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火电厂的燃料分析知识大全

【精益管理网】    时间:2019-01-29   作者:火电厂   来源:精益管理  H - 小 + 大

常用作动力用煤的有:无烟煤、贫煤、贫廋煤、不粘煤、弱粘煤、长焰煤和褐煤等;另外还有含硫高而又难洗选的一些炼焦用煤等。

煤是火力发电厂的主要燃料,它占整个电厂生产成本的60%以上,一座1800MW的火力发电厂一昼夜燃烧的标准煤在15000t以上(标准煤是指低位发热量为29307.6KJ/Kg的煤)。

为了降低煤耗,提高热效率,必须了解煤的成分和特性。通过对煤质的分析,便可为锅炉的合理燃烧提供科学依据,为电厂的经济核算、锅炉热效率和煤耗的计算,提供基础资料。

火电厂的燃料分析知识大全~

1 煤的组成及分析基准

1.1 煤的组成及分析项目

1)煤的组成

煤的成分组成分工业分析组成和元素分析组成。工业分析是在人为条件下,将分成几个不同的组成成分,从而判断其中有机质的含量和性质,帮助人们粗略的认识煤的工艺性质的方法。该组成可给出煤中可燃成分和不可燃成分的含量。元素分析组成是用元素分析法得出煤的化学元素组成,并给出某些可燃元素得含量。

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灰份、挥发份和固定碳并非原来存在于煤中的原有形态,而是在高温下受热分解的产物。如灰份是煤在800℃完全燃烧后的残留物质。挥发份是指煤与空气隔绝,800℃下受热7min,其中有机质分解出的气态物质。而固定碳是残留下来的不挥发固体(称为焦饼)此时灰份全部转入焦饼,把焦饼质量减去灰份质量则得出固定碳质量。所以水份、灰份、挥发份和固定碳的百分数相加应该等于100%。

应当指出,灰份、挥发份是煤在高温条件下的分解产物,煤中原有的矿物质发生了变化,结果使得灰份质量与原有矿物质的质量不同,其质量要小些。因此灰份含量和挥发份含量的叫法显然是不恰当的,应当作“灰份产率”和“挥发份产率”。

2)煤的分析项目

工业分析,工业分析的项目包括测定煤的水份(M)、灰份(A)、挥发份(V)和计算固定碳(FC)。其中水份代表煤中水份的含量,灰份代表矿物质的含量。从灰份、水份的数据可初步判断煤中有机质含量(有机质=100%-水份-灰份)。这项分析对煤燃烧过程的稳定性和经济性都有直接的参考价值。

元素分析,元素分析就是测定组成煤中有机物的碳、氢、氧、氮、硫等元素的含量,以上5种元素的含量是用一定的化学方法将其组分的高分子化合物分解转化而得的。

发热量的测定,动力用煤的一项极为重要的指标就是发热量,发热量可以用来计算炉膛热负荷和选择磨煤机的容量。在锅炉运行时,发热量可以用来计算发、供电煤耗。煤耗是火力发电厂考核的重要经济指标。在煤炭供需上,发热量可用来作为动力用煤计价的主要依据。

3)代表煤质分析项目的符号

煤质分析的各项成分,通常用规定的符号表示,如表2:

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1.2 煤的分析基准

在工业生产和科学研究中,有时为了某种目的将煤的某些成分除去后重新组合,并计算其组成的百分含量,这种组合体称为基准,也就是以不同状态的煤来表示化验结果。同一种原料成分,在计算时所用的基准不同,其计算结果会有很大的差异。

常用的燃煤基准有收到基(应用基)、空气干燥基(分析基)、干燥基、干燥无灰基(可燃基)四种。

1)收到基

收到基也称工作基,是指收到状态供实际使用的煤,也叫原煤。火力发电厂中的进厂煤和存煤都是收到基煤。这些煤除含有一切有机和无机成分外,还有全部水份(内在水份和外在水份)。以收到状态的煤为基准,表示煤中各组成含量的百分比。

工业分析:Mar+Aar+Var+FCar=100%

元素分析:Car+Har+Nar+Sc,ar+Oar+Aar+Mt=100%

式中 Sc,ar—煤中可燃硫。

2)空气干燥基

除去外在水份的煤就是空气干燥基状态的煤。煤中的外在水份(又称湿分)是最容易变化的,一般用空气干燥的方法除去。用空气干燥状态的煤为基准,表示煤中各组成成分的百分比。

