锅炉原理-燃料燃烧计算

锅炉原理锅炉原理boilers第一章绪论

第二章燃料及燃料燃烧计算第三章锅炉机组热平衡

第四章煤粉制备系统及设备第五章燃烧原理及燃烧设备第六章蒸发设备第七章过热器和再热器第八章省煤器和空气预热器第九章燃烧原理及燃烧设备第十章水质蒸汽净化水质工况第十一章控流动锅炉制锅炉原理boilers§2.1燃料的化学成分及其性质

§2.2燃料燃烧特性

§2.3烟气分析方法

§2.4空气和烟气焓的计算第二章燃料及燃料燃烧计算

锅炉原理boilers1．为什么要用元素分析：现有的分析方法中不能直接分析煤中有机物的各种化合物，很多物质在分析的过程中分解。所以一般用煤的元素分析表示煤的有机物特性。2．为什么不是完全彻底的元素分析？有一些化合物在煤的燃烧前后没有改变，就是他们不参与燃烧。分析他们的元素组成对于锅炉燃烧没用。这里指的就是煤的水分和煤的灰分。3．元素分析成分：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、灰分、水分。4．元素分析方法的简单介绍。有这个方面的国家标准，可以查阅。简单说来就是把煤制成煤样（磨成煤粉），在炉子里加热。先失去的是水分。紧接着燃烧煤粉。分析燃烧产物可以知道煤粉的元素分析成分。最后剩下的是灰分。5．为什么在定义中只有碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种成分。因为这个五种成分和燃烧有关。其余的灰分和水分和燃烧无关（不参与燃烧）。但是灰分和水分是煤里面都有的，也占一定的百分比，因此元素分析成分包括七种成分。工业分析的定义：分析煤粉中的灰分、水分、挥发分和固定碳的分析。1．为什么发电厂要用煤的工业分析。元素分析比较复杂，一般发电厂不能做。而煤又要进行快速分析，以指导运行。所以用比较简单的工业分析。2．工业分析成分：灰分、水分、挥发分和固定碳。3．工业分析简单介绍：和元素分析近似，也借助于燃烧。把煤样加热，先失去水分，然后隔绝空气继续加热，再失去的是挥发分。剩下的是焦碳（固定碳和灰分之和）。把焦碳燃烧，失去的是固定碳，余下的是灰分。4．发电厂每天都要对煤进行工业分析，让运行人员掌握煤种的变化情况，有利于锅炉运行。锅炉原理锅炉原理锅炉原理boilers燃料是可以用来取得大量热能的物质。§2.1燃料的成分及其主要特性

核燃料有机燃料固体燃料（煤、木材、油页岩）液体燃料（石油及其产品）气体燃料（天然气、高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气）有机燃料是可以与氧化剂发生强烈化学反应而放出大量热量的物质。我国燃料政策规定：石油、天然气和某些优质煤应优先作为冶金及化学工业的原料；电厂锅炉要以煤为主要燃料，并尽量利用水分和灰分含量高、发热量低的劣质煤。锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers一、煤的化学成分及分析基准煤可燃基：高分子有机化合物，成分C、H、O、N、S

惰性基：多种无机矿物质

灰分（一）煤的元素分析成分及其性质元素分析法定义：借助燃烧，测定燃烧产物的成分推断煤的组成及性质。测定出煤的有机物由C、H、O、N、S五种元素组成。一般把燃料中不可燃矿物质成分综合在一起统称灰分。还有水分。各种成分的性质如下：1．碳(C)：主要的可燃元素，约占20~70%，kJ/kg。煤中一部分碳与氢、氧、硫等结合成有机物，受热时会从煤中析出成为挥发分；另一部分则呈单质称为固定碳，固定碳不易着火，燃点高，燃烧缓慢。因此，含碳量越高的煤，着火和燃烧越困难。§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers2．氢(H)：重要的燃烧成分，煤中约占2~6%，kJ/kg（高，扣除水的汽化潜热后所剩的热量），多以碳氢化合物状态存在。十分容易着火，燃烧迅速，易爆。液体和气体燃料氢含量较高约占从百分之十几到几十不等，燃烧室易析出碳黑而冒黑烟。3．硫(S)：煤中硫的含量一般不超过2%，个别煤种高达8～10%，§2.1燃料的成分及其主要特性

