煤粉的案例
煤粉氣化袋式過濾器
煤粉袋式過濾器
在煤化工行業，煤粉的制造和輸送屬于粉體工藝中的重要組成部分，而煤粉分離在這個工藝段中處于一個重要環節。
1、煤粉分離工藝描述
原煤經過磨煤機碾磨后，經熱風爐加熱的惰性化氣體在風機的作用下，攜帶大量合格煤粉（煙氣與循環氣混合而成，一般氧含量小于8%(vol)）進入煤粉袋式過濾器，分離后的煤粉依次通過旋轉給料機、袋濾器排料螺旋輸送機和排料螺旋輸送機排出，送至煤粉貯倉貯存。尾氣部分排放，部分循環，保證H2O含量＜30vol％。
煤粉倉裝料袋濾器位于煤粉貯倉之上。煤粉貯倉的排出氣（N2或CO2）以及煤粉鎖斗、煤粉給料倉的卸壓氣（N2）等均通入煤粉倉裝料袋濾器，分離后的煤粉通過煤粉螺旋輸送機排出，送至煤粉貯倉貯存。尾氣排放。
2、物料及氣體性能分析
煤粉袋式過濾收集器處理的物料具有磨琢性、粘著性、腐蝕性、降解性、可流態化、吸濕性、含粉塵分散在空氣中具有爆炸性等。因此，該工況對煤粉過濾收集器的設計和制造具有非常高的技術要求。
3、基本結構
由殼體（包括箱體、灰斗、蒸汽保溫伴熱設施）、布袋（含袋籠）、氮氣清灰設施（含相關閥門）以及配套控制設備等組成。
4、工作原理
高濃度含塵氣體由楔形風道進入布袋室，因流速大大減低（約3m/s），約70％以上的煤粉直接掉入灰斗，其余30％煤粉經導流板碰撞約有60％以上的煤粉再次調入灰斗，進入袋室和中箱體的煤粉（不足總量的12％）經濾袋過濾區，氣體穿過濾袋時，粉塵被阻留在PTFE濾膜外表面，凈化后的氣體經濾袋口進入清潔室，由出風口排出。
含塵氣體過濾達到一定時間，由于濾袋阻留粉塵的增多，氣體過濾阻力將增大，當濾袋內外壓差達到設定值時收粉器將對濾袋進行清灰，可選擇按時間順序、差壓及混合方式清灰。
展開 Chemkin模擬煤粉氨氣混合燃料燃燒特性
圖5 反應敏感性柱狀圖
圖6 氮氧化物含量
圖6 煤粉生成氮氧化物的反應路徑
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對于化學反應模擬有啟示作用
煤粉倉CO、O2在線監測系統中傳感器應用
煤粉以其具有分散性、懸浮性、易燃性及便于運輸等特點作為原料廣泛地應用于電廠鍋爐、水泥行業、新型煤粉工業鍋爐等燃燒設備中。與原煤相比，煤粉粒徑小、表面積大，具有一定的爆炸性。作為煤粉制備、儲存和供給的重要設備的煤粉倉，如果防爆措施不到位，不僅影響設備的正常運行，還可能造成財產損失和人身傷亡，所以有必要認識煤粉爆炸機理，并掌握足夠的煤粉倉防爆措施。
①煤粉倉爆炸原理
煤粉因表面積很大，與空氣接觸后比煤塊更易氧化和自燃。煤粉燃燒和爆炸通常要具備3個條件：即可燃物濃度、氧氣濃度及引燃（爆）能量。
煤粉是經過制粉系統機械破碎、篩分、干燥磨制后的燃料，是由尺寸不同、形狀不規則的顆粒所組成。煤粉顆粒很細，單位質量的煤粉具有較大的表面積，在其表面可吸附大量的空氣，因此它和空氣結合在一起形成混合物，具有和流體一樣的性質。煤粉爆炸是煤粉和助燃氣體（氧氣或空氣）的快速化學反應。由于剛磨制的煤粉粒子帶有極性相同的靜電荷，具有吸附大量空氣的能力，比表面積能量過大，處于一種不穩定狀態。這樣積存的煤粉受空氣中氧的作用，容易氧化放出熱量。當散熱條件不好時，放出的熱一時無法散開，促使溫度急劇上升，引發周圍氣粉混合物爆燃，在短時間內即可導致煤粉的爆炸。
②煤粉倉如何防止爆炸措施
