混料箱 7、旁路风管 8、一次风总管 9、螺旋输送器 10、中空轴轴承 11、回粉管制粉系统运行所需要的一次风由本锅炉的一次风机提供，两台一次风机正常运行采用并联方式。每台风机出口分两路，其中的一路经回转式空预器加热后汇入制粉系统热风母管；另一路则不经空预器加热直接汇入制粉系统冷风母管。每套制粉系统分别从冷风和热风母管引出一路风经开度可调的冷风和热风挡板后汇合成该套制粉系统的入口总一次风，温度合适的一次风经该套制粉系统的一次风关断挡板后再分两路，分别从磨煤机两端的一次风进风空心圆管进入磨煤机筒体，这部分一次风是用来调节磨煤机的出力的，也

10、称为双式球磨机的容量风。在磨煤机一次风关断挡板后的两路一次风管上，分别引出一路风到给煤机下混料箱与原煤汇合，这路风称为旁路风。其作用有两方面：1、干燥从给煤机落下的原煤；2、当低负荷时通过调整该风量来保证进入磨机筒体的一次风的风量，保证煤粉风速。由于制粉系统采用正压的工作方式，为防止热风及煤粉从磨煤机中空轴动静部件之间的间隙处逸向大气或污染磨煤机润滑油，制粉系统装设专门的密封风系统。每台炉制粉系统的密封风系统由两台100容量的离心式风机（正常运行一运一备）、管道及相关组件构成。为防止磨煤机大齿轮润滑油被泄漏的煤粉污染、保证齿轮罩内的微正压，每台磨煤机还设有一台齿轮罩密封风机为齿轮罩提供密封风。

11、此外，从防止给煤机皮带高温老化、防止给煤机着火等角度，本系统还取一次冷风为给煤机的密封风。由于分离器出口煤粉管道较长，为防止煤粉管道内积粉造成制粉系统出力下降及煤粉自然或爆炸，系统设有煤粉管道吹扫风系统，风源取自冷一次风。第二节 原煤与煤粉原煤是火力发电厂运行过程中的最初处理对象，原煤特性的改变将影响到发电厂整个的后续生产过程，对锅炉机组的出力与可利用率、机组的效率与维修费用、整个发电厂的经济性与运行的可靠性都具有很大的影响。煤炭的热值、水份和可磨度系数将影响到磨煤机的出力与运行方式；原煤灰份的大小与组成将直接影响辗磨部件的使用寿命和维修费用；原煤挥发分的大小将影响到燃烧的着火稳定性和炉内的燃

12、烧工况，从而影响到过、再热汽温、配风方式和燃烧对煤粉细度的要求。一、煤炭的生成和分类煤炭是由不同时代的植物在造山运动中由于漂流等原因被积聚、再埋藏于地层中而形成的有机生物岩。因此成煤的先决条件是在造山运动之前有一个高等植物的蓬勃发展期及起伏的地形与广大的沼泽地带，使植物能通过漂流得到储积，并浸没在水中在缺氧条件下与细菌的作用产生反应并保存下来，再在造山运动中被埋于地层中在地压地温的作用下缓慢的转变成煤。不同的埋压时间使煤具有不同的特性。中科院出版的中国地质概述一书中提出古生代的石炭纪和二叠纪生成的煤种主要是烟煤和无烟煤；中生代的侏罗纪和新生代的第三纪所生成的主要煤种是褐煤与烟煤。我国煤炭资源在

13、成煤方面的特点是成煤时期多、分布广泛、类型复杂。煤炭的生成过程可以分成由植物残骸转变成泥炭的泥炭化过程和由泥炭转变成褐煤、烟煤和无烟煤的煤化过程两个过程。我国习惯上将煤炭归之于泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。泥煤具有较高的水份以及可燃基挥发分，通常也具有较高的灰份，难以适用于大容量的电站锅炉。褐煤是一种生成年代较近的煤炭。在沉浸于水中时，会使水呈褐色。在堆放过程中容易因收缩而脆裂。褐煤的结构较松散，易风化，易碎裂与磨制，表现出可磨系数高的现象。新采掘的褐煤呈块状，经短期的堆放后会因失水而碎裂成屑；褐煤的含水份高，分析水份多在816范围内，可燃基挥发分多在4060范围内，可燃基元素分析含碳量多小