含量少，常将全硫当作可燃硫对待。可燃硫或挥发硫不能燃烧，只能计入灰分锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers硫是燃料中的有害成分燃烧后的产物SO2、SO3，与水蒸汽相遇会生成亚硫酸和硫酸。1）SO2、SO3排放造成大气污染2）锅炉尾部受热面造成低温腐蚀3）黄铁矿质地坚硬，将加速磨煤部件的磨损4）炉膛高温下容易造成炉内结渣。4．氧和氮氧和氮是不可燃成分，是属于煤中的内部杂质，但习惯上仍把他们包含在可燃成分内。氧与C、H化合将使煤中的可燃碳和可燃氢含量减少，降低了煤的发热量，含量变化大年代深的煤只有1~2%，年代浅的煤可达40%。氮是有害元素，N与O化合生成NOX，造成大气污染。主要以有机氮形态存在，约占0.5~2%。§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers5．水分(M)：燃料中的主要杂质，多的可达50~60%，分表面水分和固有水分。危害：1）2）水分进入炉内吸收汽化潜热生成水蒸汽，使着火推迟3）水分多，炉内温度降低，对燃烧不利，机械和化学不完全燃烧热损失会增加；4）

在烟气露点时，水蒸气与SO2、SO3生成亚硫酸和硫酸，造成低温腐蚀；5）

使引风机电耗增加。§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers6．灰分(A)燃料中主要不可燃的矿物杂质成分，灰分含量变化很大，少的有4-5%，多的可达60-70%，与成煤条件、开采方式、运输条件危害：1）可燃物减少，，2）燃烧时，煤中矿物质转化成灰，并会熔融，需吸热，灰渣量增加，带走热量；3）灰分多，在煤粒表面形成灰分外壳，妨碍煤中可燃质和氧气的接触，使q4增加。4）5）灰分多，制粉的能耗增加。6)灰分多，污染环境。§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers（二）煤的工业分析煤的元素分析是锅炉燃烧计算的依据，但它们并不能直接反映出煤的燃烧特性，也不能确定煤的性质，所以电厂比较常用工业分析法。1、水分(M)

应用的煤又叫工作煤或收到煤，其水分称为全水分，包括内在水分外在水分。外在水分又称表面水分，是附着于煤粒表面的外来水分。这部分水分变化很大，而且易于蒸发，可以通过自然干燥的方法出去。一般规定：原煤试样在温度为（20+1）℃，相对湿度为（65+1）%的空气中自然风干后失去的水分即为外在水分。内在水分又称固有水分：是指原煤试样失去了外在水分后所剩余的水分。

方法：需要在较高温度下才能从煤样中除去。一般通过测定全水分和外在水分，得到内在水分。将原煤试样置于105~110℃（褐煤约为145℃）的烘箱内约2h，使之干燥至恒重，其所失去的水分即为全水分§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers方法：将失去水分的煤置于温度保持在900±10℃的马弗炉内，在隔绝空气的条件下加热7min，试样所失去的质量占原煤试样质量的百分数，即为原煤试样的挥发分含量。释放挥发分的温度：煤化程度比较低的煤，<200℃；煤化程度比较高的煤400℃左右。挥发分的含量：无烟煤2～10%；褐煤37～60%；挥发分多着火容易；挥发分少着火困难。对着火温度的影响：褐煤370℃；无烟煤700℃§2.1燃料的成分及其主要特性

2、挥发分（V）将失去水分的煤在隔绝空气的条件下加热到一定温度时，其有机物会分解成各种气体成分逸出，称为挥发分。主要由各种碳氢化合物（CmHn）、氢气、一氧化碳、硫化氢等可燃气体及少量的氧气、二氧化碳、氮气等不可燃气体组成。锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§2.1燃料的成分及其主要特性

挥发分的特点：（1）是气体可燃物，着火温度较低，着火容易；（2）挥发份多，相对来说煤中难燃的固定碳含量少，使煤易于燃烧完全；大量挥发分析出，着火燃烧后可放出大量热量，有助于固定碳的迅速着火和燃烧。（3）挥发分从内部析出，使煤具有孔隙性，孔隙越多，使煤和空气的接触面积增大，使反应速度加快，使煤易于燃烧完全。锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers煤