（1）惰性氣體保護系統。煤粉在煤倉中放置的過程中會不斷釋放CO、CH4等可燃氣體，為了防止可燃性氣體積聚、避免濃度超標，可以采用惰性氣體例如氮氣、二氧化碳氣體作為保護氣體，這樣既可以不斷稀釋可燃氣體的濃度，又能降低煤倉的氧含量。
（2）溫度調節監控系統。煤粉倉要具備溫度調節措施，防止溫度驟變，保證煤粉倉在一定范圍內的恒溫狀態。
（3）煤粉倉CO、O2在線監測系統。
展開 實例講解：鑄造自動生產線型砂質量控制核心指標
在之前溝通過程中，一度改為 70/140原砂，透氣性降為～140，用于細砂沒及時補充，又使用了 50/100原砂兩天，型砂透氣性又恢復到 170，剛好轉一些的鑄件，粘砂情況又加劇，同時抓型砂手感煤粉量不多，且鑄件粘砂較重，做型砂的發氣量只有 13、14ml，而配料表中煤粉的含量為0.45%，不算太低，與實際情況不符。深究原因，發現稱量煤粉的電子秤上，始終有5Kg的殘留量，使煤粉加入量長期處于低水平狀態，在與型砂管理人員交談過程中， 談及為什么在透氣性快速上升時，沒有及時采取措施，該管理人員原先的認識是透氣性越高越好，甚至有人認為一型內上部兩件不粘砂是因為透氣性高， 下部兩件粘砂是排氣條件不好所致。
舉例2：某鑄造車間，垂直分型生產線生產中小鑄件，鑄件砂眼廢品嚴重，型砂：緊實率 濕壓強度 透氣性 水份 含坭量27% 0.26MPa 55 3.75% 18.05%
所使用的原砂為鄭州圃田，粒度為 70/140,并且所用芯子的復膜砂粒度也為70/140。緊實率過低，會降低型砂的韌性，易形成砂眼。從以上數據分析，型砂緊實率太低，說明在型砂中與其中的有效吸水物質相比，水份應提高，但此時濕壓強度已經很高了，且水份處于上限，若把緊實率提高至36-37%，則強度會升高，最主要的是水份會上升很多，對控制鑄件氣孔極為不利。
①觀察沒有進行拋丸清理的
鑄件，每件鑄件40～50%的表面已脫離型砂，露出灰藍色表面；
②砂處理除塵控制分為五檔，當時只開在三檔；
③原砂短期內不會更換產地；
④膨潤土加入量為 1.4%，煤粉加入量為 0.4%。
展開 專家實例講解，高密度造型線的型砂性能管理要點
在之前溝通過程中，一度改為 70/140原砂，透氣性降為～140，用于細砂沒及時補充，又使用了 50/100原砂兩天，型砂透氣性又恢復到 170，剛好轉一些的鑄件，粘砂情況又加劇，同時抓型砂手感煤粉量不多，且鑄件粘砂較重，做型砂的發氣量只有 13、14ml，而配料表中煤粉的含量為0.45%，不算太低，與實際情況不符。深究原因，發現稱量煤粉的電子秤上，始終有5Kg的殘留量，使煤粉加入量長期處于低水平狀態，在與型砂管理人員交談過程中， 談及為什么在透氣性快速上升時，沒有及時采取措施，該管理人員原先的認識是透氣性越高越好，甚至有人認為一型內上部兩件不粘砂是因為透氣性高， 下部兩件粘砂是排氣條件不好所致。
舉例2：某鑄造車間，垂直分型生產線生產中小鑄件，鑄件砂眼廢品嚴重，型砂：
緊實率 濕壓強度 透氣性 水份 含坭量27% 0.26MPa 55 3.75% 18.05%所使用的原砂為鄭州圃田，粒度為 70/140,并且所用芯子的復膜砂粒度也為70/140。緊實率過低，會降低型砂的韌性，易形成砂眼。從以上數據分析，型砂緊實率太低，說明在型砂中與其中的有效吸水物質相比，水份應提高，但此時濕壓強度已經很高了，且水份處于上限，若把緊實率提高至36-37%，則強度會升高，最主要的是水份會上升很多，對控制鑄件氣孔極為不利。