工业分析:Mad+Aad+Vad+FCad=100%

元素分析:Cad+Had+Nad+Sc,ad+Oad+Aad+Mad=100%

3)干燥基

除去全部水份的煤,称为干燥基煤。以无水状态的煤为基准,表示煤中各组分的百分比含量。

工业分析:Ad+Vd+FCd=100%

元素分析:Cd+Hd+Nd+Sc,d+Od+Ad=100%

4)干燥无灰基

干燥无灰基是指煤中的可燃部分,它包括有机部分和部分可燃硫(有机硫和硫铁矿硫),其中氮、氧虽然不能燃烧,但它是有机组成成分,故也应作为干燥无灰基成分。用假想无水、无灰状态的煤为基准,来表示煤中各组成含量的百分比。

工业分析:Vdaf+FCdaf=100%

元素分析:Cdaf+Hdaf+Ndaf+Sc,daf+Odaf=100%

5)各基准间的相互换算

使用燃煤基准必须根据生产和科研的需要加以选择。实验室用分析试样测定各种组成的含量时,其计算结果为空气干燥基。空气干燥基的组成含量是换算其它各种基准的基础。对于燃油,因为所含水份和灰份甚少,故各基准表示同一组成时相差很小,在非精确的计算中可以忽略。

分析结果要从一个基准换算为另一个基准时,可按下式计算:

Y=KX0

式中 X0 —— 按原基准计算的某一组成含量的百分比;

Y —— 按新基准计算的同一组成含量的百分比;

K —— 基准换算比例系数(见表4)

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2 燃料试验的规定及样品采制

2.1 燃料试验的规定

1)入厂煤、入炉煤、煤粉(或飞灰和炉渣)等,都应按规定要求采样和缩分。除另有说明外,它们最后都应缩制成粒度为0.2 mm以下的分析试样。入厂油、入炉油同样按规定要求采样和缩分,并最后缩制成分析油样。对水分含量较大的油样,要按规定进行脱水处理。

2)煤或油的分析试样,应存放在符合防锈蚀、密封等要求的容器中。

3)为以后核对需保留试样时,可在分析试样中分取一份保存起来。保存时间一般不超过两个月。

4)称取煤、油试样时,都应在充分搅匀后,从不同部位取样。除另有规定外,称取10~20g试样时,一般准确到0.01 g;称取1~2 g试样时,一般准确到0.0002 g。

5)干燥箱、高温炉、立式炉的常用温度区域,必须进行温度标定。更换电炉加热和控温元件后,应重新标定。

6)温度计、热电偶及高温计至少每年校验一次。

7)凡受压容器及其附件,都应遵守压力容器使用的有关规定,定期进行压力试验。

8)使用分析天平应遵守有关规定。对分析天平应进行定期校验。

9)初次使用的瓷坩埚或方皿,须予以编号并烧至恒重。

10)从热干燥箱中取出的称量瓶和坩埚等,一般在室温下冷却1~2 min后放入干燥器中;从高温炉、立式炉等设备中取出的坩埚、方皿等,应在室温下冷却3~5 min后,放入干燥器中。

11)试验中所用的蒸馏水,一般电导率应不大于2μS/cm。除另有说明外,本书各试验方法中所用的水,均为蒸馏水。

12)试验方法中所用试剂的纯度,除另有说明外,均为分析纯或化学纯。

13)需用水分进行校正或换算的试验项目,最好和水分同时测定。若不能同时进行,对烟煤、褐煤、油页岩来说,前后测定的时间差不应超过7 d(天),其余煤种则不应超过10d。

14)快速试验方法,经与常规法比较,其结果均不超过允许误差时,方可用于例行监督试验。对例行的监督项目,若经多次检查性试验,其结果均不超过允许误差时,则可免去检查性试验。

15)溶液百分浓度用“%”符号表示。如试剂为固体,则表示100 mL溶液中所含试剂的重量(g);如试剂为液体,则表示100 mL溶液中所含试剂的体积(mL)。

16)体积浓度,可用M∶N表示。M指液体溶质的份数,N指液体溶剂的份数。

17)凡以去离子水或蒸馏水为溶剂的溶液称为水溶液,一般简称溶液。以其他液体为溶剂时,则称为某某溶液,如乙醇溶液。

18)外在水分、全水分一般允许单次测定,但对校核试验必须进行两次平行测定。其余试验项目均须进行两次平行测定。两次测定值如不超过同一实验室允许误差 (T),则取算术平均值作为测定结果,否则要进行第三次测定;如三次测定结果的极差小于1.2 T,则取此三次测定值的算术平均值作为测定结果,否则需进行第四次测定;如四次测定值的极差小于1.3 T,取此四个测定值的算术平均值作为测定结果;如极差大于1.3 T,而其中三个测定值的极差在1.2 T内,则可取此三个测定值的算术平均值作为测定结果,另一测定值弃去。如上述条件均未满足,则应舍弃全部测定结果,并检查仪器和操作,然后重新测定。