种Vr逸出温度（℃）着火温度（℃）褐

煤>40130~170250~450烟

煤20~40170~320400~500贫煤10~20370~390600~700无烟煤<10380~400>700

煤中挥发分逸出后，如与空气混合不良，在高温缺氧条件下易化合成难以燃烧的高分子复合烃，产生碳黑，造成大量黑烟§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers§2.1燃料的成分及其主要特性

3、固定碳（FC）和灰分（A）定义：原煤试样除掉水分，析出挥发份之后，剩余的部分称为焦炭。它由固定碳和灰分组成。方法：把焦炭置于电炉内，在空气供应充分的条件下加热到815+10℃灼烧约2h，固定碳基本烧尽，剩余的部分就是灰分，其所占原煤试样质量的百分数，即为该煤的灰分含量，据此也就可以推算出该煤的固定碳的含量。固定碳——焦炭中的可燃物质，焦炭燃烧主要是固定碳的燃烧焦炭的粘结性与强度称为煤的焦结性。锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers焦结性——由于煤种不同，焦炭的物理性质、外观等各不相同焦结性也不同。1．煤的分类1）

粉状2）

粘结3）

弱粘结4）

不熔融粘结5）

不膨胀熔融粘结6）

微膨胀熔融粘结7）

膨胀熔融粘结8）

强膨胀熔融粘结2．焦结性对层燃炉燃烧过程的影响1）粉状焦炭——堆积紧密，妨碍空气流动①烟气流速过大，易被气流携带，使q3，q4增加；②烟气流速过小，燃烧通风不畅，易从通风孔隙中漏入灰坑2）强焦结性煤——挥发分逸出后，焦炭呈熔融状态，粘结成片①内部固定碳难于空气接触而燃尽；②燃烧层通风不畅§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers§2.1燃料的成分及其主要特性

煤的燃烧过程锅炉原理。Ppt2009.3

boilers（三）煤的成分分析基准及其换算1．煤的成分分析基准（即所处状态和条件）由于煤中水分和灰分的含量常随外界条件而变化，其他成分含量也就随之变化。1）收到基（ar）——以进入电厂和锅炉（原煤仓）准备燃烧的煤为分析基准计算煤中全部成分的组合称为收到基。

燃料的收到基成分是锅炉燃用燃料的实际应用成分，用于锅炉的燃烧、传热、通风和热工试验的计算。2）空气干燥基（ad）——是以经自然干燥除去外在水分的煤样为基准进行分析所得的各成分组合称为空气干燥基。§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers3）干燥基(d)——除去全部水分后的煤作为分析基准4）干燥无灰基（daf）——将变化较大，对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后的煤作为分析基准。（由于此基成分无水、无灰便不受灰分、水分变动的影响，是表示C、H、O、N、S最稳定的基准，常用来表示煤的挥发分含量，能反映煤的燃烧特性，故用它对煤进行分析。煤矿提供的煤质成分，通常也是可燃基各组成成分。上述基准的换算关系如图2-1）§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers2．煤的各种分析基准之间的换算由于煤质分析所使用的煤样是空气干燥基煤样，分析结果的计算是以空气干燥基为基准得出的，但在锅炉设计、计算时，是按实际进入锅炉的炉前煤，即收到基进行计算的。所以要对煤的各种成分进行基准的换算。1）换算方法用于各种煤不同分析基准之间除水分以外的各种成分的换算。

2）换算系数k：见表2-1例：已知干燥无灰基,求：§2.1燃料的成分及其主要特性

原基准计算的某一成分的质量百分数新基准计算的某一成分的质量百分数锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers3)全水分计算方法全水分是空气干燥基水分和收到基风干水分之和，由于其基准不同，需换算：

