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1、义马烟煤锅炉改烧京西无烟煤的问题研究目 录摘 要1关键词1ABSTRACT2KEY WORDS21 绪论31.1 选题意义及研究背景31.2 本文主要研究内容及研究方法52 煤质对锅炉经济性的影响62.1 挥发分的影响62.2 硫分的影响72.3 发热量的影响72.4 水分的影响72.5 灰分的影响83 锅炉热力计算83.1 锅炉概况83.2 锅炉各种工质流程103.3 燃料特性参数113.4 义马烟煤锅炉热力辅助计算123.5 京西无烟煤锅炉热力辅助计算314 计算结果汇总分析494.1 计算结果汇总494.2 计算结果分析504.3 煤质变化对锅炉机组的影响分析505 锅炉对于煤种变化应对
2、措施515.1 稳燃腔燃烧器515.2 采用水平浓淡燃烧515.3 双通道燃烧器52参考文献52附录一54附录二55致 谢56义马烟煤锅炉改烧京西无烟煤的问题研究摘 要本文简要的介绍了我国电站锅炉燃用煤炭的基本情况，当今的煤炭资源使用现状以及发展前景。我国火电厂大部分都燃用烟煤,但随着用电量越来越大,对煤的需求量越来越多。可是由于烟煤价格较高会造成发电成本较高，因此许多燃用烟煤的电厂希望将锅炉燃用煤种由烟煤改用便宜的无烟煤。改造前后的煤质发生了极大变化，使得锅炉改烧时将会遇到一些问题。本文将从煤质特性及电站经济性的各个环节上阐述煤质特性对电站经济性的影响。其中包括挥发分、水分、灰分、发热量、硫
3、分等方面进行详细的阐述。对于义马烟煤锅炉改烧京西无烟煤时，分别对两种煤进行了热力辅助计算。包括锅炉漏风系数确定和空气量平衡的计算、燃料燃烧计算、烟气焓和空气焓的计算、锅炉热效率及燃料消耗量估算、炉膛校核热力计算。并对计算结果进行了对比分析。此外，还绘制了炉膛结构尺寸示意图，编写了炉膛出口过量空气系数选用程序。关键词：热力计算；煤质；煤粉锅炉The Study on the Combustion of Jingxi Anthracite Coal in Yima Bituminous Coal-fired BoilerAbstractThis paper introduces the boile
4、r burning coal in our country, the basic situation of the coal resources use current situation and development prospect. Thermal power plants in China most bituminous coal burning, but with the power consumption is more and more big, the demand for coal more and more. But because of bituminous coal
5、prices higher can cause power cost is higher, so many of the burning coal power plant boiler has hope will switch to cheaper by the bituminous coal anthracite.Transformation of the coal happen before and after the great change, change so that boiler when it will have some problems. In this paper, th
6、e characteristics and the economical efficiency of coal power plant every link of coal quality paper characteristics of the power station efficient influence. Including volatile matter, moisture, ash, heat, lying in detail.For bituminous coal boiler burning righteousness horse change when jingxi ant
7、hracite respectively, the two kinds of the thermal coal auxiliary calculation. Including boiler air leakage coefficient and the balance of the air quantity determine calculation, fuel combustion calculation, and air flue gas enthalpy of calculation, boiler heat efficiency enthalpy and fuel consumpti