14、于77，含氧量高者可达30，氢的含量变化相对较大；有含氢量较高也有含氢量较低的褐煤。烟煤其可燃基挥发分值在1055的范围。在我国，烟煤可细分为8类，分别是：长焰煤、不粘煤、弱粘煤、气煤、肥煤、瘦煤、焦煤、贫煤。无烟煤是煤炭类别中碳化程度最高的。煤块的外观呈黑色到钢灰色，光泽性强，硬度高。纯无烟煤的比重常在1.41.9范围内。可燃基碳元素含量常高达9098、氢元素的含量小于4，氮和氧的含量均低。二、煤炭的元素和分析无论是煤炭的元素分析还是工业分析，其结果都是通过各组成的重量百分率来表达的。煤炭都带有水份，所含的水份也都随着其所处的环境温度、湿度等条件而变，从而使这些分析值也随着外部条件而变。因此

15、不是在相同的条件下得出的结果相互之间是无法进行比较的。在表明分析结果时，必须同时表明相应于这些分析结果的基准（试验条件）。这些基准分别是应用基（亦称接收基或收到基）、干燥基、分析基、可燃基（亦称干燥无灰基）。应用基：应用基是煤炭处于入炉或接收状态下的分析结果，亦称接受基或收到基。相应于元素分析及工业分析的表达式分别为： 31 32上述二式中的与无论从意义上还是数值上都是相同的，分别是煤样中的应用基灰份与水份。式31中的是指煤样中的固定碳，式32中的则是指煤样有机质中的总碳量，二者之差即为挥发分中的碳量。因此虽然符号相同，但意义和数值有别，后者的值总是小于前者。分析基：分析基是煤样处于自然干燥状

16、态下的分析结果。实验室分析用这种煤样来进行，能获得较正确的结果，相应的表达式为： 33 34与应用基之间的差别只是由于小于，所以其它成分的百分值都有所增大。干燥基：干燥基是将煤样经历105的恒重干燥后的测定结果。但是在实际的测定过程中，由于称量过程极易吸湿的原因，都是以分析基的结果扣除水份（0）后通过计算得出，亦即是排除水份影响后的结果。相应的表达式为： 35 36可燃基：可燃基是将分析结果排除灰分和水份的影响（=0、=0）后通过换算得出的表达标准。相应的表达式为： 37 38这种表达方式因排除了水份和灰份的影响，进一步明确地表达了煤炭中有机质的组成，因此有关煤炭领域分析数据都是采用可燃基来表

17、达的。因此可以看出：用应用基、分析基、干燥基、可燃基来表达煤炭的组成成份，在本质上都是相同的，差别只是它们的数值来自于不同的分析标准。以不同基准的测得的百分值也可以进行相互换算。换算关系如表3-2-1所示：三、煤炭的元素分析煤炭的元素分析，表明煤炭有机质中碳、氢、氧、氮、硫元素的含量以及灰份和水份的含量。使煤炭的元素分析值除可用于估量煤炭的发热量、燃烧所需要的空气量和生成的烟气量外，还有如下利用价值：表明煤炭元素与煤化程度之间的联系；可长期堆放煤炭前、后的氧元素测定值证明煤炭在堆放期间的风化程度；对组织煤炭燃烧过程更具指导意义。氢和碳：应该指出的是元素分析氢值是通过在800氧气环境下燃烧所产生

18、的水蒸汽量得出的，这份水蒸气中也包含了煤炭有机物与煤炭原生灰份中的某些结晶水以及煤样的分析基水份。后者可以在氢分析值的结果计算公式中扣除，而前二者则无法扣除，因此元素分析氢值并不表示为可供燃烧的“可燃氢”。因此有关煤炭发热量的估算、燃烧空气量的计算中，总需考虑元素分析中来自于水的那部分氢的影响（按HO/8来计算），扣除这部分氢之后的值才是“可燃氢”。同样元素分析中碳的值也是通过燃烧产生的CO2得出的。而800的温度下包含于煤炭原生灰份中的碳酸盐也分解出CO2。因此，在测定结果计算公式中列出了一项修正。表3-2-1 煤炭分析数据换算表应用基分析基干燥基可燃基应用基1分析基1干燥基1可燃基1硫：煤

