(3)煤的低位发热量(Qnet)
煤的低位发热量,是指煤在空气中大气压条件下燃烧后产生的热量,扣除煤中水分(煤中有机质中的氢燃烧后生成的氧化水,以及煤中的游离水和化合水)的汽化热(蒸发热),剩下的实际可以使用的热量。同样,实际上由恒容高位发热量算出的低位发热量,也叫恒容低位发热量,它与在空气中大气压条件下燃烧时的恒压低位热量之间也有较小的差别。
1.7灰熔点
所谓灰熔点即是煤灰的熔融性。由于煤灰没有明显的熔点温度,所以又把其分为变形温度DT,软化温度ST,流动温度FT三个温度值。常说的灰熔点指的是软化温度ST。
煤灰的灰熔点与煤灰的成分有关,灰分中含有熔点高的物质(如SiO2和Al2O3)越多,则灰熔点越高,反之,含有熔点低的物质(如Na2O、CaO和Fe2O3)越多,则灰熔点越低。
1.8可磨性系数
煤的可磨性是表示煤在研磨机械内部磨成粉状时,其表面积的改变(即粒度大小的改变)与消耗机械能之间的关系的一种性质,用可磨性系数表示,它肯有规范性,无量纲,其规范为规定粒度下的煤样,经哈氏可磨仪,,用规定的能量研磨后,在规定的标准筛上筛分,称量筛上煤样质量,并由用已知哈氏指数标准煤样绘制的标准曲线查得该煤的哈氏系数。煤的可磨性系数直接代表了粉碎煤炭的难易程度,该系数是将试验燃料与标准燃料相对比而言的。
2各项煤质指标的影响
2.1水分
水分不能燃烧,因此,煤的含量水越高,可燃物质就相对减少,发热量就降低。而且在燃烧时,水分蒸发还要吸收一部分热量,使煤的有效热能降低。一般情况下,要使煤中1kg水分蒸发,约需要2500kJ的热量。由于水的蒸发热很大,煤中水分耗热量比灰分高得多,所以,水分对理论燃烧温度的影响比灰分更大。
当原煤中含有大量的水分时,湿煤会粘附在磨煤机入口处,从而降低磨煤机的出力和不正常的增加煤粉的湿分。而煤粉中的水分提高了,煤粉失掉了松散性,煤粉斗和给粉机内都出现煤粉粘结的现象。我国发电锅炉用煤的全水分大致在Mar=2%~44%,通常以进入炉膛总水分量的折算水分Mz来表示较为妥当。当入炉煤的折算水分增加时,燃烧产生的水蒸气体积增加,但包括排烟温度在内的尾部各升高,省煤器出口水温上升,空气预热器出口空气温度上升,增加了排烟热损失和引风机的耗电量。而且燃料水分过高时,带有较多水分的制粉干燥介质作为一次或三次风送入炉膛,也会直接影响炉风煤粉着火燃烧的稳定性。
一般说来,进入煤粉炉的煤粉都是经过干燥处理的,早在制粉、送分过程中,煤粉的表面水分就已经蒸发。因此,煤的干湿对锅炉热力工况的影响,就煤粉炉而言主要反映在制粉、送粉过程中。煤过湿,原煤的流散性恶化,常会引起煤仓、输煤管及煤机内粘结堵塞。这对于混有粘土质灰粉较多的煤种尤其严重。一般烟煤,当表面水分mi<8%时,运行基本正常;而当Mf≥8%时,常会造成输煤、给煤系统运行上的麻烦;如果Mf>12%~17%时流散很差,对于一般电厂的设备条件来说,将严重的影响运行可靠性。对于燃烧褐煤的锅炉,输煤系统堵煤的水分极限比较高,Mf可达22%左右。
水分和空气是露天贮存煤堆引起氧化和自燃的主要原因,特别是黄铁矿含量较高的煤种,更会加剧其氧化作用和自燃倾向,是燃煤管理的安全隐患。
以发一定的热量来说,水份多时,烟气体积较大,因此,烧这种煤的锅炉的烟道尺寸须设计得较大。此外,烟气体积大也增大了通风设备的规模及能耗。
在北方,煤中水分也影响到冬季存煤的取用,即使冬季煤中水分小于8%,在严寒季节也易造成原煤斗蓬煤,另外,入厂煤冬季水分大时,使冻车现象严重,影响接卸车进度,增大解冻耗热量。
煤及煤粉中适量含水也有其有利的一面。煤粉过于干燥,磨煤机出口气粉混合物温度过高,煤粉有爆炸的危险。一般说来,在制粉系统尾部(即排粉机前)的气粉混合物中,水蒸气的饱和度保持在70%左右比较适宜。另外,从燃烧动力学的角度来看,高温火焰的水蒸气对燃烧过程是有效的催化剂,水蒸气分子可以加速煤粉焦炭残骸的气化和燃烧;水蒸气还可以提高火焰的黑度,加强辐射传热至燃烧室炉壁;水蒸气分解时产和的氢离子及OH根又可以提高火焰的热传导率。对层状燃烧炉来说,煤过干,火床上容易有火口现象,破坏炉子的正常燃烧,同时,细煤末容易被烟气带走,使飞灰可炮灰物增加。因上,有时因煤过干而人为掺水,以改善燃烧。当然,也不能过湿,水分蒸发吸热会降低炉膛温度水平,增加排烟热损失等;抛煤机炉用湿煤还会粘住抛煤机轮叶,以致煤打不远,造成炉前堆煤。
2.2灰分
灰分中所含元素多达60多种,主要是硅、铝、铁、镁、钠、钾、硫、磷、钛等,这些元素在灰中主要是以氧化物形态存在,极少数是以硫酸盐的形态存在。
灰分对火电厂的安全生产和经济效益影响很大,煤中灰分高直接影响到锅炉的稳定燃烧,使炉膛火焰传播速度减慢,推迟煤粉着火。由于煤中灰分高,使煤中可燃物成分减少,煤炭的发热量降低,并且煤中矿物质变成灰分时还要吸收热量,所以煤中灰分越高,理论燃烧温度越低,炉膛温度下降幅度也越大,煤的燃烬度差,机械不完全热损失增加,排灰量增大,灰渣热损失随之增大,受热面的沾污和磨损增大,炉膛受热面的沾污易引起炉膛结渣和过热器超温,威胁锅炉安全稳定运行,尾部受热面的沾污则会导致排烟温度的显著升高,降低锅炉效率。
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