8、on estimate, hearth checking thermodynamic calculation. And the results calculated a comparative analysis. In addition, the chamber structure schematic drawing size, write platen superheater flue gas into circulation in the area of the screen applications.Key Words: thermal calculation; coal propert
9、y ;coal-fired boilers1 绪论1.1 选题意义及研究背景1.1.1 选题目的伴随着目前紧张的电煤供应局势，许多电厂选择燃用价格相对便宜或本地资源相对丰富的非设计煤种。实际燃用非设计煤种可能会导致锅炉运行的诸多不安全性和经济性等题1。所以本课题对锅炉变煤种运行时可能会遇到的一些问题进行研究和讨论。1.1.2 选题意义能源就是人类用来维持生存活动的能量来源。随着社会经济的发展，人们对于能源的需求越来越大。现在我们常用的能源主要来自化石燃料，但这种资源在地球上的存量是有限的，并正日渐枯竭。因此，我们有需要开发其它种类的能源，包括可再生能源等。同时，应该努力让现存的能源资源发挥最大
10、的效能和达到最大的使用效率，提高能源效益。就是通过有效的能源使用管理，并且对大型耗能设备进行技术改造及定期维修保养，或采用较低耗能设备，从而达到更高的能源使用效率。如果我们不改变目前使用能源的某些习惯，各类有限的主要化石能源都会很快用尽。这样发展下去，在缺乏能源的情况下，社会经济和我们的生活都会受到极大的影响，甚至会导致严重的经济危机与政治军事对抗2。因此，我们必须要更加珍惜和充份地利用现有的能源资源。既然目前我们主要依赖的能源是有限的，就要对能源的使用进行有效的管理。只有在能源的供应和需求的管理两方面双管齐下，社会的可持续发展才可以实现。煤炭资源作为一种重要的化石燃料，其合理开发利用涉及到国
11、家的百年大计，涉及到国家的长治久安和人民的长久利益。随着我国煤炭地质勘探技术手段、设备、勘探理论方法的快速进展，我们开发利用煤炭资源的能力越来越得心应手了。但是作为一种不可再生资源，我们面临一个资源用尽即不可再恢复的现状，所以怎么科学、合理的利用煤炭资源，怎样可持续的开发煤炭资源，对我们的意义重大。由于烟煤价格较高，如果电厂继续燃用烟煤，将会造成发电成本较高，经济效益较低，因此许多燃用烟煤的电厂希望能对锅炉进行改造，将锅炉燃用煤种由烟煤改用价格较便宜的无烟煤。但是当烟煤锅炉改烧无烟煤时，由于其火稳定性指数和燃尽性指数有很大的区别，烟煤属极易稳定和极易燃尽煤种，而无烟煤属极难稳定和极难燃尽煤种。
12、改造前后的煤质发生了极大变化，严重偏离了锅炉的设计煤种。由于煤种间的成分的差异，煤种更换后锅炉运行时会遇到着火、稳燃、结渣等问题。然而，煤种更换后锅炉运行时遇到的着火、稳燃和结渣三大问题必须解决，而且还要保证各运行参数要达到原设计要求、锅炉效率基本保待原设计水平，并且尽量少动现有设备以节约改造费用。本课题通过对烟煤和无烟煤锅炉的热力计算，分析煤种变化对锅炉运行经济性带来的影响，对计算结果进行比较和分析，提出影响锅炉运行经济性的因素，为锅炉变煤种运行改造提供一些科学的依据。1.1.3研究背景节约能源是我国的一项基本国策，火电厂是一次能源的消耗大户，在当前电力需求大而能源供应紧张的情况下，作为发电
13、单位，其任务已不再是简单的完成发电任务指标，而是要提供优质、低耗的电能，以满足社会的需求。为了提高电厂经济效益以及环保，目前具有多项成熟技术，燃煤循环流化床锅炉能得到更多的商业利益为节省昂贵的燃油和不增加任何操作费用将从碳砖失去更多的热量,同时可以降低氮氧化物排放超过30%3。随着我国煤炭地质勘探技术手段、设备、勘探理论方法的快速进展,我们开发利用煤炭资源的能力越来越得心应手了。但是作为一种不可再生资源,我们面临一个资源用尽即不可再恢复的现状,所以怎么科学、合理的利用煤炭资源,怎样可持续的开发煤炭资源,对我们的意义重大。目前,我国火电厂大部分都燃用烟煤,但随着用电量越来越大,对煤的需求量越来越
14、多。由于烟煤价格较高,如果电厂继续燃用烟煤,将会造成发电成本较高,经济效益较低,因此许多燃用烟煤的电厂希望能对锅炉进行改造,将锅炉燃用煤种由烟煤改用价格较便宜的无烟煤。改造前后的煤质发生了极大变化,严重偏离了锅炉的设计煤种。因此将烟煤锅炉改烧无烟煤时,将会遇到3大问题:着火、稳燃、结渣。而产生这些问题的主要原因是煤质变化，其次是运行方面的因素。所以要从这两方面着手,提出改进措施。改造工作通常以燃烧器为主，包括稳燃腔燃烧器、水平浓淡燃烧器和双通道燃烧器4。稳燃腔煤粉燃烧器，主要利用在较高的速度梯度下的湍流热质交换和烟气回流来加热煤粉气流，并结合水平浓淡燃烧使煤粉燃烧稳定。采用水平浓淡燃烧，通过一