19、炭中的硫大致有三个来源：有机硫、黄铁矿硫或硫化物硫、硫酸盐硫。其中对以取得热量的燃烧过程而言有机硫与黄铁矿硫是可燃的，称之为可燃硫；其余的硫认为是不可燃的。而作为燃料来讲硫份的害处有三点：发热量低，仅相当于同等碳量的约32；燃烧的产生物SO2和SO3的露点低易腐蚀设备；硫的氧化物造成空气污染。对煤炭而言含硫量越低越好。氮：煤炭中的氮几乎都以有机物的状态存在，并以氨（NH3）和氮苯（C5H5N）的形式出现。煤炭中的含氮量一般随煤炭的煤化程度的增加而减少，含量也都不多。氮无助于燃料燃烧过程热量的释放，而且生成NO、NO2等氮的氧化物（NOX）对于大气的污染比SOx更厉害。所以作为燃料来讲，都希望燃

20、用煤种的含氮量低一些。氧：煤炭中氧的多寡，表征了煤炭的煤化程度和品味。煤炭中的氧元素几乎全部是以氧化物的形式存在的，而氧化物是不可燃的，因此含氧量越高的煤炭发热量就越低。元素分析中的水份和灰份则与工业分析中的灰份和水份同值。四、煤炭的工业分析工业分析的煤炭特性用水份、挥发份、固定碳和灰份四个总计为100的重量份额来表示。工业分析中的水份和灰份值与元素分析值是相同的。水份：煤炭中按水的存在状态一般可分为外在水份（表面）、内在水份（吸附）和结晶水三部分。煤炭中的水份既不具可供利用的热量，又需在燃烧过程中吸收汽化潜热，并最终以蒸汽的形态排出炉外，使炉内温度水平下降，引风机电耗与排烟损失增大，引起低温

21、受热面积灰和腐蚀。在煤粉燃烧中，除前述问题之外，还容易因煤炭的水份较高而导致输煤系统阻塞、煤斗搭桥、制粉系统出力下降、煤粉管道粘积，以及燃烧器出口煤粉气流着火滞后等一系列问题，从而煤炭的水份总是以低为好。灰份：灰份是这样定义的，称取一定重量的煤样，放置在箱形电炉中灰化，然后在85010下烧灼到恒重，并在冷却到室温后称重。以残留物的重量占煤样重量的百分数作为灰份数值。煤炭中的灰份来自于成煤植物的本身，成煤过程中的夹杂沉积，以及采掘运输过程中的掺杂。灰份通常理解为煤炭燃烧过程的残留物或不可燃物质。煤炭中的灰份以及灰份的组成对于煤炭的使用价值有很大的影响。灰份增加，煤炭的发热量会降低，单位热量的煤炭

22、运输工作量和灰的处理工作量增大，单位发热量的煤炭的处理和制粉工作量增加，使电厂的厂用电耗增加，受热面和引风机等的磨耗及维修工作量增加。所以说原煤灰份增加，使用价值将降低。灰份的变化影响到受热面的结渣、积灰，从而影响到整个锅炉的设计布置和运行可靠性。可以说锅炉的不少辅机都是因灰份而存在的，锅炉正常的连续运行期限在很大的程度上也是受燃料灰份的多寡影响的。除煤炭的含灰量之外，灰的组分同样是煤质资料中的重要一项。关于灰份的定义还应该特别指出的一点是：工业分析中的灰份的值只是在特定的条件下（实验室内用固定条件燃烧的方式）的结果，它既不代表煤炭中原生灰份和组份，又因锅炉内的燃烧过程远高于试验的815，使这

23、些灰份还将经历进一步的转变，从而也不代表产生于炉内燃烧过程中的具体的灰份组分。但是作为不同煤种之间的比较依据，来判别不同煤种煤灰的变化趋向，无疑是具有实际意义的。挥发份：煤炭在隔绝氧气的条件下受热时，会因受热温度升高而产生热解，使一部分物质呈气态脱离煤炭体，使母体转化为碳焦，在这一过程中被释放出的物质称之为挥发份。挥发分包括多种气相物质的混合物和液相的焦油。在气相释出物中，除含有少量的CO2和H2O外，主要是各种各样的CO、H2。这些不论是气相还是液相的挥发份，其最后随着温度的升高还将经历从大分子量裂解为小分子量碳氢化合物分子的一系列过程。煤炭的分类是以煤炭的挥发份含量为依据的，煤炭中的挥发份