%。§2.1燃料的成分及其主要特性

作业：已知，求锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers二、煤的主要特性（一）煤的发热量1．燃料的发热量Q：单位质量的固体、液体燃料，在完全燃烧时所放出的热量(kJ/kg)；单位容积的气体燃料在完全燃烧时所发出的热量（kJ/Nm3）2．高位发热量：1kg煤完全燃烧后所放出的热量，含所生产水蒸汽凝结成水所放出的汽化潜热，(kJ/kg)3．低位发热量：1kg煤完全燃烧时所放出的热量，扣除随烟气带走的水蒸汽的汽化潜热的热量，(kJ/kg)水分来自：①H与氧的反应；②燃料中的含水量Mar

§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers

发热量分高位发热量和低位发热量，两者的区别是燃烧产物中全部水分凝结成水放出的汽化潜热。高位发热量包括；低位发热量不包括，因而高位发热量数值大一些。低位发热量在锅炉热力计算中应用（我国），因为排烟温度比较高（110～160℃），烟气中的水蒸气通常不会凝结成水，这部分热量不可能被锅炉有效利用。4．各成分分析的高、低位发热量间的关系

1）

2）

3）

4）不同基准下煤的高位发热量可以换算，但低位发热量必须先化成高位发热量，才能换算。

kJ/kgkJ/kgkJ/kgkJ/kg§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers5．发热量的测定采用氧弹测热仪。图2-2

把空气干燥基煤样置于充满压力氧的氧弹中并使其燃烧，氧弹沉没于水中，根据水的温升便可计算煤的空气干燥基定容高位发热量。锅炉原理。Ppt2009.3

boilers再用下式换算空气干燥基低位发热量。6.发热量的计算锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers1)门捷列夫经验计算公式

2）煤碳科学研究院（p16式2-12）

3）计算值与实测值的误差

当时，

kJ/kg

当时，

kJ/kg在应用这个高位发热量公式的时候，还要通过换算关系把数值换算成低位发热量的数据。这是一个经验公式，不是准确的公式，误差不大。7．标准煤——国际上法定的能量折算单位，即指收到基低位发热量为kJ/kg的燃料

§2.1燃料的成分及其主要特性

kg/h煤的发热量是不同的，有的8000kJ/kg，有的29000kJ/kg.锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers8．折算水分、折算灰分和折算硫分在讨论杂质(水分、灰分和硫分)对锅炉工作的影响时,只从它们在煤中的含量大小来估计其对锅炉的危害是不够的Eg:有两种煤，其A含量相同，但发热量不同，那么锅炉在同一负荷下，结论是什么？为看清杂质对锅炉的危害，引入折算的概念。1）折算水分——煤收到基低位发热量中每4190kJ/kg热量所对应的水分。

%；为高水分燃料

2）折算灰分——煤收到基低位发热量中每4190kJ/kg热量所对应的灰分。

%

；为高灰分燃料3）折算硫分——煤收到基低位发热量中每4190kJ/kg热量所对应的硫分。

%

；为高硫分燃料§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers（二）灰分的熔融特性——灰熔点主要指煤的熔化性和烧结性，熔化性影响炉内的运行工况；烧结性影响在对流受热面的积灰性能。1、灰溶点及其影响因素灰分：焦炭燃烧后的残留物质。定义：煤灰在某一确定的温度下开始溶化，此温度定义为煤灰的溶化温度，也称为灰熔点。灰熔点与灰的化学组成，灰周围高温的环境介质性质及煤中灰的含量有关。（1）灰熔点主要取决于灰的化学组成以及各成分的含量比例。--基本因素灰分的组成：SiO2、Al2O3、各种氧化铁、CaO、MgO、K2O、Na2O等，不是单一物质，不同成分有不同熔点，有些难熔，有些易熔，如表。§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers§2.1燃料的成分及其主要特性

一般来说，灰中含熔点低的成分（碱性氧化物CaO、MgO、K2O、Na2O等）多，灰熔点就低；灰中含熔点高的成分（酸性氧化物SiO2、Al2O3

）多，熔点就高。含铁（碱性氧化物）量增加灰熔点下降。（2）灰所处环境介质的性质对灰的溶化温度也有影响同一种煤质，在还原性气氛中（CO,H2)要比在非还原性气氛中的熔点温度低。因为在高温还原性气氛中，灰中的高熔点的Fe2O3被还原成熔点低的

