火電廠燃燒系統(tǒng)設(shè)計計算技術(shù)規(guī)程

1、5煤種和煤質(zhì)資料設(shè)計煤種和校核煤種5.1.1 煤質(zhì)資料依據(jù)新建或擴建的燃煤發(fā)電廠，設(shè)計煤種和校核煤種及煤質(zhì)資料是鍋爐和燃燒系統(tǒng)設(shè)計的基本依據(jù)，應(yīng)由主管部門和項目法人在可研階段通過必要的調(diào)查研究和技術(shù)分析論證來確定。對煤種的確定應(yīng)使其能代表長期實際燃用煤種；所提出的煤質(zhì)資料應(yīng)當(dāng)準確完整，并由發(fā)電廠主體設(shè)計部門進行核查確認。5.1.2 設(shè)計煤種的確定原則1 應(yīng)該是一種實際煤種。設(shè)計煤種的煤質(zhì)分析資料既要以礦石采樣實際的煤質(zhì)分析為依據(jù)，又要為電廠運行留有適當(dāng)余地，按中間偏低數(shù)據(jù)選用。其代表性煤質(zhì)的復(fù)蓋面宜在60%以上，或使設(shè)計低位發(fā)熱量比加權(quán)平均值偏低2MJ/kg(視發(fā)熱量變化幅度大小而定，一般可取

2、偏低kg左右)，相應(yīng)適當(dāng)調(diào)高灰分和水分，但不調(diào)整干燥無灰基揮發(fā)分及空氣干燥基水分。2 對運煤距離較遠(超過1000km)的發(fā)電廠，宜選用收到基低位發(fā)熱量高于kg的動力煤。3 設(shè)計煤種的含硫量是環(huán)評工作的主要依據(jù)，也是電廠今后對運行排放控制數(shù)值的依據(jù)。在確定含硫量設(shè)計值及其變化范圍時，應(yīng)當(dāng)考慮煤源硫分隨煤層開挖深度而變化的趨勢，并與環(huán)評工作聯(lián)系起來。對位于兩控區(qū)的發(fā)電廠，應(yīng)當(dāng)滿足環(huán)境保護對煤種硫分含量，硫氧化物排放濃度，排放量及總量控制的要求。4 當(dāng)有幾個煤源礦點可供考慮時，宜進行雙向優(yōu)化選擇，將煤質(zhì)定值(主要是揮發(fā)分、硫含量和結(jié)渣特性)與鍋爐選型兩者聯(lián)系起來。對無煙煤或易結(jié)渣煤種，宜集中供給某

3、些發(fā)電廠燃用。5 .1.3校核煤種的確定方式1 指定煤種法；2 變化范圍法，即為設(shè)計煤種的每項分析數(shù)據(jù)規(guī)定其最大值和最小值；3 列舉煤種法，即列舉幾種可能使用的煤種。對校核煤種或設(shè)計煤種煤質(zhì)變化范圍的確定既要有利于對電廠運行的適應(yīng)性，又要在鍋爐廠設(shè)計的適應(yīng)范圍之內(nèi)。國內(nèi)現(xiàn)行規(guī)定中的煤質(zhì)允許偏離范圍見附錄C1。在選擇校核煤種的確定方式時，除了煤的燃燒特性和結(jié)渣特性外，還應(yīng)同時考慮煤種研磨特性(煤的可磨性系數(shù)及磨損指數(shù))對燃燒系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響。4 .1.4提供煤樣和煤灰分析對于某些特殊煤種(難燃、易結(jié)焦、爆炸等級難以判斷、研磨特性極差)，或在涉外工程的詢價書階段，一般要為每個報價廠商提供5kg煤樣

4、，供試驗之用。該煤樣應(yīng)與編制詢價書階段進行，煤、灰分析報告所用的應(yīng)為同一批煤樣。有這種需要時，在推薦代表性煤種分析資料的同時，還應(yīng)確定可以取到與此相接近煤樣的礦點。煤質(zhì)分析項目5 .2.1燃燒系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)具有下列關(guān)于煤質(zhì)特性的原始數(shù)據(jù)1 對常規(guī)煤種所必需的煤質(zhì)分析項目如表5.2.1所示。2 對非常規(guī)煤種，或?qū)﹀仩t燃燒/制粉系統(tǒng)設(shè)計存在疑點的煤種，尚需進行煤的非常規(guī)特性分析：1)對難燃煤種，或使用由幾種揮發(fā)分Vdaf相差很大的煤種組成的混煤時：煤的著火、燃燒和燃盡等特性數(shù)據(jù)包括煤粉氣流著火溫度IT(DL/T831)，燃盡率指數(shù)Bp(DL/T831)等。2)鍋爐設(shè)計中對煤的結(jié)渣傾向敏感時：煤的結(jié)渣