24、的含量与煤炭内的水份和发热量、硬度、可磨度系数都是息息相关的。煤炭的挥发份在煤炭受热裂解的释出过程中，是以各种不同的官能团的形式脱离母体的，因此挥发份含量不同的煤炭在其着火和燃烧过程中具有不同的行为。从而挥发份对于燃烧过程的影响，不仅仅表征了煤炭气相与固相燃烧过程重量比值的多寡，也包括了从制粉、着火、燃烧，直到燃烬性能的各方面差别。从而使挥发份的含量成为表征煤类燃烧特性的决定性指标。五、煤炭的发热量 发热量表征了煤炭在作为燃料使用时的价值，是煤炭的最重要指标。发热量的单位是kJ/kg。由于煤炭和其他的化石燃料中都是含氢的，燃烧生成物中都有一定量的水（不包括原煤所含的水份）。在决定燃烧过程所产生

25、的热量（亦即燃料的发热量）时，将这些水规定为气态还是液态的，将使燃料的发热量存在相应于这部分水份的汽化热的差异。从而在对燃料的发热量的表达上具有高位发热量与低位发热量的差别。高位发热量表示为、低位发热量表示为。两者之间的关系表示为下式： 39其中及分别是原煤的应用基元素分析氢及水份的百分数；为水的汽化潜热，按我国标准规定为2509kj/kg（600kcal/kg）按美国A.S.T.M标准规定为1040Btu/Ib（578Kcal/Kg），二者略有差异。煤炭的发热量都是由实验室通过氧弹测量计得出的。为避免原煤所含的水份对测量发热量的试验结果带来误差，都采用实验室经过自然干燥的煤样，并用分析基来表

26、达试验结果。煤样在弹筒内的燃烧过程是在约30个大气压的高过剩氧状态下进行的。燃烧终了后的生成物温度约为20左右。原因在于一方面燃烧放出的热量会因温度的降低而增加；另一方面在此条件下燃烧生成水才会转变为液态，以及S和N的燃烧生成物也将转化为硫酸和硝酸，并相应的放出热量。其结果是测得的弹筒发热量，弹筒发热量数值高于煤炭的高位发热量。二者的关系表示为下式： kj/kg 310式中和分别表示煤样的高位发热量及弹筒发热量；是煤样在弹筒内的生成残液中的纯硫酸的百分比；94.1则是硫酸生成热；则是考虑硝酸生成热与溶解热的修正系数，对于无烟煤及贫煤因一般含氮量都低，规定为0.0010，对于烟煤及其他煤种则按0

27、.0015取用。有关煤炭的元素分析值与煤炭的发热量之间的关系中国煤炭科研院提出以下关系式： kcal/kg 311式中的元素分析值采用可燃基；为系数，对于88的煤值为80，88的煤则为81。六、煤粉的一般特性1）吸附性：煤粉是由不规则形状的微细颗粒组成的颗粒群，其尺寸一般小于300m，其中100m以下的颗粒占多数（尤其2050m的颗粒）。与其它颗粒群不同的是，煤粉由于在制粉系统中被干燥，其水份一般为0.51.0Winh（内在水份）。因此干燥的煤粉具有很强的空气吸附能力。2）流动性：刚刚磨制出的煤粉是松散的，轻轻堆放时，自然倾斜角为2530。吸附了空气薄层的煤粉的自然堆积密度为700kg/m3。

28、堆放久了的煤粉，被压紧成块，流动性减少，其堆积密度可达到800900kg/m3。由于干燥的煤粉流动性好，它可以通过很小的间隙，因此制粉系统的严密性是设计和运行制粉系统都必须考虑的，煤粉的自流给锅炉运行中的调整和操作造成困难。3）吸湿性：干燥的煤粉也有很强的从周围的环境中吸收水份的能力，称为吸湿性。煤粉吸收水份后会影响其自身的导电性、自黏性，尤其是是流动性。而流动性直接影响煤粉的正常气力输送。4）磨蚀性：煤粉在管道中进行输送及在制粉系统内部流动时，在惯性力的作用下对管道及各种部件的金属表面进行冲撞和摩擦以致造成壁面的磨蚀，这就是煤粉的的磨蚀性。在制粉系统中，分离器内筒、导向叶片，以及旋风分离器进

