锅炉原理第二章燃料

锅炉原理第二章燃料第一页，共60页。为什么要研究燃料？燃料的性质影响锅炉中许多部件和设备的结构影响设备在锅炉中的布置位置影响设备中进行某些过程的安全性和经济性如：风机的选型，燃烧设备，灰熔点的影响，污染物的影响。第二页，共60页。第二章燃料及其燃烧特性第一节电站锅炉燃料第三页，共60页。燃料的定义通过燃烧释放热能的可燃物质称为燃料。核能燃料—可控核裂变与和聚变有机燃料—以各种形式在自然界存在的碳氢化合物燃料总类第四页，共60页。

有机燃料的物理状态分为：固体燃料、液体燃料和气体燃料液体燃料—石油及其制品—轻油、柴油、重油煤气—城市煤气、高炉煤气、焦炉煤气油页岩锅炉燃料气体燃料固体燃料煤—无烟煤、烟煤、褐煤等木材，生物质沼气天然气、液化石油气第五页，共60页。第二章燃料第二节煤的元素分析和工业分析

(燃料的成分)第六页，共60页。一、元素分析成分

1.元素分析的概念及成分分析分析煤的元素组成成分及其含量的方法第七页，共60页。2.元素成分的含量及其换算含量：指燃料中各成分的质量占燃料总质量的百分比，用各个成分的质量百分数来表示。所以水分和灰分所占质量较大，且随外界条件有较大的波动;因此有四种不同“基”准的煤样:1.收到基ar；2.空气干燥基ad；3.干燥基d；4.干燥无灰基daf.某成分的含量=煤样中该成分的质量煤样的总质量×100第八页，共60页。收到基（下标符号为ar）表示燃料中全部成分的质量百分数总和，特别是包括了全部的水分和灰分，是以锅炉实际燃烧的燃料来测定各成分的含量。是锅炉燃料燃烧计算的原始依据。

Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%第九页，共60页。空气干燥基（下标符号为ad）表示在不含外在水分，只包含内在水分的实验条件下，燃料各组成成分的质量百分数总和，空气干燥基成分用于实验室分析，是实验室煤质分析所用煤样的成分组成。

Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%第十页，共60页。干燥基（下标符号为d）表示在不含水分的条件下干燥燃料各组成成分的质量百分数总和干基中各成分不受水分变化的影响可用于准确的表示灰分的含量

Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%第十一页，共60页。干燥无灰基（下标符号为daf）表示在不含水分和灰分的条件下，干燥无灰燃料各组成成分的质量百分数总和，干燥无灰基中只包含燃料的可燃成分，各成分不受水分和灰分变化的影响，表示了燃料中最本质的部分，可用于区别燃料的种类煤炭交易。

Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%第十二页，共60页。第十三页，共60页。元素分析成分各基准关系第十四页，共60页。2.元素成分的含量及其换算换算：不同基准下同类成分间的换算依据：1）任意两种不同基准下的同类成分的比值都相等；2）分比定理。公式：未知成分=换算系数K×已知成分第十五页，共60页。各种基的换算：x=k×x0第十六页，共60页。该式不能用于水分换算，因为内、外部水分不是成比例的，换算式为书式2-7。第十七页，共60页。二、工业分析在一定实验条件下，经过分析(干燥、加热、燃烧)得到水分、挥发分、固定碳和灰分这四种成分的质量百分数。工业分析在电厂常用（唯一的实验内容）方法：自然干燥，1g煤样，145±5℃干燥箱1小时，失去重量为空干基水分；然后隔绝空气，920℃电炉，7分钟，干燥箱冷却至室温，失去重量为空干基挥发分；挥发分为有机气体，对锅炉影响很大；剩余为焦碳，为固定碳及灰分组合。在815±5℃下燃烧1小时，剩余为空干基灰分。最后可得固定碳。第十八页，共60页。挥发份及其测定挥发份定义：失去水分的煤样在隔绝空气的条件下加热到一定温度时，煤分解逸出的部分可燃质和矿物质。主要成分是CO、CO2、CmHn、H2等。收到基挥发份含量在5%~40%之间。表示方法：V，Vdaf，等，也存在换算。第十九页，共60页。影响因素：挥发份的多少和组成与煤的年代有关热解程度随加热速率、加热温度和加热时间而变，须在统一条件下测定。挥发份的发热量取决于挥发份的成分挥发份的多少与组成影响到着火，是对动力用煤进行分类的重要依据。第二十页，共60页。焦炭=固定炭+灰分：失去水分并放出挥发份后所剩余的残留物称为焦炭。第二十一页，共60页。元素分析成分与工业分析成分关系第二十二页，共60页。第三节、煤的发热量及相关概念