5、特性分析，包括煤灰粘度溫度特性(按DL/T660)，結(jié)渣等級評估報告等。3)燃燒系統(tǒng)設(shè)計中對煤的粘附傾向敏感時：煤的成球指數(shù)Kc(按DL/T466),煤的密度，煤的內(nèi)摩擦角。4) 燃燒系統(tǒng)設(shè)計中對煤的爆炸特性敏感時：煤的爆炸指數(shù)，煤的自燃溫度。5) 鍋爐和燃燒系統(tǒng)、煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)計中對煤的有害成分敏感時：煤中含硫量的分項數(shù)據(jù),即全硫(St)、可燃硫、硫鐵礦硫(Sp)、有機硫(So)和灰分中的硫酸鹽硫(Ss)等；煤中氯含量Cl;煤中氟含量F等數(shù)據(jù)。6) 對于頁巖類含有大量碳酸鹽(>2%)的燃料：碳酸鹽中二氧化碳的含量(CO2)tsy。3編制煙氣脫硝裝置的招標文件時，需要補充取得煤中對催化劑

6、工作性能有敏感影響的微量元素分析數(shù)據(jù)，如碑As、銳V、氟F、鉀K、鈉Na、氯Cl和灰中的游離氧化鈣CaO等。5.2.2 輸煤系統(tǒng)綜合治理流程中加水作業(yè)對設(shè)計煤質(zhì)數(shù)據(jù)的影響，一般情況下可不予考慮。5.2.3 煤質(zhì)分析項目中的所有數(shù)據(jù)均須對應(yīng)于同一煤樣，包括煤分析與灰分析在內(nèi)的數(shù)據(jù)，必須是配套提供的。5.2.4 對混煤的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)，原則上可按質(zhì)量加權(quán)法來確定，但下列特性數(shù)據(jù)除外：1）干燥無灰基揮發(fā)分：根據(jù)對各單一煤種及一定比例的混煤所實測的著火溫度曲線ITi=f,按混煤的著火溫度ITm在曲線圖上確定混煤的當(dāng)量揮發(fā)分Vdaf.m。見圖所示。2）灰熔點溫度：須以混煤煤樣的實測數(shù)據(jù)為準。3）可磨性：一

7、般情況下可按質(zhì)量加權(quán)法來確定，但當(dāng)兩種煤的揮發(fā)分、密度和可磨性都有較大的差異時，宜以實測為準。ITC800700ITmVaf201020煤 種2煤種加權(quán)平均總 混煤當(dāng)量揮發(fā)分 際種1f1 aVIT=f(Vdaf.i)30Vdaf%圖混煤的當(dāng)量揮發(fā)分確定方法煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)的核查和確認5.3.1 煤質(zhì)分析的原始數(shù)據(jù)內(nèi)容應(yīng)滿足其換算到各種基質(zhì)的需要（例如工業(yè)分析應(yīng)為收到基；發(fā)熱量和元素分析宜為收到基亦允許為其它基，水分應(yīng)同時有收到基和空氣干燥基）。各種基質(zhì)的換算方法，見附錄C2和C3。5.3.2 對煤質(zhì)資料中可燃硫數(shù)據(jù)的核查方法，參見附錄C4。5.3.3 對煤質(zhì)資料中工業(yè)分析和元素分析數(shù)據(jù)的核查方法，

8、參見附錄C4o5.3.4 對煤質(zhì)資料中發(fā)熱量數(shù)據(jù)的核查方法，參見附錄C5o5.3.5 對煤灰熔融性數(shù)據(jù)的核查方法，參見附錄C6。5.3.6 對煤灰成分數(shù)據(jù)的核查方法，參見附錄C7o5.3.7 我國幾個能源基地代表性煤種分析資料，參見附錄C8o石灰石分析資料5.4.1 對采用循環(huán)流化床鍋爐和加石灰石脫硫燃燒的發(fā)電廠，在確定煤質(zhì)資料的同時應(yīng)通過調(diào)查研究和技術(shù)分析論證工作，明確石灰石的來源和特性。對于中、高硫煤應(yīng)選用高反應(yīng)性的石灰石。5.4.2 石灰石的主要分析數(shù)據(jù)如下：主要成分組成：CaCQ含量Kcac。.；或CaO含量KCaO,%；MgCO3含量KMgCO3.%；水分含量降2。,；SiO2含量K