29、口气流第一次拐弯处的筒壁、锥体部分磨损的情况特别严重。其中对分离器锥体部分的磨损主要是由于大颗粒的煤粉冲击的结果，这些大颗粒从器壁上反弹而作跳跃运动，在很多情况下，大颗粒的煤粉未返回磨煤机而在分离器的锥体部分继续旋转，使锥体部分受到更为严重的磨损。5）自黏性：自黏性是由于静电作用力、分子引力及毛细作用力所引起的，这是描述煤粉颗粒之间相互作用的力。除此之外黏附性则描述煤粉颗粒与器壁表面的相互吸引的作用力。6）自燃性：煤粉长期堆放在某一死区内，与空气中的氧气长期接触而氧化时，自身热分解释放出挥发分和热量，使温度升高，而温度升高又会加剧煤粉的氧化。若散热不良，会使氧化过程不断加剧，最后使温度达到煤粉

30、的着火点而引起煤粉的自燃。在制粉系统中煤粉是由风来输送的，风和粉混合成云雾状的混合物，它一遇到火花就会造成爆炸。在封闭系统中煤粉爆炸时所产生的压力可达0.35Mpa。因此河曲二期磨煤机和给煤机的设计能承受的压力均为0.35Mpa。影响煤粉爆炸的因素很多，如挥发分的含量、煤粉的细度、风粉混合物的浓度、流速温度、湿度和输送煤粉的气体中氧的比例等。一般来说，挥发分的含量Vdaf10的煤粉（无烟煤）是几乎没有爆炸危险的；而Vdaf20的煤粉（烟煤等）很容易自燃，爆炸的可能性很大。河曲二期的原煤挥发分较高（设计煤种为41.19、校核煤种为41.43、28）所以煤粉爆炸或自燃的可能性较大，这也需要在运行中

31、尽量避免自燃条件的发生，要引起足够的重视。煤粉越细越易爆炸，越粗爆炸的可能性越小。例如：煤粉的细度为0.1mm时几乎不会爆炸。对于挥发分过高的煤不宜磨得过细。煤粉浓度是影响煤粉爆炸性的重要因素，实践表明：最危险的浓度在1.22.0kg/m3，大于或小于该浓度爆炸的可能性都会减小；风粉混合物的温度要低于煤粉的着火温度，否则可能会自燃引起爆炸。制粉系统的煤粉管路应具有一定的倾斜角，风粉混合物在管内的流速应合适：过低会造成煤粉的沉积；过高又会引起静电火花，故一般在1630m/s范围内。潮湿的煤粉具有较小的爆炸可能性，煤粉的湿度往往反应在磨煤机出口的温度上，因此直吹式制粉系统都对磨煤机出口温度提出严格

32、的要求。河曲二期的磨煤机分离器出口温度额定温度为70。对于河曲二期正压直吹式制粉系统还应特别指出的是分离器出口煤粉管在锅炉周围有的管段是水平布置的，这样的管段内部很容易积粉，特别是当锅炉鼓正压的工况下，火焰可能会“回火”引燃煤粉管内的积粉造成燃烧或爆破，严重的情况下可能造成煤粉管烧毁。为了防止此种情况的发生应采取合适的方式避免磨煤机煤粉管内的积粉，合理投入清扫风，加强对备用中的磨煤机煤粉管检查，防止煤粉管内积粉自燃爆破的情况发生。七、煤粉的细度细度是用来反映煤粉颗粒粗细程度的指标。煤粉的细度是指：把一定量的煤粉放在筛孔尺寸为xm的标准筛上进行筛分、称重，煤粉在筛上的剩余量占总量的百分数定义为煤

33、粉的细度即： 312公式312中为筛孔尺寸为xm的筛上剩余量；为通过筛孔尺寸为xm的煤粉量。对于一定的筛孔尺寸，筛上的剩余煤粉量越小则说明煤粉磨得越细，也就是越小。用于衡量煤粉细度的标准筛具有特定的筛号与标准的筛孔尺寸。筛号用目数来表达，目数即筛网单位长度上的孔眼数。各国有不同的惯用标准。在我国如70目筛，表明的是一种在每厘米长度上有70个筛孔眼，即在每平方厘米网面积上有4900个筛孔眼的筛子。不同筛号的筛网由不同直径的金属丝编织而成，筛网的孔眼尺寸与筛网丝的直径近似比为：3：2。从而如70目的筛孔边长为90m，金属筛网丝直径为55m。我国常用的由以下五种：国际上常用的煤粉筛还有美国标准筛及泰