FeO，FeO最容易与SiO2形成低熔点的共晶体,从而使灰熔点降低。（3）煤中灰分含量不同时，灰熔点也会发生变化。含灰量愈多，灰中各成分在加热过程中相互接触频繁，则结合成低熔点共晶体的机会增多，使灰熔点降低的可能性增大。锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers2、灰熔融特性的测定定义:煤灰没有明确的溶化温度，它是在一定的高温区间内逐渐溶化的，把煤灰的这种性质称为灰的熔融性，并用三个温度来表示。采用角锥法测定：将磨细的灰制成底边长7mm，高为20mm的等边三角锥体，置于温度可调节的，并充有适量若还原性气体的硅碳管高温炉中，已规定的速度升温，根据灰锥形态的变化，确定三个特性温度。§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilerst1——变形温度DT：测试角锥尖端开始变圆或弯曲时的温度

t2——软化温度ST：灰锥尖端弯曲到平盘上或呈半球形时的温度

t3——流动温度FT：灰锥完全熔化成液态倒在平盘上，并开始流动时的温度§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers3、灰的熔融特性对锅炉工作的影响

各种煤的灰熔点一般多以ST为代表，多在1100-1600℃之间，

易熔性灰分——

宜采用液态排渣方式,燃用长渣煤，通畅

中熔性灰分——

宜采用固态排渣方式,燃用短渣煤

难熔性灰分——

宜采用固态排渣方式,燃用短渣煤，防渣ST-DT>200℃时，说明灰渣的液态与固态共存的时间较长，称为长渣

ST-DT<100

℃时，说明灰渣的液态与固态共存的时间较短，称为短渣为避免炉膛出口结渣，要求锅炉设计或运行时：t2>1350℃炉内结渣的可能性不大，为了避免炉膛出口结渣，烟气温度要留出50～100℃的余量，比变形温度低50~100℃。℃℃℃§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers（三）煤的可磨性指数与磨损指数——衡量煤的机械强度的特性1、煤的可磨性指数定义：在风干状态下，将等量的硬质标准煤（一般以难磨的无烟煤Kkm=1为基准）与被测试煤，在相同初始粒度的情况下，磨制成同一规格的细煤粉时，各自电耗量之比，即，前苏联可磨性指数Kkm

越大，该煤越容易磨制成粉，反之，Kkm越小，越难磨。Kkm的测定方法有2种，我国长期使用前苏联法，现在更多的采用欧美各国通用的哈得罗夫法。方法：将规定粒度的50g煤样置于实验用中速磨煤机内，磨制约3min后取出筛分，按下式计算：

HGI=13+6.93D74哈氏可磨性指数

Kkm=0.0034(HGI)1.25+0.61换算关系§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers

我国动力煤的Kkm在0.8~2.0之间。

Kkm<1.2为难磨煤

Kkm>1.5为易磨煤目的:设计锅炉制粉系统时，选择磨煤机的型式，计算磨煤出力和电能消耗。2、煤的磨损指数定义磨损性:煤在磨制过程中，对磨煤机金属碾磨部件磨损的轻重程度称为煤的磨损性，并用磨损指数Ke表示。冲击式磨损试验装置测定Ke方法：在一定的试验条件下，某种煤每分钟对纯铁的磨损量X与相同条件下标准煤样每分钟对纯铁磨损量的比值。（标煤是指每分钟能使纯铁磨损10mg的煤）若在τ（min）内，某种煤对纯铁的磨损量为m（mg），则该煤的Ke为§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilersKe

越大，磨损愈强烈，即该煤的磨损性愈强；反之，Ke越小，该煤的磨损性愈弱。Ke与Kkm是两个完全不同的概念：Ke主要取决于煤中硬质颗粒（石英、黄铁矿、菱铁矿等）的性质和含量，而煤中这些硬质颗粒与煤的总量相比毕竟是少数。Kkm决定于煤的机械强度、脆性等因素。C和除硬质颗粒以外的灰分在原煤中占绝大部分，他们决定了煤的机械强度和脆性等因素，从而影响Kkm的大小。