9、sio2.%；石灰石顆粒度mm。石灰石的可磨性HG1,或幫德功指數(shù)BondWorkIndex。石灰石的活性。序號項目符號單位依據(jù)主要用途1工業(yè)分析GB/T211a、燃燒系統(tǒng)熱力計算（）b、燃煤特性評價（Vdaf,Aar,Mt,FCar）c、選擇煤粉細度（Vdaf）d、制粉系統(tǒng)熱力計算（Mad、Mt）全水分（收到基）Mt(Mar)%GB/T212固有水分（空氣干燥基）MadMinh%灰分（收到基）Aar%揮發(fā)分（收到基）Var%揮發(fā)分（干燥無灰基）Vdaf%固定碳（收到基）FCar%2發(fā)熱量（收到基）KJ/kgGB/T213a、燃燒系統(tǒng)熱力計算b、耗煤量計算3兀素分析GB/T476a、燃燒系統(tǒng)熱

10、力計算b、燃燒產(chǎn)物計算碳（收到基）Car%GB/T214氫（收到基）Har%氧（收到基）Oar%氮（收到基）Nar%全硫硫（收到基）可燃硫%4研磨特性a、磨煤機出力計算:哈氏PJ磨性HGI-GB/T2565VTIPJ磨性KVTI-5磨損指數(shù)a、磨煤機選型沖刷磨損指數(shù)Ke-DL465旋轉(zhuǎn)磨損指數(shù)AI-GB/T154586灰熔點（弱還原性及氧化性氣氛）GB/T219a、結(jié)渣特性評定b、鍋爐選型及爐內(nèi)熱力計算變形溫度DTc軟化溫度STc半球溫度HTc流動溫度FTc7灰成分分析GB/T1574a、結(jié)渣特性評定輔助參量b、除塵器選擇輔助參量c、磨損特性評定輔助參量二氧化硅SQ%二氧化二鋁Al2O3%氧化

11、鐵Fe2O3%氧化鈣CaO%氧化鎂MgO%_氧化鉀K2O%氧化鈉Na2O%氧化鈦TiO2%三氧化硫SO3%氧化鎰MnO2%五氧化二磷P2O5%氧化鋰Li2O%飛灰引燃物Cfa%8灰的比電阻2）a、靜電除塵器選型常溫pQ-cm表5.2.1煤質(zhì)資料的常規(guī)分析項目序號項目符號單位依據(jù)主要用途100cP100Q-cm120cP120Q-cmp40CP140Q-cm150cP150Q-cm：160CP160Q-cm180cP180Q-cm9煤中游離一氧化硅SiO2%勞動安全和職業(yè)衛(wèi)生設(shè)計資料注：1） 煤中的全硫St為有機硫S6硫鐵礦硫Sp及硫酸鹽硫Ss含量總和。其中So和Sp為可燃硫Sc；因可燃硫通常占

12、煤中全硫的90%左右，故對一般煤種的可燃硫Sc也可近似地用全硫St來代替。但在精確的計算中，尤箕對于高硫煤，宜按本標準附錄C4中的方法來確定可燃硫Sc的含量。（以國外一種瀝青巖煤為例，St=%,Sc=%。2） 飛灰比電阻與煙溫關(guān)系密切，通常在150c左右達到高峰，故必須測定在設(shè)計排煙溫度土10c的飛灰比電阻值。附錄C(資料性附錄)電站鍋爐煤質(zhì)允許偏差變化范圍(見表)表電站鍋爐煤質(zhì)允許偏差變化范圍煤質(zhì)干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf收到基灰分Aar收到基水分Mar收到基低位發(fā)熱量灰熔點無煙煤-1%±4%±3%士10%變形溫度DT1)允許低50C;軟化溫度sF允許-8%貧煤12%