34、勒筛等。美国标准筛及泰勒筛与我国的标准筛在目数及筛孔尺寸方面有较大的差别，表示的含义与我国的标准也不尽相同。美制标准筛与泰勒筛都是以每平方英寸上的筛孔数来定义“目数”的，二者之间只有微小的差别。如以美国标准来衡量河曲二期的磨煤机出力的描述为：200目筛通过7275的煤粉，这里所引用的200目筛其筛孔尺寸为74m即相当于我国的80目筛。表3-2-2 我国常用筛号相关数据煤筛目数每厘米长度上的筛孔数每平方厘米上的筛孔数金属筛网丝直径（m）筛网孔边长（m）30309001302005050250080120707049005590808064005075100100100004065从燃烧角度看煤粉

35、磨得越细越好，这样也可以适当减少炉内的送风量使排烟热损失降低，同时煤粉细也可降低机械不完全燃烧热损失；从降低制粉系统电耗和降低磨煤机的磨损角度，则希望煤粉磨得粗些。因此锅炉实际采用的煤粉细度应根据不同的煤种的燃烧特性和磨煤机运行费用两个方面进行综合的技术经济比较后确定。因此把q2+q4+qn+qm之总和为最小时所对应的煤粉细度称为经济细度（q2为排烟热损失 、q4为机械不完全燃烧损失、qm为磨煤机电耗、 qn为制粉系统金属消耗）如图3-2-1所示：图3-2-1 经济细度八、煤炭燃烧特性指标几乎所有的煤炭特性指标都与煤炭的燃烧特性是相关的，反之，也没有一个能完全、全面表征煤炭燃烧特性的指标。与此

36、同时，不同的煤炭特性指标对于煤炭燃烧特性的重要性，也随着煤炭燃烧方式的不同而异，并具有相当的差别。作为影响煤炭燃烧特性或者说过程最明显的指标是煤炭的挥发份和粘结性或者说膨胀系数。前者表征着煤炭在燃烧过程中的以气相完成的份额和其对后续固相燃烧过程的影响；后者则关系到煤炭颗粒因形态、尺寸和反应表面积的变化而使其自身的燃烧特性受到的影响。而前者和后者有时又是具有密切联系的。与煤炭燃烧特性有关的还有挥发份的释出特性、焦炭的反应性、煤炭的热稳定值、重度等，以及煤炭在堆放过程中的风化、自燃特性和可磨度。煤炭颗粒在受热过程中的熔融软化、胶质体和半焦的形式几乎所有的烟煤在受热升温的过程中与挥发份释出的同时，都

37、会出现胶质体，呈塑性和颗粒的软化现象。煤炭颗粒间的粘结就是因颗粒胶体间的相互粘结而产生的，因此煤炭的粘结性也就于其所呈现胶体的条件相关。当一个按一定升温速度，经历着受热过程的煤炭颗粒进行观察时，考虑到在此受热过程中热量总是从表面传向颗粒核心的，在同一时间内表面温度也总高于核心。可以发现不同的烟煤，在表面温度达到320350以前，颗粒的形态变化一般觉察不到，只有煤化程度低的气煤才可观察到表面开始有挥发份气体释出。在温度到350420时，可以观察到在颗粒表面出现了一层带有气泡的液相膜，表面上也逐渐失去原来的棱角，这层膜就是胶质体。当温度为500550时，一方面因颗粒内部温度升高，使胶质体层向内层发

38、展，以及外部的胶质体层因挥发份释出被蒸干转化为半焦，即从表面到中心由半焦壳、胶质体和原有的煤三层所构成，但这种形态所保持的时间是短暂的。随着受热的继续，胶质体的发展和体积的膨胀，半焦外壳出现裂口，胶质体流出。其后是胶质体向颗粒中心区域的发展，流出的胶质体被蒸干转变为半焦，直到整个颗粒都经历胶质体和半焦的形成。整个的过程如图3-2-2所示：试验证明软化温度越低的煤种，挥发份开始释出的时间越早。因此软化温度Tp（对于不同的烟煤表面开始出现液相膜的温度）和再固化温度TK（呈现最大塑性的温度TMAX以及被蒸干再次呈固体形状的温度）都是表明煤炭流变特性的指标，同样也间接表明了于煤炭燃烧特性密切相关的问题