也就是说，容易磨成粉的煤不一定都具有弱磨损性；而不易磨成粉的煤也不一定都具有强磨损性。§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers三、发电用煤的分类（一）发电厂用煤的质量标准可以按照很多指标进行分类，分完大类再细分。以前是按照煤的Vdaf大小来分类的：

Vdaf>40%褐煤

20%≤Vdaf≤40%烟煤

10%＜Vdaf＜20%贫煤

Vdaf≤10%无烟煤在无烟煤中根据挥发分的多少，分为1号（6.5～10%）、2号(3.5～6.5%)和3号(<3.5%)。在烟煤中根据挥发分和粘结指数分类。分为贫煤、瘦煤、焦煤、亚焦煤、弱焦煤、不粘煤、肥煤、肥气煤、气煤和长焰煤。褐煤用目视透光率来表征年轻煤的煤化程度的比较好的指标。§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers

近年来，电力部提出一种新的分配方法，称为VAMST及Q分类方法。V-Vdaf;A-Ad;M-Mar;S-Sd;T-软化温度；Q-Qar,net,p。Eg:当某厂用煤标号为V4A1M1S2ST1时，表示中高灰分烟煤V4，Vdaf=27-40%；Qar,net,p>15.5MJ/kg；常灰分A1，Ad≤24%;常水分M1,Mf≤8%;中高硫煤S2,Sd=1%-3%;ST＞1350℃,不易结渣煤ST1。§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers（二）各类煤质的燃烧特性1、无烟煤其特点是含碳量最高，挥发分含量很小，灰分不多，水分较少，俗称白煤。（Car＞50%,最高可达95%;Vdaf=6.5-10%;Aar=6-25%;M=3-15%)表面呈明亮的黑色光泽、机械强度高、便于运输和存储。挥发分析出温度较高，所以无烟煤着火困难也不易燃尽，但发热量高，且燃烧时焦炭无粘结性，存储过程中不易风化和自燃。2、贫煤是变质程度最高的烟煤、介于无烟煤和烟煤之间、挥发分少（10%＜Vdaf≤20%），碳的含量高（Car=50-70%），燃烧接近无烟煤。§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers3、烟煤烟煤的含碳量较无烟煤低（Car=40-70%），挥发分多（Vdaf=20-40%），故大部分眼眉都易点燃，燃烧快，燃烧时火焰长；烟煤因其含氢量较高，发热量也较高（20-30MJ/kg)。4、褐煤褐煤的煤龄短，Vdaf含量较高Vdaf

＞40%，且析出温度较低，故着火和燃烧都比较容易。但由于他的碳化程度不如烟煤，碳的含量（Car=40-50%），而水的含量20-40%，灰的含量6-40%，因而发热量低（11.5-21MJ/kg)。外表呈褐色，质脆易风化，也很容易自燃，不宜远途运输和长时间储存。§2.1燃料的成分及其主要特性

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boilers§2.2燃料燃烧计算

燃料的燃烧是指燃料中可燃元素与氧气在高温条件下进行的强烈化学反应过程。当燃烧产物中不含可燃物质时称为完全燃烧，否则称为不完全燃烧。基本假设：

1、空气、烟气均为理想气体，每kmol理想气体容积等于22.4Nm3；

2.空气中只有O2和N2成分，其容积比为：；

3.每kg燃料都是在完全燃烧的条件下计算。

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boilers§2.2燃料燃烧计算

一、燃烧所需空气量及过量空气系数（一）

理论空气量的计算1kg收到基燃料完全燃烧而又没有剩余氧存在，此时所需的空气量称为理论空气量。1kg燃料本身含有的氧量为（kg），相当于Nm³，则

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boilers理论空气量用质量表示则为：（二）实际供给空气量、过量空气系数为了使燃料在炉内能够燃烧完全，减少不完全燃烧热损失，实际送入炉内的空气量要比理论空气量大些，这一空气量称为实际供给空气量，用符号表示。空气少，燃烧不完全，热效率低，污染受热面；空气多，送、引风机电耗增加，§2.2燃料燃烧计算最佳过量空气系数的定义：不完全燃烧热损失最小，燃烧效率最高的过量空气系数。锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers1）过量空气系数——燃烧时实际供给空气量与理论空气量之比α——用于烟气量计算，越来越大。β——用于空气量计算，越来越小。§2.2燃料燃烧计算炉内过量空气系数α，一般是指炉膛出口处的过量空气系数，这是因为炉内燃烧过程是在炉膛出口处结束。过量空气系数是锅炉运行的重要指标，太大会增大烟气容积使排烟热损失增加，太小则不能保证燃料完全燃烧。他的最佳值与燃料种类、燃烧方式以及燃烧设备的完善程度有关，煤粉炉=1.15-1.252）实际空气量：