13、77;5%r±3%士10%低揮發(fā)分煙煤±5%±5%±4%士10%高揮發(fā)分煙煤±5%+5%,-10%±4%士10%褐煤-±5%±5%±7%注：1表中揮發(fā)分、灰分、水分及變形溫度DT為與設(shè)計值的絕對偏差；發(fā)熱量、軟化溫度ST為與設(shè)計值的相對偏差值。2除了上述直接影響爐型選擇的幾種煤質(zhì)變化范圍以外，對煤的含硫量變化范圍、煤的可磨性變化范圍、煤的磨損指數(shù)變化范圍等，也必須加以注意，對可磨性指數(shù)和磨損指數(shù)設(shè)計數(shù)值較高的煤種，應(yīng)后兩個以上的分析數(shù)據(jù)。1) 摘自談判指南。2) 摘自加強大型燃煤鍋爐燃燒管理的若葉規(guī)定。煤

14、質(zhì)分析各種基準的換算方法不同基的換算公式(低位發(fā)熱量及干燥無礦物質(zhì)基揮發(fā)分除外)。見表表煤質(zhì)分析各種基準的換算公式已知基所要換算到的基準空氣干燥基ad收到基ar干燥基d干燥無灰基daf干燥無礦物質(zhì)基dmmf空氣干燥基ad1100Marai100100100100Madad100Madad100(MadAd)100(MadMMad)收到基ar100Mad1100100100100Mar100Marar100(MarAar)100(MarMMar)干燥基d100Mad100100Mar1001100100100Ad100MMd干燥無灰基daf100(MadAad)100(MarAJ100100Ad

15、1001100Ad100MMd100干燥無礦物質(zhì)基dmmf100(MadMMaJ100100(MarMMar)100100MMd100100MMd100Ad1注：利用表進行換算的方法是將已知基準下的參數(shù)乘以與待求的基質(zhì)欄下相應(yīng)的換算系數(shù)，即得到所求基準下的參數(shù)。例如欲將空氣干燥基的元素分析數(shù)據(jù)換算成收到基狀態(tài)時，將Cad、Had、Oad、Nad、Sad分別乘以換算系數(shù)(100-Mar)/(100-Mad)即可。例如：Car=C3d(100-Mar)/(100-Mad)同理有：已知基所要換算到的基準空氣干燥基ad收到基ar干燥基d干燥無灰基daf干燥無礦物質(zhì)基dmmfcc100CdCad(100

16、Mad)礦物質(zhì)基的換算礦物質(zhì)含量MM與灰分A之間的關(guān)系較為復(fù)雜，常用派爾(Parr)公式來估計:MM=1.08A+,或MM=1.1A+干燥無礦物質(zhì)基的揮發(fā)分須按下述公式計算(ASTMD388-88):100(FC0.15S)VMdmmf100100(M1.08A0.55S)100100100(MAV)0.15S100(M1.08A0.55S)式中，F(xiàn)C、SM、A、V均以空氣干燥基來計算。不同基準低位發(fā)熱量之間的換算系數(shù)(見表)表煤的低位發(fā)熱量不同基準的換算系數(shù)已知基準所要換算到的基準收到基空氣干燥基干燥基干燥尤灰基收到基=+100-Mad25.1Mad100Mar=+100100Mar=+10

17、0100MarAar空氣干燥基=+100Mar25.1Mar100Mad=+100100Mad=+100100MadAad干燥基二X100MaraL25.1Mar100二X皿與25.1Mad100100100Ad干燥無灰基二X100MarAarar也25.1Mar100二X100MadAadadad25.1Mad100二X100Ad100煤質(zhì)資料發(fā)熱量的換算方法相同基準下高、低位發(fā)熱量的換算相同基準下高、低位發(fā)熱量之間的差別主要在于煤中的水分和燃燒時產(chǎn)生的水的汽化潛熱這部分數(shù)值。高位發(fā)熱量(恒容)是煤在氧彈熱量計內(nèi)燃燒生成的熱量減去硫和氮的修正值后的熱值；低位發(fā)熱量則是高位發(fā)熱量扣除煤(樣)水