39、。软化开始阶段开始形成半焦的阶段煤粒强烈软化和半焦破裂阶段图3-2-2 在结焦过程的不同阶段单独煤粒的转化示意图1、煤 2、含有气泡的液态胶质体 3、半焦粘结性和结焦性粘结性是指煤炭在缺氧的条件下粘结其自身或外来惰性物成团的能力。而结焦性首先是应炼焦的目的而提出的。除前述的粘结能力之外也包含着被粘结成团的焦炭的结构机械强度之类的性质。对大型电站煤粉炉来说，煤粉颗粒在炉内是相互分离的，虽不会产生相互粘结，但将通过在塑化过程中的形态变化影响到表面结构和实际的反应面积，从而影响燃烧速度。煤（碳焦）的反应性煤炭颗粒的燃烬时间因挥发份的释出和燃烬相对迅速而基本上等同于生成碳焦的燃烬时间，碳焦颗粒的反应性

40、是决定燃烧速度的重要因素。反应性也称活性，是指在一定的温度下煤炭与诸如二氧化碳、水蒸气等介质的反应能力；是对不同的煤炭的其他相同条件下的反应速度的相对比较。煤炭的可选性煤炭的可选性原是应煤炭工业中的洗选精煤而提出的，但实质上也是与煤炭的燃烧利用特性有关的。煤炭中的灰份是以不同的状态、不同的偏析程度存在于煤炭之中的。这种灰份在煤炭中的偏析程度意味着能使灰份从煤炭中分离出来的可能程度。在煤炭工业中使煤炭中灰份高的石煤、矿石、黄铁矿得以排出，成为低灰、低硫精煤的过程叫做选煤或者洗选。洗选就是将煤碳置于不同的液体中，借助煤炭颗粒间的灰份大小、比重的差别以及沉与浮来进行的。煤炭的风化和自燃性煤炭在空气中

41、堆存时，或在离地表很近的煤层中，受环境的影响（包括空气中的氧、地下水和地面上的温度变化等化学和物理作用）的综合影响，其物理、化学和工艺性质会发生一系列的变化，这就是所说的风化。风化的作用主要是煤种的有机物被氧化所引起的，风化的过程基本上也就是氧化过程。氧化过程是放热的，如果氧化过程所释放出的热量不能及时散失，煤堆和煤层中的温度会升高，反应也随之加速，反应释放出的热量将进一步增加，以致煤堆温度进一步升高，当温度达到煤的着火点时，煤堆将因煤自身的放热而自燃。煤炭在低温时的氧化趋向与煤种相关，一般认为煤化程度越高在低温条件下的氧化趋向越小；煤炭的自燃也与煤炭的岩相相关，各岩相成份的氧化趋向以镜煤最大

42、，其次是亮煤、暗煤并以丝碳最小；煤炭的氧化能力还与其筛分组成、黄铁矿含量、水份、比热以及吸附一定的氧时所放出的热量等相关，黄铁矿含量大、粒度偏细的和较为松散的煤堆较容易产生自燃。可磨度系数煤的可磨度系数也称可磨度，是煤炭的一项特性指标，表征了煤炭被磨制成粉的难易程度。煤炭的磨制成粉需克服原块状煤炭结构的结合力，取得新的表面，可磨度系数也就表征了为取得这一新的表面积的耗功大小，是只决定于煤炭的。可磨度不同于煤炭的硬度，同一类别的煤炭可因所存在的某些组份的不同而表现出相当大的可磨度差别。反之硬度差别很大的无烟煤与某些褐煤也可以具有相近的可磨度。同一煤种在含水份（或灰份）不同时，可磨度也会出现成倍的

