为了获得较好的燃烧效果,提高锅炉容量和实现锅炉运行的自动化,现代大型锅炉一般采用煤粉燃烧,从矿区运来的原煤要制成锅炉用的合格煤粉,需要经过煤的初步打碎、清楚铁件、除去木片、二次破碎、称重与取样、干燥、磨煤、分离等步骤。
煤粉细度是煤粉的重要性质,煤粉越细,在炉内燃烧时,不完全燃烧损失就越小,且有利于稳燃,但是制粉系统要消耗较多的电耗,设备的磨损量也较大,反之,较粗的煤粉虽然电耗小,但不利于燃料的燃烧和燃尽。因此,在锅炉设备运行中,应选择适当的煤粉细度使机械未完全燃烧损失和制粉系统的电耗,因此在锅炉系统中,应选择适当的煤粉细度使机械未完全燃烧损失和制粉系统的电耗之和为,此时的煤粉细度称为经济细度。
煤被磨碎成煤粉的难易程度取决于煤本身的结构,由于煤本身的结构特性不同,各种煤的机械强度、脆性有很大的区别,因此其可磨性就不同,一般用可磨性指数表示煤被磨成煤粉的难易程度,其意义代表在一设备上,将煤磨成煤粉的相对难易程度。电厂实践证明,随着煤中水分的增加,煤的可磨性指数降低,磨煤出力减少。
煤粉是由磨煤机将煤炭磨成的不规则的细小煤炭颗粒,其颗粒平均在0.05~0.01mm,其中20~50μm(微米)以下的颗粒占绝大多数。由于煤粉颗粒很小,表面很大,故能吸附大量的空气,且具有一般固体所未有的性质——流动性。煤粉的粒度越小,含湿量越小,其流动性也越好,但煤粉的颗粒过于细小或过于干燥,则会产生煤粉自流现象,使给煤机工作特性不稳,给锅炉运行的调整操作造成困难。
煤炭洗选的作用:
(1)提高煤炭质量,减少燃煤污染物排放
煤炭洗选可脱除煤中50%-80%的灰分、30%-40%的全硫(或60%~80%的无机硫),燃用洗选煤可有效减少、SO2和NOx的排放,入洗1亿t动力煤一般可减排60~70万tSO2,去除矸石16Mt。
(2)提高煤炭利用效率,节约能源
煤炭质量提高,将显著提高煤炭利用效率。一些研究表明:炼焦煤的灰分降低1%,炼铁的焦炭耗量降低2.66%,炼铁高炉的利用系数可提高3.99%;合成氨生产使用洗选的无烟煤可节煤20%;发电用煤灰分每增加1%,发热量下降200~360J/g,每度电的标准煤耗增加2~5g;工业锅炉和窑炉燃用洗选煤,热效率可提高3%~8%;
(3)优化产品结构,提高产品竞争能力
发展煤炭洗选有利于煤炭产品由单结构、低质量向多品种、高质量转变,实现产品的化。我国煤炭消费的用户多,对煤炭质量和品种的要求不断提高。有些城市,要求煤炭硫分小于0.5%,灰分小于10%,若不发展选煤便无法满足市场要求。
高炉煤粉喷吹技术的发展路径为:起初全部采用无烟煤做喷吹燃料,因为喷吹替代焦炭主要用到的是煤炭中的固定碳元素,100%采用无烟煤喷吹正好迎合了这样的需求和想法。后来,由于无烟煤供给的有限性及其原煤储量不断减少,市场价格也逐渐攀升,采用更廉价、蕴更丰富的长焰煤与无烟煤混合喷吹成为钢铁企业进一步降低冶炼成本的追求目标。经过许多研究和试验,在混合煤炭磨粉及喷吹过程中采用氮气惰化技术,从而为系统增加安全性、防止煤粉爆,是取得混合喷吹的关键技术。
氮气保护系统的试验成功使烟煤作为喷吹燃料进入实质阶段。近年来,根据各厂系统运转的不同状况,北方多数钢厂已经将烟煤混合的比例提高到30%-50%之间,而且烟煤喷吹的加入可以活化高炉还原气氛,为高炉还原铁提供更多的氢元素。再后来也就是近两年,由于无烟煤资源的再度紧缺,贫瘦洗精煤也逐渐走入市场,南方武钢、马钢等将三种煤的混合比例一度稳定在1:1:1,且取得了较好的经济效应。可以预见,未来作为节约成本的关键技术,采用三种煤炭资源混合喷吹,是发展方向。
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