18、分和氫燃燒生成水的汽化潛熱后的值。其換算公式為：干燥無灰基Qnet.dafQgr.dafaHdaf()干燥基Qnet.dQgr.d aHd空氣干燥基Qnet.adQgr.adaH ad bM ad收到基Qnet .arQgr.ar aH ar bM ar式中：Q .J net,H-、M-、Qgr,不同基準的低位發(fā)熱量、高位發(fā)熱量,MJ/kg 或 kJ/kg ；煤在相應(yīng)基準下的氫含量和水分,系數(shù)，發(fā)熱量以 MJ/kg為單位時是，系數(shù)，發(fā)熱量以 MJ/kg為單位時是，%；kJ/kg為單位時是;kJ/kg為單位時是。不同基準下低位發(fā)熱量的換算參見 示例1 :將其他基準換算為收到基 干燥無灰基：Qne

19、t,ar Qnet,daf100 Ar 色 bMar100干燥基:Qnet,ar Qnet,d100 Mar一bMar100空氣干燥基:100 M arQnet,ar（Qnet,adbM ad ） 100 M ad示例2:其他不同基準間的換算公式可以從公式（）、（）和（為空氣干燥基為例，由公式（）可得到：bM arC3-7）推導(dǎo)得到，以將收到基換算100_MadQnet,ad(Qnet,arbM ar ) 八八.100 M arbM ad式中：b 系數(shù)，確定方法見。煤水分、灰分變化時低位發(fā)熱量的換算以收到基為例，可利用公式（），其他基準上的換算可以從公式（）式及的方法得到。Qnet,ar,1(

20、Qnet,ar bM ar )100 (Mar,1Aar,1 )- bM ar.1100(MarAar)式中：Qnet，ar,1相應(yīng)于水分、灰分為、Qnet,ar相應(yīng)于水分、灰分為Aar，1時的低位發(fā)熱量，M ar、Aar時的低位發(fā)熱量,MJ/kg 或 kJ/kg ；MJ/kg 或 kJ/kg ；水分單獨變化時，也可利用（）式。煤質(zhì)資料工業(yè)分析和元素分析數(shù)據(jù)的核查方法 煤中可燃硫Sc.ar的核查程序先確定煤中空氣干燥基全硫St.ad,空氣干燥基灰分A及煤灰中三氧化硫的質(zhì)量分數(shù)SO3 a；按下式計算煤灰中的硫含量St.adSa. adSO3 a按下式計算煤中空氣干燥基不可燃硫SO3Sic.ad“

21、32”SO3 a0.4 SO3 a ；80(-1a)Sic.ad Sa.ad按下式計算煤中空氣干燥基可燃硫Aad0.4SO3aAad；Sc.ad；(-1c)SJc.arSc.ad100 Mar100 Mad揮發(fā)分數(shù)值應(yīng)大于同一基準的元素分析V> (H+O+N+S)%審核碳元素準確性的回歸式：()Cd=()上式適用于褐煤、煙煤、無煙煤，如實測 審核氫元素準確性的回歸式：Hd=+ . Vdaf +()H、O、N、S成分之和即()Cd值與at算Cd值之差超過 %寸，應(yīng)予以復(fù)查。()Sc.adSt.adSic.ad5按下式計算煤中收到基可燃硫Scar；c.ai上式適用于褐煤、煙煤及年輕無煙煤，如

22、計算值與實測值之差超過,應(yīng)復(fù)查糾正審核氮元素準確性的回歸式：1 )褐煤：Ndaf=+2 )侏羅紀煤：Ndaf=+()3)煙煤：Ndaf=+如果計算值與實測值之差超過,應(yīng)復(fù)查糾正。審查煤的空氣干燥基水分Mad的數(shù)值。煤的空氣干燥基水分Mad與揮發(fā)分Vdaf的關(guān)系通常如下：1) Vdaf為25%左右的焦煤Mad為最低，大多<%;2) Vdaf為>30%的煤，Mad可增高到2%3%以上，焦渣牛I征序號CRC越小的年輕煤，Mad也越高，最高可達15%;3) Vdaf>37%的褐煤，Mad普遍可達10%15%以上，對長焰煤，Mad多小于8%;4) Vdaf<20%的高質(zhì)煤，Mad隨Vdaf降低而有逐漸增高趨勢，但貧煤的Mad大多不超過2%。煤質(zhì)資料中發(fā)熱量數(shù)據(jù)的核查方法對國產(chǎn)煤干燥無灰基高位發(fā)熱量的驗算，可利用元素分析數(shù)據(jù)為參數(shù)的回歸式:對無煙煤和貧煤：=+1338Hdaf+92(Sda