①觀察沒有進行拋丸清理的鑄件，每件鑄件40～50%的表面已脫離型砂，露出灰藍色表面；②砂處理除塵控制分為五檔，當時只開在三檔；③原砂短期內不會更換產地；
④膨潤土加入量為 1.4%，煤粉加入量為 0.4%。綜合以上原因，提如下建議：
1.砂處理除塵開到最高檔，保持最強的除塵能力；
2.膨潤土加入量降至～0.9%，煤粉加入量降至不足 0.2%；
3.使用50/100原砂。
展開 Ansys高級應用分享-分解爐內熱流場分析
通常CFD軟件會提供煤粉顆粒燃燒的標準模板，類似于分解反應，則需要通過程序的接口自己定義。這里我們利用CFX軟件模擬爐內煤粉燃燒及碳酸鈣分解的過程，碳酸鈣的分解速率采用user fortran 實現。
物理問題描述
碳酸鈣顆粒從分解爐底部進入，煤粉顆粒從分解爐兩側噴入，進口速度/溫度及空氣流量如圖1。由于碳酸鈣分解需要消耗熱，因此爐內溫度比純煤粉燃燒燃燒時溫度低。
圖1 分解爐模擬示意圖
碳酸鈣分解速率的定義
碳酸鈣分解速率采用圖2所示的表達式，通過PT_REACTION子程序與主程序關聯（如圖2）。為了進行比較，計算考慮了如下兩種工況：
1）只考慮煤粉燃燒；
2）同時考慮煤粉燃燒及碳酸鈣分解。
圖2 碳酸鈣分解速率定義
計算結果
圖3 溫度場分布
圖4 二氧化碳濃度分布
圖3 給出了兩種工況下爐內的溫度場分布。可見純煤粉燃燒工況下，爐出口平均溫度為1998K，考慮碳酸鈣分解后，爐出口溫度將為1340K。純煤粉燃燒情況下，爐出口CO2質量分數為14.2%，考慮碳酸鈣分解反應后，出口CO2質量分數上升為25.9%（圖4）。主要原因是碳酸鈣分解反應是吸熱反應，同時會生成一部分CO2。
圖5 CaCO3質量分數隨顆粒軌跡的變化
圖6 CaO質量分數隨顆粒軌跡的變化
圖7粒子溫度隨顆粒軌跡的變化
圖8沿爐高方向顆粒的分解率
圖5和圖6給出了顆粒中CaCO3和CaO質量分數沿顆粒軌跡的變化。隨著分解反應的進行，粒子中CaCO3質量分數逐漸降低，而生成物CaO的質量分數沿爐高逐漸增大。圖7給出了粒子溫度沿爐高的變化，可見，粒子溫度逐漸升高，在出口位置處，大部分粒子溫度在1240K左右。
展開 實例講解：鑄造自動生產線型砂質量控制核心的8項指標
在之前溝通過程中，一度改為 70/140原砂，透氣性降為～140，用于細砂沒及時補充，又使用了 50/100原砂兩天，型砂透氣性又恢復到 170，剛好轉一些的鑄件，粘砂情況又加劇，同時抓型砂手感煤粉量不多，且鑄件粘砂較重，做型砂的發氣量只有 13、14ml，而配料表中煤粉的含量為0.45%，不算太低，與實際情況不符。深究原因，發現稱量煤粉的電子秤上，始終有5Kg的殘留量，使煤粉加入量長期處于低水平狀態，在與型砂管理人員交談過程中， 談及為什么在透氣性快速上升時，沒有及時采取措施，該管理人員原先的認識是透氣性越高越好，甚至有人認為一型內上部兩件不粘砂是因為透氣性高， 下部兩件粘砂是排氣條件不好所致。
舉例2：某鑄造車間，垂直分型生產線生產中小鑄件，鑄件砂眼廢品嚴重，型砂：緊實率 濕壓強度 透氣性 水份 含坭量27% 0.26MPa 55 3.75% 18.05%
所使用的原砂為鄭州圃田，粒度為 70/140,并且所用芯子的復膜砂粒度也為70/140。緊實率過低，會降低型砂的韌性，易形成砂眼。從以上數據分析，型砂緊實率太低，說明在型砂中與其中的有效吸水物質相比，水份應提高，但此時濕壓強度已經很高了，且水份處于上限，若把緊實率提高至36-37%，則強度會升高，最主要的是水份會上升很多，對控制鑄件氣孔極為不利。