15、个安装在一次风煤粉管道上的煤粉浓缩器，使一次风出口处沿水平方向形成浓、淡两部分气流，浓煤粉气流被引至一次风燃烧器喷口的向火侧，淡煤粉气流被引至燃烧器喷口的背火侧。燃用无烟煤的水平浓淡燃烧器通常为百叶窗式，这种燃烧器具有低负荷稳燃、很强的火焰抗干扰能力以及不易结焦的特点。目前已有很多电厂采用百叶窗水平浓淡燃烧器对锅炉进行烧无烟煤或贫煤改造。双通道燃烧器，利用联通分配管将一次风分成上下二个通道送人炉内，上下壁均受到一次风的保护，可以保证长期运行不结焦。由于上下一次风都提前加热和着火，因此燃烧稳定性也优于采用单纯的一次风通道的其他燃挠器。1.2 本文主要研究内容及研究方法1.2.1 研究内容通过对义
16、马烟煤和京西无烟煤锅炉进行热力辅助计算，分析煤种变化对锅炉运行经济性带来的影响，为锅炉变煤种运行改造提供一些依据。主要研究内容如下：（1）煤质变化对锅炉机组的影响。（2）义马烟煤锅炉燃用义马烟煤的热力计算。（3）义马烟煤锅炉燃用京西无烟煤的热力计算。（4）对两个煤种的计算结果进行对比分析。1.2.2 研究方法（1）在周围环境温度30，额定蒸发量220t/h，给水温度215，给水压力11.57MPa,过热蒸汽温度540以及过热蒸汽压力9.8MPa的条件下进行义马烟煤锅炉燃用义马烟煤的锅炉辅助设计计算，包括燃料数据的分析和整理，燃料燃烧计算及烟气特性参数的确定，锅炉漏风系数的确定和空气量平衡，锅炉
17、热平衡及锅炉热效率、燃料消耗量的估算。然后假设排烟温系数度进行锅炉热平衡计算以及假设热风温度的情况下来进行炉膛热力计算，包括计算炉膛结构尺寸及烟气有效辐射厚度，选取热风温度并依据有关条件计算随每千克燃料进入炉膛的有效热量，根据燃料种类、燃烧设备的形式和布置方式，计算火焰中心位置的系数M，估计炉膛出口烟温并计算炉膛烟气平均热容量，计算炉膛受热面辐射换热特性参数，根据燃料和燃烧方式计算火焰黑度和炉膛黑度，计算炉膛出口烟温并校核炉膛出口烟温误差， 计算炉膛热力参数为后面的受热面的热力计算提供必要的基本计算数据或图表。进行受热面热力计算，包含为热力计算提供结构数据的各受热面的结构计算。（2）在同样的环
18、境温度，额定蒸发量，给水温度，给水压力，过热蒸汽温度及过热蒸汽压力下，进行义马烟煤锅炉燃用京西无烟煤的锅炉辅助设计计算，为后面的受热面的热力计算提供必要的基本计算数据或图表。对其进行受热面热力计算，包含为热力计算提供结构数据的各受热面的结构计算。（3）说明煤质变化对锅炉机组的影响，同时对计算结果进行比较和分析，提出影响锅炉运行经济性的因素，作为锅炉进一步设备改造的依据。2 煤质对锅炉经济性的影响煤质特性等诸多过程。本章将从煤质特性及电站经济性的各个环节上阐述煤质特性对电站经济性的影响。煤质对锅炉燃烧性能的影响的实验研究多在实验室的滴管炉、单角炉等小型实验炉上进行，实验基本能反映实际锅炉的运行状
19、况，其结果能定性和定量地分析出各因素对燃烧性能的影响，取得了一定的成果5。例如，小型实验炉上进行了8种煤质的燃尽性能实验，得出了不同煤质燃尽性能趋势，并作了比较分析6；根据滴管炉内燃尽性能的实验结果建立了煤粒燃烧活化参数与含碳量的燃烧模型7。2.1 挥发分的影响失去水分的煤样，在隔绝空气的条件下加热至85020，使燃料中有机物分解而析出的气体产物，称为挥发分。挥发分主要是由各种碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等可燃气体组成。此外，还包括少量的氧、二氧化碳、氮等不可燃气体。不同燃料开始放出挥发分的温度是不同的。煤化程度较低、地质年代较短的的燃煤（如褐煤），在较低温度下（Vso2,且两者的比热容接
20、近，故取=。以1000C为基准计算理论烟气焓：=0.93170.03+3.88129.58+0.56150.52=745 kJ/kg实际烟气焓等于理论烟气焓，过量空气焓和烟气飞灰焓之和，即=+ KJ/kg其中灰飞焓为=Aarfh /100 KJ/kg式中1kg灰在时的焓。 飞灰的焓数值较小，因此只有在满足以下条件时才计算：=4187fh Aar/Qar,net6义马烟煤的飞灰的焓数值：41870.9516.6/19690=3.256 所以飞灰的焓值可以忽略。所以有：=+在锅炉烟道中，沿着烟气流程，不同部位的过量空气系数和烟温均不同，因此烟气焓的也不同。在受热面的传热计算中，必须分别计算各个受热
21、面所在部位的烟气焓并制成焓温表。利用焓温表，根据过量空气系数和烟气温度，可求出烟气的焓；反之，也可以由过量空气系数和烟气的焓查出烟气的温度。烟气的焓温表是进行锅炉热力计算的基本计算图标之一。为减少制表的工作量，烟气温焓表应根据锅炉受热面的工作温度（烟气区域）进行编制。锅炉各受热面一般工作的烟温区段见表3-6。表3-6 锅炉受热面工作的烟温区段受热面温度范围炉膛火焰中心15002200 炉膛出口8001200 后屏、凝渣管7001200 前级对流过热器6008000 后级对流过热器400700 高温省煤器300500 高温空气预热器200400低温省煤器100300低温空气预热器100200锅炉各受热面类似计算。将计算结果列表3-7。表3-7 义马烟煤烟气焓温表温度理论烟气焓 kJ/kg理论空气焓 kJ/kg实际烟气焓=+炉膛、凝渣管高温过热器低温过热器高温省煤器高温空预器