43、差别。表征煤炭磨制成粉的难易程度，最为简捷和实用的方法是进行相对比较，再引入一个由实验室得出的可磨度系数。由于可磨度系数是基于相对比较的，因此各国的标准不尽相同。我国规定可磨度系数的定义为：单位重量处于风干状态的标准煤与试验煤样，以相同的入磨煤炭颗粒度、在相同的磨制设备中，磨制到相同的煤粉细度所消耗的能量之比。即： 313式中的即为可磨度系数；和 分别是为磨制标准煤和试验煤到同样细度所需的电耗。因此越大，亦即磨制试验样煤到标准煤相同细度的电耗越小，该煤也就越易磨制。各国关于原煤可磨度系数的算法是不同的，我国标准的可磨度系数的计算式经试验确定为： 314其中表示（我国的标准）可磨度系数，表示试验

44、煤样在试验用的球磨机内经历15min磨制后得出的在70号标准筛上的残留量（）。不难看出可磨度系数越小的煤，越难磨制。一般认为可磨度系数小于1.2的煤种为难磨煤种；可磨度系数大于1.5的煤种为易磨煤种。常用的另一种可磨度系数为哈氏可磨度系数（），这是美国的标准。可通过下面的计算公式与我国的可磨度系数进行换算： 315通过计算可以得出处于40100之间的煤种属于易磨煤，低于40的煤属于难磨煤。还应该说明的是虽然煤炭的可磨度系数是通过比较的方式得出的，意味着磨煤机的出力应与进入磨煤机的煤的可磨度系数成正比。但由于试验用的磨煤机和实际的磨煤机的工作过程不同，亦即前者是在静止条件下而后者是始终处于运动和

45、分离状态下进行的，还由于影响磨煤机出力的因素众多，使磨煤机的出力并不与入磨煤的可磨度系数呈简单的正比关系。一般而言，在相同的其他条件下，入磨煤种的可磨度系数每改变1，相应的磨煤机出力改变1.33，同样在出口的煤粉细度从磨煤机的设计基准点每改变1时，磨煤机的出力也相应的改变1.5。所以磨煤机的出力是随着煤碳可磨度的改变而改变的。第三节 原煤仓在直吹式制粉系统中磨煤机需要连续的煤炭供应，制粉系统的出力必须随时与锅炉的负荷相平衡。而发电厂的输煤系统则通常不是连续运行的，原煤仓就是为煤炭耗用和输送之间设置的缓冲装置。考虑输煤系统有出现故障的原因，一般原煤仓容量按相应于10小时以上的锅炉最大连续出力的耗

46、煤量来考虑。二期每台炉布置有12只原煤斗，每只原煤斗有效容积472立方米。12只原煤斗的总储煤量可满足单台炉BMCR工况8.47小时（设计煤种）或8.17小时（校核煤种1）的出力要求。煤斗虽貌似简单，但在锅炉运行中因原煤仓的影响而使整台锅炉的生产运行受到影响的事例是并不少见的。随着原煤仓容量和高度的增加，下部煤炭所受到的压力不断增大，流动性差，滞流或堵煤的情况时有发生，尤其是在煤炭含水份高时。煤斗中的煤会在下落到煤堆面时产生偏析，块煤相对集中于落煤点的周围，使落入给煤机的粒度随着煤仓的煤位而变，煤仓的容积越大，其程度越严重。煤仓的棚煤、粘煤、积煤都会造成出口落煤不畅，造成煤仓的有效容积减小、给

47、煤机和磨煤机断煤等不利影响，这些因素对于制粉系统的安全稳定运行都是很不利的。不同的发电厂采用了许多的有效方法避免以上问题的发生，如采用电动的煤斗振动疏松机、煤仓外悬挂重锤、煤仓棚煤时用人工敲击原煤仓的方法使煤疏松被振落、在煤仓的内层加装了一层极为光滑而耐磨的特种树脂板材，加装这种板材后减少了煤斗粘煤的可能。更常规的方法是在原煤仓上安装压缩空气储罐（空气炮）以电磁阀来控制放炮，在煤仓堵煤时放炮使“搭桥”的煤被振落，但这种方法的弊端是有时煤斗内的原煤会越轰粘结的越紧。原煤斗的外形及空气炮如图3-4-1所示：图3-4-1 原煤斗的下部及空气炮空气炮工作原理：ZK系列智能空气炮清堵装置由压缩空气储气罐、爆喷装置、物料流量测量装置和智能控制系统组成（见图3-