Nm3/kg锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers（三）锅炉漏风系数定义：某一受热面漏入的空气量与理论空气量的比值。称为该级受热面的漏风系数。计算：烟道中的任一截面处的过量空气系数α，可等于炉膛出口的过量空气系数加前面各段烟道的漏风系数之和，即。

§2.2燃料燃烧计算漏风的害处，炉膛漏风使得炉膛温度降低，增加机械未完全燃烧损失、增加烟气流量；烟道漏风，影响受热面的传热、排烟温度升高（具体要看什么地方漏风：离炉膛出口近的地方漏风往往使得排烟温度升高；远离炉膛出口的地方漏风使得排烟温度降低）；排烟温度升高和排烟体积增大都增加排烟损失，增加风机电耗。因此必须尽可能的减少锅炉漏风。锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§2.2燃料燃烧计算空气预热器中空气侧压力较高，空气会有部分漏入烟气侧，故空气预热器进出口空气侧的β有关系进出空气预热器的漏风系数考虑炉膛及制粉系统的漏风，与之间的关系为

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boilers二、燃烧产生的烟气容积计算（一）理论烟气容积的计算(α=1)——不含有O2

燃料燃烧生成的燃烧产物是指烟气及其携带的灰粒和未燃尽碳粒。烟气中的固体颗粒占容积百分比很小，通常计算中略去不计。烟气是由各种气体成分组成的混合物，烟气中包含的气体成分如下：⑴=1且完全燃烧（燃烧产物中不含可燃物质时），生成的烟气容积称为理论烟气容积，用，此时组成成分为⑵>1且完全燃烧，组成成分为⑶≥1且不完全燃烧，组成成分为§2.2燃料燃烧计算锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers但从碳的燃料反应方程式可以看到，无论燃烧后全部生成或者和同时存在，碳的燃烧产物的总容积是不变的，对1kg燃料而言完全燃烧不完全燃烧所以如果不完全燃烧只有CO，那么不论燃烧完全与否，烟气中碳的燃烧产物的总容积是不变的。所以在一般设计锅炉时，是根据>1且完全燃烧来计算烟气容积的，为便于理解，先，之后再考虑>1和带入水分问题§2.2燃料燃烧计算锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§2.2燃料燃烧计算1、理论容积

1kg燃料中碳完全燃烧生成的容积为2、容积通常用表示和容积之和，即3、理论氮气容积理论烟气容积中氮气有两个来源，一是理论空气量所含的氮，二是燃烧时燃料本身释放出的氮锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§2.2燃料燃烧计算4、理论水蒸汽容积来源于四个方面：（1）燃料中氢完全燃烧生成的水蒸汽，其容积为（2）燃料中水分蒸发形成的小蒸汽，其容积为（3）随同理论空气量带入的小蒸汽。其容积为（4）燃用液体燃料时，如果采用蒸汽物化燃油，燃烧后雾化蒸汽就成为烟气中小蒸汽的一部分。其数值为因此，理论水蒸气容积为锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers

理论干烟气量（二）实际烟气容积的计算(α>1)——含有过量O2

锅炉中实际的燃烧过程是在过量空气系数α>1的条件下进行的，此时除外还增加了过量空气（α-1）和随这部分过量空气带来的水蒸汽实际烟气容积实际干烟气容积（扣除水蒸汽容积）§2.2燃料燃烧计算锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§2.2燃料燃烧计算1、质量燃烧生成的烟气量也可以用质量来表示。燃烧生成的烟气质量应该包括三部分：其一是燃烧后燃料本身转变为烟气的质量；第二部分为雾化燃油消耗的蒸汽量；第三部分为1kg燃料燃烧时消耗的湿空气的质量则烟气的质量为

