第二章 燃料及其燃烧特性

1、第二章 燃料及其燃烧特性 煤的元素分析和工业分析 煤的成分计算基准 煤的发热量及相关概念 煤的分类 燃料：燃烧过程中能产生热量的物质。 燃料的划分： 按其在自然界状态：固体、气体、液体； 按用途：工艺燃料、动力燃料。 煤：多种有机物质和无机物质混合组成的复 杂的固体碳氢燃料。 燃料对燃烧的影响： 送风机 引风机 成分 制粉系统 发热量煤量 空气 烟气 种类：磨损 燃烧器形式 灰性质：磨损（灰粒硬度， 沉积）排渣方式（锅炉形式） 发热量：与煤量 成份：与腐蚀有关（s） 研究燃料性质 对安全性、经济 性有极大的影响 1、元素分析： 概念; 成分分析; 成分含量及换算 煤的元素分析和工业分析 2、工

2、业分析： 概念; 挥发分（燃烧重要指标） 概念：全面测定煤中所含全部化学成分的分析 C、H、O、N、S、M、A 成分分析目的： 了解各元素可燃与否、含量范围、存在形态、 对过程及部件的影响 1、元素分析 化合物形式存在，无法确定其存在具体形式 1）碳 （C） 煤中含量最多的可燃元素，放热量的主要来源。 CO2CO2 32700kJ/kg 形态：一部分与氢、氧等结合成有机化合物， 其余呈单质状态(固定碳)。 特点：含量与年代有关。燃点较高，不容易着 火和燃尽 ，含量越高，越难燃烧。 元素分析元素分析 2）氢 （H） 煤中放热量最高的物质。 2H2 O2=2H2O + 120000KJ/kg 形态

3、：化合态(与氧结合；有机物)， 含量低，一 般为36。 特点：燃点低，燃烧过程氢含量高，易燃。 3）氧 （O）；氮（N） 不可燃物质，含量少。 氧：部分以化合态存在。 煤化程度提高，氧含量逐渐减少。 氮：NOx；NO、NO2。 元素分析元素分析 腐蚀： SSO2SO3H2SO4 低温腐蚀(尾部烟道) SH2S 高温腐蚀(高温区水冷壁) 4）硫 （S） 存在形态：有机硫、硫化铁硫、硫酸盐硫； 固定硫Sly（灰分） 可燃硫 （9040KJ/kg） 危害：腐蚀；磨损；健康 磨损： 硫化铁对磨煤机的磨损 健康： 含有氧化硫的烟气的排放 元素分析元素分析 5）水分（M） Mf 外部水分 Mad 内部水分

4、 Mar 全水分 不利影响: 降低燃料的燃烧温度，不易着火； 吸潜热的蒸汽无法凝结，造成排烟损失增加 烟气体积大，引风机电耗增加； 煤难磨，需干燥，易结块，且输粉不稳； 含量受外界条件影响。 元素分析元素分析 6）灰分（A） 不可燃物质，指燃料完全燃烧后行程单 固体残 余物。含量受外界条件影响。 可燃物：C、H、S；有害物：S、N、灰分、水分 元素分析元素分析 不利影响: 燃烧：燃料着火和燃尽困难，燃烧不稳定； 灰分的存在是炉膛结渣(高温受热面)、受 热面积灰和磨损(低温受热面)的根源 积灰影响传热，超温爆管； 大气和环境污染(粉尘) 水分：1g左右的自然干燥后的煤粉，放入145 5 的干燥箱

5、中干燥1h后，试样减轻的质量占原 质量百分数； 挥发分：失去水分的煤样在隔绝空气的条件下放入 920 炉内加热7min，降至室温； 焦炭：煤在失去水分和挥发分后剩余部分。 包括固定碳+灰分； 灰分：按规定方法升温到815 10，加热1h，剩 余即灰分； 2、工业分析（现场使用，简单方便） 定义：对一定的实验室条件下的煤样通过分析得出 水分、挥发分、固定碳和灰分的质量百分数。 燃料中有机物分解而析出的气体产物（2-60%） 特点： 煤化程度越高，含量少，释放温度高，发热量高。 煤化程度越低，含量多，释放温度低，发热量低。 不可燃成分：少量 2 H S 2 N 2 CO 2 O 可燃成分：碳氢化合