一、煤的发热量两种发热量的定义：1．高位发热量Qgr1kg煤完全燃烧时放出的全部热量，包括烟气中水蒸汽凝结时放出的热量。2．低位发热量Qnet在1kg煤完全燃烧时放出的全部热量中扣除水蒸汽汽化潜热后所得的热量。即煤中可燃质的一部分燃烧热量被用于水分的汽化，没有得到利用。单位为kcal/kg，或者kJ/kg，MJ/kg。第二十三页，共60页。几点说明实验室所测是全部热量（高位），锅炉排烟温度均较高（110℃以上），烟气中水未蒸汽凝结，将这部分气化潜热带走。我国均采用低位发热量。有些国家采用高位发热量，必要时说明。表示煤的发热量同样分为不同的“基”，因此，也存在之间的换算。第二十四页，共60页。第二十五页，共60页。二、煤的折算成分硫分、灰分与水分对锅炉工作的影响1）降低煤的发热量2）降低燃烧温度，不利于燃料的着火与燃烧3）增加烟气容积，排烟温度升高，排烟损失增加，锅炉效率下降4）加剧锅炉受热面的低温腐蚀与积灰5）增加通风电耗。第二十六页，共60页。采用折算成分的目的比较锅炉燃烧不同煤时，带入炉内的水、灰和硫的质量—煤的折算成分；定义：每送入炉内1MJ（1000kJ）热量，随燃料带入炉内的某成分的质量；分别为折算水分、折算灰分和折算硫分；过去以每1000kcal为标准，现在是1000kJ对应的克数；单位g/MJ（SI制）第二十七页，共60页。

以灰分为例，同一锅炉燃烧不同煤时，采用折算成分的必要性（此为成分的百分含量%）第二十八页，共60页。折算成分的表达式要产生同样的热量，带入锅炉的灰量取决于煤灰分含量与发热量；与灰分含量成正比，与发热量成反比；采用此比例式来代表带入的灰量；第二十九页，共60页。折算水分

折算灰分

折算硫分第三十页，共60页。采用折算成分判断煤中水分、灰分和硫分高、中、低的大致范围如表所示。第三十一页，共60页。折算水分：>8%高水分煤折算灰分：>4%高灰分煤折算硫分：>0.2%高硫分煤第三十二页，共60页。四、标准煤单纯以燃煤量的多少来比较不同锅炉的经济性不妥，须折算到统一标准；标准煤的概念，规定低位发热量为7000kcal/kg（或者29310kJ/kg，29.31MJ/kg）的煤为标准煤；将发热量不是7000kcal/kg的煤统一折算到7000kcal/kg来进行比较；用于计算和比较标准煤耗等。第三十三页，共60页。

第四节煤灰的结渣和积灰特性判别一、煤灰的熔融特性（灰熔点）炉膛内温度很高，煤中灰颗粒一般呈熔化或软化状态，对锅炉工作影响极大。对锅炉的主要危害是造成锅炉受热面结渣，传热恶化，掉渣灭火或事故。灰分成分不同，发生熔化的温度也不同。高熔点成分+低熔点成分，无固定的熔点。温度见表2-2第三十四页，共60页。第三十五页，共60页。灰熔融性的测定将灰制成特定形状的灰堆，加热升温1300℃以上，采用三个特征温度来表示灰的熔融特性。DT—开始变形温度(DeformationTemp.)；(t1)ST—开始软化温度(SofteningTemp.);(t2)FT—开始液化化温度(FluidTemp.).(t3)第三十六页，共60页。第三十七页，共60页。试验中：ST>1390℃，轻微结渣煤。ST=1260-1390℃，为中等易结渣煤。ST<1260℃，为严重结渣煤。温度间隔Δ200-400℃长渣温度间隔Δ100-200℃短渣Δ<200℃，短渣，用于固态排渣炉Δ>200℃，长渣，用于液态排渣炉第三十八页，共60页。对灰熔融特性的影响因素化学成分：酸性成分（难）、碱性成分环境气氛：氧化（难）、还原