①觀察沒有進行拋丸清理的
鑄件，每件鑄件40～50%的表面已脫離型砂，露出灰藍色表面；
②砂處理除塵控制分為五檔，當時只開在三檔；
③原砂短期內不會更換產地；
④膨潤土加入量為 1.4%，煤粉加入量為 0.4%。
展開 鑄造自動生產線型砂質量控制的6大核心指標解析，快收藏學習
在之前溝通過程中，一度改為 70/140原砂，透氣性降為～140，用于細砂沒及時補充，又使用了 50/100原砂兩天，型砂透氣性又恢復到 170，剛好轉一些的鑄件，粘砂情況又加劇，同時抓型砂手感煤粉量不多，且鑄件粘砂較重，做型砂的發氣量只有 13、14ml，而配料表中煤粉的含量為0.45%，不算太低，與實際情況不符。深究原因，發現稱量煤粉的電子秤上，始終有5Kg的殘留量，使煤粉加入量長期處于低水平狀態，在與型砂管理人員交談過程中， 談及為什么在透氣性快速上升時，沒有及時采取措施，該管理人員原先的認識是透氣性越高越好，甚至有人認為一型內上部兩件不粘砂是因為透氣性高， 下部兩件粘砂是排氣條件不好所致。
舉例2：某鑄造車間，垂直分型生產線生產中小鑄件，鑄件砂眼廢品嚴重，型砂：緊實率 濕壓強度 透氣性 水份 含坭量27% 0.26MPa 55 3.75% 18.05%
所使用的原砂為鄭州圃田，粒度為 70/140,并且所用芯子的復膜砂粒度也為70/140。緊實率過低，會降低型砂的韌性，易形成砂眼。從以上數據分析，型砂緊實率太低，說明在型砂中與其中的有效吸水物質相比，水份應提高，但此時濕壓強度已經很高了，且水份處于上限，若把緊實率提高至36-37%，則強度會升高，最主要的是水份會上升很多，對控制鑄件氣孔極為不利。
①觀察沒有進行拋丸清理的
鑄件，每件鑄件40～50%的表面已脫離型砂，露出灰藍色表面；
②砂處理除塵控制分為五檔，當時只開在三檔；
③原砂短期內不會更換產地；
④膨潤土加入量為 1.4%，煤粉加入量為 0.4%。
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在之前溝通過程中，一度改為 70/140原砂，透氣性降為～140，用于細砂沒及時補充，又使用了 50/100原砂兩天，型砂透氣性又恢復到 170，剛好轉一些的鑄件，粘砂情況又加劇，同時抓型砂手感煤粉量不多，且鑄件粘砂較重，做型砂的發氣量只有 13、14ml，而配料表中煤粉的含量為0.45%，不算太低，與實際情況不符。深究原因，發現稱量煤粉的電子秤上，始終有5Kg的殘留量，使煤粉加入量長期處于低水平狀態，在與型砂管理人員交談過程中， 談及為什么在透氣性快速上升時，沒有及時采取措施，該管理人員原先的認識是透氣性越高越好，甚至有人認為一型內上部兩件不粘砂是因為透氣性高， 下部兩件粘砂是排氣條件不好所致。
舉例2：某鑄造車間，垂直分型生產線生產中小鑄件，鑄件砂眼廢品嚴重，型砂：緊實率 濕壓強度 透氣性 水份 含坭量27% 0.26MPa 55 3.75% 18.05%
所使用的原砂為鄭州圃田，粒度為 70/140,并且所用芯子的復膜砂粒度也為70/140。緊實率過低，會降低型砂的韌性，易形成砂眼。從以上數據分析，型砂緊實率太低，說明在型砂中與其中的有效吸水物質相比，水份應提高，但此時濕壓強度已經很高了，且水份處于上限，若把緊實率提高至36-37%，則強度會升高，最主要的是水份會上升很多，對控制鑄件氣孔極為不利。
①觀察沒有進行拋丸清理的
鑄件，每件鑄件40～50%的表面已脫離型砂，露出灰藍色表面；