6、物，CO 组 成： 燃烧特性： 挥发分： 着火温度低，易燃； 有助于煤粒燃尽，减小燃烧损失。 根据煤存在的条件或根据需要而规定的“成分组 合”。 煤的成分计算基准 （A）收到基； （B）空气干燥基； （C）干燥基； （D）干燥无灰基 基准类型 基准定义: （D）干燥无灰基干燥无灰基: 无水、无灰状态的煤为基准。 adadadadadadad C +H +O +N +S +A +M =100 dddddd C +H +O +N +S +A =100 dafdafdafdafdaf C+H+O+N+S=100 ararararararar C +H +O +N +S +A +M =100 （A）收

7、到基收到基：以收到状态的煤为基准计算煤中全部成 分的组合。 （B）空气干燥基空气干燥基：在实验室规定的温度下自然干燥 失去外部水分后的成分组合。 （C）干燥基干燥基：假想无水状态煤为基准。 煤的基准划分 煤的发热量及相关概念 煤的发热量 低位发热量=高位发热量-潜热 放热量中包括煤燃烧后所产生的水蒸汽凝结 放出的汽化潜热； 放热量中不包括水蒸汽凝结放出的汽化潜热。 定义： 指单位质量的煤在完全燃烧时放出的全部热量。 分类： net Q低位发热量： gr Q高位发热量： 两个概念： 标准煤 收到基发热量为29270kJ/kg的煤为标准煤 标准煤： ar ar.zs M M=4187 % Q ar

8、 ar.zs A A=4187% Q ar ar.zs S S=4187% Q 折算水分： 折算灰分： 折算硫分： 折算成分： 相对值，对应于4187kJ/kg发热量的成分 ar.zs M8% ar.zs A4% ar.zs S0.2% 灰不是一种纯净的物质，而是一种由各种矿物成分 组成的混合物。因而，它没有固态和液体共存的界 限温度。也就是没有固定的熔点。 我国的测量方法 角锥法：将灰制成底边边长7mm的等边三角形， 高20mm的四面体的角锥，将锥体放入半还原性气 体的灰熔点测定仪中，以规定温度升温，观察三个 特征温度。 煤灰的结渣和积灰特性 煤灰的熔融特性： DT变形温度 ST软化温度 F

9、T流动温度（低熔点物质发生熔化） 说明： A、以上是液相和固相共存的三个温度，而不是固相向液相 转化的界限温度。 B、仅能表示煤灰形态变化过程中的温度间隔。 温度间隔：200-400 容易结渣。长渣。用于液态排渣炉 温度间隔： 100-200 短渣。用于固态排渣炉 灰的成分 通常用其中所含氧化物的百分含量表示。 酸性氧化物：SiO2、Al2O3等； 碱性氧化物：Fe2O3、CaO、MgO等； 酸性成分增加，会使灰熔点提高； 碱性成分增加，会使灰熔点下降； 灰熔融性的影响因素 煤灰所处高温介质（气氛）的性质 氧化、还原气氛。 单质成分共晶体 共熔体 二者互相影响。沾污层厚度灰层外表面 温度上升可

10、能转化为液态渣层。 炉内软化或溶化的灰粒碰撞并黏附在水冷 壁或其它受热面上生成的渣层； 煤灰中挥发物质在受热面表面凝结并黏结灰 粒形成的沉积灰层； 结结 渣：渣： 沾沾 污：污： 煤的分类 以干燥无灰基挥发分作为分类指标。将煤分为： Vdaf =37，褐煤； 二者之间的煤分为贫煤和烟煤。一般1020 认为贫煤。 发电厂用煤质量标准 根据对锅炉设计、运行等方面有较大影响的煤 质特性制定的。 几种煤的燃烧特性 无烟煤： 含碳量高发热量高（21000-25000kJ/kg)。 挥发分含量低，燃烧特性差，包括着火和燃尽。 优点：储存时不易自燃 贫煤 挥发分稍高于无烟煤。仍属于燃烧特性差煤。 烟煤 中等煤化程度。挥发分含量较高，水分、灰分也较少， 发热量较高。易着火和燃尽。 问题：有自燃、制粉系统防爆问题。 褐煤 挥发分含量较高，利于着火；灰分、水分较高，发 热量较低。灰熔点较低。燃烧性能较差。 问题：易发生自燃。 1 1、为什么对煤进行元素分析，包括几种、为什么对煤进行