19)测定值和报告值数值位数按表7规定确定。

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2.2 动力燃料的采制

入厂煤船上取样的原则和方法

入厂煤船上采样遵照GB 475-1996执行。具体内容及操作方法详述如下:采样单元以一船煤作为一个采样单元。采样工具根据GB475关于静止煤采样机械的要求,采用约300×250mm的采样尖铲及洁净密封的储煤桶配合作为采样工具。子样数目子样即采样器具操作一次所采取的一份样。煤量超过1000吨的子样数目按下式计算:

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式中:N—每船实际应采子样数目,个;

n—根据煤种的灰份及采样地点不同,GB475规定不同的数值,我公司取n=60

M—实际被采样煤量吨。

子样质量根据入厂煤的实际情况及GB475的要求,我公司所采子样质量约为2千克。

煤船中采样方法,一艘煤轮一般有5~6个煤仓,将煤仓分为上、中、下三层采样,即每船煤需采样三次。一艘煤轮(以35000吨计算)总共需采取子样数目N≈360个(以子样数目的公式计算,如5万吨煤船,则子样数目N≈430),每层需采取子样数目N=120个。平均分配到5个煤仓,每个煤仓采取子样数目不少于24个,将子样平均分布在每层煤表面上。子样质量2千克,即每次采样煤量约240千克。采样时用采样铲从煤表面挖坑至0.4米以下采取。每次采取子样量必须满足要求,采样时煤样不损失。(如果有6个舱,每舱每层采取子样数目也不少于24个)。采样完毕应及时将储煤桶的盖子盖好,以保证水份不散失。

依据国标对采样的相关规定和具体实际情况,制订出5个采样方案.原则上采用方案A。输储煤班长可依据实际情况选择具体方案。

方案A:分三层采样:分别在上层,1/2处,底层;

方案B:分三层采样:分别在1/4处,1/2处,底层;

方案C:分三层采样:分别在上层,1/2处,3/4处;

方案D:分三层采样:分别在1/4层,1/2处,3/4处;

方案E:分四层采样:分别在上层,1/4层,1/2处,3/4处。

2.3 煤样制备方法

1)入厂和入炉煤试样的制备

分析试样:原始煤样必须全部破碎到粒度级在25mm以下方可缩分。按表9中规定逐级缩制煤样。

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在缩制过程中,必须使全部原始煤样通过规定的筛子,不得任意舍弃。若原始煤样水分太高不易制备,可将其适当干燥后再进行破碎、缩分。将粒度为1 mm以下的煤样继续干燥至恒重后,用磁铁进行除铁,再制备成粒度为0.2mm的分析试样。

测定收到基水分的煤样:按照点攫法从堆成锥体的原始煤样中的不同部位采集子样(至少四个),并立即用破碎机破碎到3 mm以下(对水分较高的煤样,允许破碎到粒度为13 mm以下)后,再用点攫法缩分出0.1 kg(粒度13 mm以下为2kg),作为测定收到基水分试样。

2)入炉煤粉试样的制备

入炉煤粉的试样不须磨细,但要按要求进行缩分。将煤粉试样倒入方盘内,摊成厚度为2~3 mm的薄层,将它分成若干个小方块,再用平底小铲按顺序或一定间隔取样,取样点不得少于9个,每点取样量为5 g。此样充分混匀后作为分析试样。

3)飞灰和炉渣试样的制备

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飞灰:若灰样量较多,可参照入炉煤粉试样的制备方法,缩分出适量试样,并磨细到粒度在0.2 mm以下供试验用。

炉渣:将全部炉渣试样破碎到粒度为25mm以下,然后按表7规定缩制。若炉渣水分较高,则可予以干燥并达到恒重后制备分析试样。

4)全水份煤样的制备

船上采样:用破碎缩分机一次性破碎缩分出粒度<3mm的煤样>7.5千克,稍加混合摊平后,立即用九点法缩取500克煤样,送化验室测定全水份。

机械采样:自采样间采来样后,缩分出粒度<3~-4mm的煤样>7.5千克,稍加混合摊平后,立即用九点法缩取500克煤样,送化验室测定全水份。

5)分析煤样及存查煤样的制备

用二分器直接从“取完全水分样的煤样”中缩分出不少于3.75千克的两份样(粒度<3mm),分别用于制备分析用煤样和作为存查煤样。

制备分析用煤样再破碎至粒度<1mm,缩分出不少于100克的煤样制空干基分析煤样。把该煤样摊成均匀的薄层放入烘箱内以低于50℃温度下干燥,如连续干燥1h后,煤样的质量变化不超过0.1%,则变成空气干燥基状态,然后用制粉机制成<0.2mm的分析煤样,再用该煤样进行煤质检验。

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