②砂處理除塵控制分為五檔，當時只開在三檔；
③原砂短期內不會更換產地；
④膨潤土加入量為 1.4%，煤粉加入量為 0.4%。
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專家實例講解，高密度造型線的型砂性能管理要點
在之前溝通過程中，一度改為 70/140原砂，透氣性降為～140，用于細砂沒及時補充，又使用了 50/100原砂兩天，型砂透氣性又恢復到 170，剛好轉一些的鑄件，粘砂情況又加劇，同時抓型砂手感煤粉量不多，且鑄件粘砂較重，做型砂的發氣量只有 13、14ml，而配料表中煤粉的含量為0.45%，不算太低，與實際情況不符。深究原因，發現稱量煤粉的電子秤上，始終有5Kg的殘留量，使煤粉加入量長期處于低水平狀態，在與型砂管理人員交談過程中， 談及為什么在透氣性快速上升時，沒有及時采取措施，該管理人員原先的認識是透氣性越高越好，甚至有人認為一型內上部兩件不粘砂是因為透氣性高， 下部兩件粘砂是排氣條件不好所致。
舉例2：某鑄造車間，垂直分型生產線生產中小鑄件，鑄件砂眼廢品嚴重，型砂：
緊實率 濕壓強度 透氣性 水份 含坭量27% 0.26MPa 55 3.75% 18.05%所使用的原砂為鄭州圃田，粒度為 70/140,并且所用芯子的復膜砂粒度也為70/140。緊實率過低，會降低型砂的韌性，易形成砂眼。從以上數據分析，型砂緊實率太低，說明在型砂中與其中的有效吸水物質相比，水份應提高，但此時濕壓強度已經很高了，且水份處于上限，若把緊實率提高至36-37%，則強度會升高，最主要的是水份會上升很多，對控制鑄件氣孔極為不利。
①觀察沒有進行拋丸清理的鑄件，每件鑄件40～50%的表面已脫離型砂，露出灰藍色表面；②砂處理除塵控制分為五檔，當時只開在三檔；③原砂短期內不會更換產地；
④膨潤土加入量為 1.4%，煤粉加入量為 0.4%。綜合以上原因，提如下建議：
1.砂處理除塵開到最高檔，保持最強的除塵能力；
2.膨潤土加入量降至～0.9%，煤粉加入量降至不足 0.2%；
3.使用50/100原砂。
展開 『轉貼』熱設計：通風機的分類、應用及性能參數
五、煤粉通風機
輸送熱電站鍋爐燃燒系統的煤粉，多采用離心式風機。煤粉通風機根據用途不同可分兩種：一種是儲倉式煤粉通風機，它是將儲倉內的煤粉由其側面吹到爐膛內，煤粉不直接通過風機，要求通風機的排氣壓力高；另一種是直吹式煤粉通風機，它直接把煤粉送給爐膛。由于煤粉對葉輪及體殼磨損嚴重，故應采用耐磨材料。
六、通風機性能參數
流量、壓力、功率、效率是通風機性能的主要參數。
¨ 流量
① 質量流量：qm，單位時間內流經通風機氣體的質量，單位：kg/s。
② 容積流量：qvsg1, 單位時間內流經風機進口法蘭處的氣體容積。常用單位有：m3/s、m3/min、m3/h。
¨ 壓力
通風機壓力是指氣體在通風機內的壓力升高值，或者說是通風機進出口處氣體壓力之差。單位為Pa，其他單位有：mmH2O、mBar、mmHg等。它有動壓、靜壓、全壓之分。
①．通風機壓力：通風機出口滯止壓力和通風機進口滯止壓力之差，也就是單位容積氣體通過通風機以后獲得的總能量。
②．通風機動壓：通風機出口處氣體的動壓
③．通風機靜壓：通風機壓力減去用馬赫系數修正的通風機動壓。
¨ 功率
①．通風機單位質量功：通過通風機的單位質量流體能量的增加。
②．通風機單位質量靜功