第三十九页，共60页。二、煤的积灰结渣特性结渣：煤灰熔化、软化后粘附水冷壁等受热面形成渣层；沾污：煤灰中挥发物质在受热面上凝结并粘结灰粒。结渣判别方法：碱酸比，硅比沾污判别方法：沾污指数，烧结强度第四十页，共60页。结渣判别方法碱酸比（B/A<0.5为低结渣倾向；

为中等结渣倾向；为严重结渣倾向。）硅比（G>72不结渣，G<65严重结渣）第四十一页，共60页。沾污判别方法沾污指数第四十二页，共60页。第二章燃料第五节煤的分类第四十三页，共60页。一、我国煤的分类以干燥无灰基挥发分为指标，分为：褐煤、烟煤、无烟煤具体见表2-4，2-5，2-6第四十四页，共60页。第四十五页，共60页。第四十六页，共60页。二、发电厂用煤质量标准根据煤的燃烧特性，以挥发份、灰分、水分、硫分和灰熔融特性作为主要的分类指标；以煤的发热量作为辅助分类指标，表2-7（即VAMST分类标准）第四十七页，共60页。第四十八页，共60页。三、发电厂煤的分类及燃烧特性无烟煤：Vdaf≤9%，含碳最多，发热量高，难以点燃；贫煤：

Vdaf=9~19%，着火燃烧特性优于无烟煤但仍较差；烟煤：Vdaf=19~40%，含碳多，灰、水少，发热量高；部分较难燃，部分易燃；褐煤：Vdaf>40%，水分与灰分高，发热量低，着火与燃烧容易。第四十九页，共60页。无烟煤年代挥发份含量%贫煤烟煤褐煤第五十页，共60页。四、我国电厂常用煤种表2-8第五十一页，共60页。第六节煤的燃烧特性一、煤的分解机理热解，挥发分析出。热解温度：快速热解，慢速热解，中速热解；热解条件：温度、压力、形状、颗粒尺寸、流动条件等；热解过程：

105℃以前，主要水分、部分吸附气体；

200~300℃，水分、CO、CO2及焦油；

300~500℃，大量焦油、CH4、CO、CO2等；

500~700℃，含氢较多的气体；

759~1000℃，少量含氢气体。第五十二页，共60页。二、煤的热重分析燃烧特性研究：热天平、热显微镜、着火指数炉、管式沉降炉、燃烧实验台等热重分析：热天平热重；TG，物质质量与温度关系，曲线为TG曲线；微商热重：DTG，TG曲线对温度（或时间）的一阶微商；差热分析：DTA，当给予被测物和参比物同等热量时（以参比物与样品间温度差为纵坐标，以温度为横坐标所得的曲线，称为DTA曲线。）第五十三页，共60页。第七节燃油和燃气特性一、燃料油的物理特性石油的形成：低等动、植物遗体中脂肪、蛋白质和碳水化合物，沉积地下后经长期缺氧、温度、压力、细菌分解等作用，形成粘稠性液体。1000~4000m，60~150℃，有机质大量生成石油。石油可提炼成汽油、煤油、柴油、重油；残留物为渣油。电站锅炉用燃油为石油炼制产品或尾品，主要是重油、柴油和渣油。第五十四页，共60页。

重油重油是石油各种加工工艺过程中重质蒸馏分和残渣的总称，是油料中密度最大的油品。石油经过常压、减压蒸馏得到重质直流重油；经过各种裂化加工得裂化重油；蒸馏和裂化工艺中残留物为渣油。商品重油一般为调制品。基本方法为直接蒸馏，分为常、减压蒸馏，属于初加工。从塔不同层次出来。塔顶出沸点最低的汽油，35~200℃的馏分为直流汽油；175~310℃为煤油和柴油；350℃以上重馏分为润滑油原料和裂化原料；塔底为重油。深加工，裂化法。为多得轻质油。初加工只有25%~35%。第五十五页，共60页。

主要特性流动性能凝固点：油品在一定条件下完全丧失流动能力时的温度称为凝固点。倾斜45试管，1分钟，油面不变。汽油-80℃；重油15~36℃或更高。粘度：流体粘性的度