火力發(fā)電廠的煤炭通常需要使用粉碎機將原煤進行粉碎,制成煤粉。因為經(jīng)過粉碎后的煤炭燃燒特性好,煤粉顆粒群越細易著火、燃燒完全,可減少不完全燃燒的損失。此外,顆粒愈細,愈易于響應(yīng)氣流流動,爐內(nèi)燃料分布均勻,燃燒穩(wěn)定,利于調(diào)節(jié)爐內(nèi)燃燒的不穩(wěn)與火焰分布不均熱損失小。但將煤粉顆粒粉碎的越小,其粉碎過程中的耗電量增加,磨煤機內(nèi)磨煤部件磨損增大(特別是球磨機),增加維護量。同時,超細煤粉容易粉塵飛揚,導(dǎo)致的煤粉損失增大。故一般煤炭粉碎要求粒度分布范圍大多數(shù)為5-180微米之間,盡量讓多數(shù)煤粉粒徑集中在20~50um之間。
早期,由于沒有高性能的粒度檢測設(shè)備,無法直接用煤粉的粒度分布指標來控制煤粉的粉碎質(zhì)量指標。因此提出了一個煤粉細度的指標參數(shù),煤粉細度是使用一組標準篩對煤粉進行粗略的篩分測試獲得的測量數(shù)據(jù)。具體定義如下:
煤粉的粗細程度用煤粉細度Rx表示,用一組由細金屬絲編織的、具有小孔的篩子進行篩分測定。X表示篩孔的內(nèi)邊寬度,Rx是將煤粉試樣在孔徑為x的篩子上篩分后,篩子上面的剩余量占篩分煤粉試樣總量的百分數(shù)。計算結(jié)果實質(zhì)上是粗度,我國習(xí)慣用它表示細度。可由下面的公式計算,即
式中a、b — 留在篩子上和通過篩孔的煤粉質(zhì)量
篩分余量a越大,Rx就越大,則煤粉越粗。目前,國內(nèi)電廠采用的篩子規(guī)格及煤粉細度的表示方法如下表所示。
通常進行煤粉的全篩分分析時,需用5只篩子疊在一起篩分,如一般選用孔徑為75、90、100、150和200um的篩子。電廠中常用R90和R200,R90表示在孔徑大于或等于90um的所有篩子上的篩余量百分數(shù)的總和。
使用篩網(wǎng)的測量技術(shù)存在測量誤差較大,無法給出詳盡的粒度分布數(shù)據(jù)等不足,已經(jīng)逐漸退出煤粉粒度測量領(lǐng)域。當前主流的煤粉粒度測量儀器是使用光衍射原理的激光粒度分析儀。激光粒度儀能夠測出煤粉行業(yè)原來無法測量的煤粉準確粒度分布,這一進步將使得“煤粉細度”這一技術(shù)名稱逐漸成為一個歷史名詞。
使用激光粒度儀測量煤粉粒徑,有許多技術(shù)細節(jié)需要關(guān)注,其中最重要的有三點,一是分散方法的選擇,二是需關(guān)注一次粒徑和二次粒徑問題,三是使用濕法測試時進樣器水泵的選擇。
一般來說,粉體樣品的測試環(huán)境越接近粉體樣品的使用環(huán)境,測試數(shù)據(jù)就越有實用指導(dǎo)價值。煤粉通常是使用壓縮氣流輸送到鍋爐的,所以筆者認為最理想的煤粉粒度測試分散方法是干法分散(也就是使用壓縮空氣分散煤粉)。用于分散煤粉的氣體壓力應(yīng)近似于鍋爐輸送煤粉的實際壓力。當然由于儀器設(shè)備跟鍋爐設(shè)備還是有明顯區(qū)別的,這個壓力要求也應(yīng)根據(jù)實際情況合理設(shè)定。濕法分散方法雖然不如干法,但是由于干法激光粒度儀的售價遠高于濕法儀器,故濕法激光粒度儀的普及率還是大于干法儀器。當我們使用濕法分散激光粒度儀時,就需要特別注意下文提到的兩個技術(shù)細節(jié)。
煤粉顆粒的硬度及材質(zhì)強度都很低,非常容易被二次破碎。因此,煤粉的一次粒徑和二次粒徑問題不可忽視。在進行煤粉粒徑測試時,應(yīng)避免二次破碎煤粉顆粒,導(dǎo)致測試結(jié)果遠細于真實的煤粉粒度分布。
采用濕法方式(也就是使用液體介質(zhì)懸浮循環(huán)煤粉)分散煤粉,由于液體粘度大,分散作用強;煤粉顆粒本身硬度、強度低,被液體浸潤后更加容易破碎;故需要仔細選擇進樣器工作參數(shù)和循環(huán)水泵類型。一般來說,在能夠?qū)⒚悍蹜腋∑饋淼那疤嵯拢棉D(zhuǎn)速盡量低。比較適合用于驅(qū)動煤粉懸浮循環(huán)的水泵有蠕動泵、渦輪泵,這兩種水泵工作原理決定了它們主要不是靠高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生驅(qū)動力,不容易導(dǎo)致煤粉的二次破碎。不太適合的水泵是離心式葉片泵,這種水泵主要是靠高速旋轉(zhuǎn)的葉片產(chǎn)生驅(qū)動力,葉片與泵殼間的間隙也較小,極易對煤粉造成二次破碎。
小結(jié):粉體樣品的粒度測試,樣品懸浮分散方法是非常重要的一個技術(shù)環(huán)節(jié),需要特別關(guān)注。我們既要充分分散粉體,又要避免二次破碎粉體顆粒,這個過程中有許多的技術(shù)細節(jié)需要我們深入的探討研究。
(作者:敬之)
作者:粉體圈
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