③．通風機空氣功率：質量流量與通風機單位質量功的乘積，或進口容積流量、壓縮性修正系數kP和通風機壓力的乘積。
④．通風機靜空氣功率：質量流量與通風機單位質量靜功的乘積，或進口容積流量、壓縮性修正系數kPs和通風機靜壓的乘積。
⑤．葉輪功率：供給通風機葉輪的機械功率。
⑥．通風機軸功率：供給通風機軸的機械功率。
⑦．電機輸出功率：電機或其他原動機的輸出軸功率。
⑧．電機的輸入功率：電機驅動裝置端子上供給的電功率。
展開 鍋爐各設備的作用
另一路則引入磨煤機入口，用來干燥、輸送煤粉，稱為一次風。
三、鍋爐的輔助機械
A、一次風機：干燥燃料，將燃料送入爐膛，一般采用離心式風機。
B、送風機：克服空氣預熱器、風道、燃燒器阻力，輸送燃燒風，維持燃料充分燃燒。
C、引風機：將煙氣排除，維持爐膛壓力，形成流動煙氣，完成煙氣及空氣的熱交換。
D、燃燒器：將攜帶煤粉的一次風和助燃的二次風送入爐膛，并組織一定的氣流結構，使煤粉能迅速穩定的著火，同時使煤粉和空氣合理混合，達到煤粉在爐內 迅速完全燃燒。煤粉燃燒器可分為直流燃燒器和旋流燃燒器兩大類。
E、給水泵：將除氧水箱的凝結水通過給水泵提高壓力，經過高壓加熱器加熱后，輸送到鍋爐省煤器入口，作為鍋爐主給水。
F、給煤機：根據鍋爐負荷需要，調節給煤量，把原煤均勻地送入磨煤機。
G、斗提機：它是利用均勻固接于無端牽引構件上的一系列料斗，豎向提升物料的連續輸送機械。
H、流化風機：將流化風從燃燒室底部吹入，使燃燒室內部的物料維持在流化狀態（類似于液體狀態）
J、冷渣器1)穩定爐壓2)熱量通過水、風回收利用3)干法冷卻爐渣4)輸送爐渣
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展開 殼體粘砂問題的機理分析，共享7種有效改進措施
5、型砂煤粉含量低，煤粉品質差。濕型鑄鐵件防止粘砂和改善鑄件表面光潔程度最主要的型砂加入物是煤粉。煤粉品質影響型砂抗粘砂性。車間型砂有效煤粉含量在3.5%~4%之間。型砂發氣量在17~20ml/g之間。
6、上箱或澆口杯高度太高，金屬液靜壓力大；澆注系統和冒口設置不當，造成鑄型和鑄件局部過熱造成粘砂。
導致鑄件爆炸粘砂的因素有型砂含泥量高，水分高；煤粉含量高，發氣量大；砂型通氣條件不良；澆注速度過快；砂芯發氣量大：砂芯采用覆膜砂制芯，砂芯發氣量較樹脂砂芯發氣量大，同時，砂芯固化程度影響其發氣量；另外，砂芯表面涂料發氣量也較大，且由于砂芯太熱的情況下刷涂易造成砂芯開裂，因此需待砂芯適當冷卻后刷涂，不能保證涂料烘干。根據上述分析從人員、原材料、設備、工藝方面繪制殼體粘砂因果圖（圖3）。
圖3 離合器殼體粘砂因果圖
四、改進措施
根據以上分析，結合車間實際情況及其他型號鑄件粘砂情況，排除離合器殼體鑄件粘砂非關鍵影響因素，采取相應措施，并分析可操作性，在生產中進行驗證：
1、減小型砂間隙。因車間制芯用原砂與造型用原砂使用同一系統供應，且造型線生產缸體、缸蓋、離合器殼體三種產品，調整原砂粒度將影響制芯與其余兩種產品的生產，因此原砂粒度保持不變。生產離合器殼體的過程中，減少新砂加入量或不加新砂，適當增加型砂含泥量與灰分含量，考慮兩者含量的增加將增加鑄件氣孔傾向，因此增加幅度控制在0.5%以內。采取措施后鑄件粘砂略有減少但效果不明顯。
2、提高砂型緊實度。因鑄件結構不能更改，只能改進造型工藝以提高砂型緊實度。
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