高水分褐煤燃烧对锅炉的影响研究.pdf

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1、第32卷第6期东北电力大学学报V01．32．No．62012年12月JournalOfNortheastDianiiUniversityDee．．2O12文章编号：1005—2992(2012)06—0055—04高水分褐煤燃烧对锅炉的影响研究赵亚莹(东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林132012)摘要：褐煤在我国煤炭能源中占有很大比重，因其含水量高、灰分大、容易风化、发热量低的缺点使褐煤的利用率较低。研究了褐煤中的高水分对燃料热值、烟气量、耗煤量等的影响规律并分析了电厂的经济行。研究表明，水分增加时，燃料热值降低，锅炉效率增加；燃料燃烧产生的烟气量(Nm／

2、kg)随水分的增加而降低，但由于煤耗量随水分的增加而增加，产生的结果是总烟气量(Nm／s)随水分的增加而增加。关键词：褐煤；水分；热力性能中图分类号：TK227文献标识码：A褐煤是煤化程度较低的煤种，主要赋存在内蒙古、云南和黑龙江等省区。褐煤具有高水分、低热值、高挥发分、较低的热稳定性、低燃点等特点⋯。目前褐煤主要用来直接燃烧发电，国内的多家电厂主要以褐煤为燃料。由于褐煤中含有20—50％左右的水分，直接参与燃烧时，会降低燃烧温度，增加排烟热损失，降低锅炉效率，增加煤耗量。本文将研究褐煤水分对燃料热值、烟气量、炉膛温度、排烟热损失、锅炉效率、耗煤量等的影响规律。为

3、褐煤干燥系统的技术经济分析提供依据。1褐煤水分对其热值的影响燃煤锅炉热力计算时用到的燃料热值，是煤的收到基低位热值。煤的收到基低位热值是煤质资料中的重要数据，当煤的水分从变至，而其他成分不变时，如以时煤的热值为基准，则热值的变化率为：6Q=×。。=×·。。，()式中，时为煤的收到基水分，％；Q。、Q分别为水分和。时煤的收到基低位热值，kJ／kg。褐煤的收到基成分为]：碳34．65％，氢2．34％，氧10．48％，氮0．57％，硫0．31％，水分34．63％，灰分17。02％；收到基低位热值12288。3kJ／kg。计算可知，当水分增值55％时，热值为8459kJ／

4、kg；当水分降至15％时，热值为15978kJ／kg，当水分在15％～55％之间变化时，热值变化率见图1。可见，水分增加时，热值呈比例降低。2褐煤水分对单位重量燃料燃烧烟气量的影响烟气量的计算公式为：收稿日期：2012—09—14作者简介：赵亚莹(1984一)，女，吉林省辽源市人，东北电力大学能源与动力工程助教，硕士，主要研究方向：动力工程56东北电力大学学报第32卷=o++o+1．0161(一1)，(2)，，，式中，、V。，、，、I，0分别为烟气量、CO／S瓣O：体积蓑、理论氮气体积、理论水蒸气体积、理论空气量，Nm／kg，按文献[2]中公式计算；为过量空气系数

5、。当煤的水分变化时，煤中其他成分所占份额也随之变化，造成、。，、，、，。、等变化。其中，以时烟气量为基准的烟气量变化率为：6=竺_×100．(3)对褐煤来说，水分为15～55％时，烟气量变化率与水分间的关系见图2。由图2可见，单位重量燃料燃烧产生的烟气量(Nm／kg)随水分的降低而增加。因为水分降低时，尽管烟气中H0减少，但煤中C、H、S、N等成分是增加的，烟气中RO、N增加，另外，也增加，造成烟气量随水分的降低而增加。。．．＼＼＼＼：：．152535＼＼。一＼＼水分，％图1褐煤的热值变化率随水分的变化图2烟气量变化率与水分的关系3褐煤水分对燃料消耗量的影响煤的水

6、分变化时，由于热值变化，煤耗量必然变化。降低褐煤水分，增加热值，减少煤耗量，降低运输费用，是褐煤干燥的主要目的之一2J。煤耗量的计算公式为：B=×100，(4)1lr式中，日为煤耗量，kg／s；为锅炉总有效利用热量，。当煤的水分从变至时，以时煤耗量为基准的煤耗量变化率为：×0。o：(~7'17．1p"er-1)J．·㈩(5)水分对煤耗量的影响很大，如将煤中的水分从35％降到15％，煤耗量就可减少约23％，这种影响主要是燃料热值变化引起的。4褐煤水分对绝热燃烧温度的影响绝热燃烧温度根据炉膛有效放热量和炉膛出口过量空气系数确定，炉膛有效放热量的计算公式为：Q=Q—十(

7、一△一△矿)+(△+△)，(6)式中，Q。为炉膛有效放热量，kJ／kg；为炉膛出口过量空气系数；△、△分别为炉膛漏风系数和制粉系统漏风系数；为热空气焓，kJ／kg。炉膛有效放热量和绝热燃烧温度变化率分别为：第6期赵亚莹：高水分褐煤燃烧对锅炉的影响研究57∞∞=(mO一m一)加一∞一0∞一，(7)6=(O02一1)×100．(8)炉膛有效放热量变化率和绝热燃烧温度变化率与水分间的关系见图、图4，计算中，取：=1．15，Aa=0．02，△=0．O1，热空气温度为300oC。由图3可见，炉膛有效放热量变化率随水分的降低而大幅度增加，这是因为燃料热值随水分的降低而大幅度增

8、加的原因，