2、容积份额、分压力三原子气体的容积份额：，水蒸汽的容积份额：，锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers3、飞灰浓度（kg/kg）定义：指每kg烟气中的飞灰质量，即

——烟气携带出炉膛的飞灰占总灰分的质量份额，称飞灰份额。不同型式的炉子取值不同固排煤粉炉0.95；液排煤粉炉0.7~0.85

链条炉0.2；循环流化床0.2~0.5afh只有当燃料中灰分很大时，才需加以考虑，即：

§2.2燃料燃烧计算锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§2.3烟气分析方法一、烟气分析（一）烟气分析的目的上面介绍了根据燃料燃烧反应来计算烟气容积的方法。计算是以给定α和完全燃烧为条件的。因此它在设计锅炉时应用。对于正在运行的锅炉，实际的α往往与设计值有差异。而燃料的燃烧往往也是不完全的。这些都将影响烟气容积的变化。为了较准确的估计锅炉运行时的烟气容积，可借助烟气分析求出，根据烟气分析不仅可以确定锅炉运行时的烟气容积，而且还可确定α、及CO含量等数据。进而了解燃烧工况，以便对燃烧进行调整和对燃烧设备进行改进，如测量可知炉膛的空气供给量；可确定；测量CO、等可燃气体成分，可求得等等。烟气分析的方法很多，有化学吸附法，电气测量法，红外吸收法及色谱分析法等，以下简单介绍发电厂较为普遍使用的奥氏烟气分析仪的工作原理。锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§2.3烟气分析方法

（二）奥氏烟气分析仪

分析仪的原理是利用选择性吸收方法来定烟气中各气体成分的含量。方法：选择性吸收就是用某种化学吸收剂和烟气接触，选择吸收烟气中的某种气体成分，根据其容积的减少，即可确定其容积含量百分数。结构如图：

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boilers§2.3烟气分析方法1-放KOH或NaOH溶液吸收RO2，(%)2-焦性没食子酸的苛性钾溶液吸收O2及RO2，（%）

3-氯化亚铜的氨溶液吸收CO及O2,(%通过在等温等压条件下，对送入一定量烟气容积（100ml)在逐个瓶中被吸收减量的测定，来得到该气体的容积百分数。由于均已测出，也由下式求出锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§2.3烟气分析方法操作步骤为：抽取烟气经U形管过滤器8,除去其中的灰和杂质，进入量管10，用平衡瓶11量得烟气量为100ml，关闭进口三通旋塞9.然后将烟气依次进入三个吸收瓶1-3，在每个瓶进行吸收时，要将烟气多次反复进出吸收瓶，以便充分吸收。由于后二瓶的吸收剂有双重吸收功能，故操作时必须按1、2、3瓶的次序依次进行，不可颠倒。

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boilers§2.3烟气分析方法需说明一点：不论吸进烟气分析仪中的烟气是干烟气还是湿烟气，其分析结果均是干烟气成分的容积含量百分数。这是因为干烟气或者湿烟气在吸入分析仪后，在量管中一直和水接触，水蒸汽趋于饱和。在定P、t下饱和气体中所含水蒸汽的容积百分比是定值，即水蒸汽和干烟气的容积比例是一定的。在某种气体成分被吸收时，所饱和的水蒸汽也成比例地凝出。这样，量管上可以读取的就是干烟气各组成成分的容积百分数锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers§2.3烟气分析方法以和来表示各组分在烟气中所占容积百分数，则干烟气的组成可表示为其中锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers（一）根据烟气分析结果计算烟气容积，根据这些成分在干烟气中所占的容积百分数含量的表达式相加，即§2.3烟气分析方法二、运行时烟气容积和一氧化碳含量的计算

对于运行中的锅炉，可根据烟气分析结果计算烟气容积和一氧化碳含量.锅炉原理boilers（二）烟气中CO含量的计算1）燃料特性系数——只与燃料的可燃成分有关，与燃料的水分、灰分无关，也不随收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基等而变化。对于一定的燃料，β为一定值。

§2.3烟气分析方法锅炉原理。Ppt2009.3

如忽略燃料的Nar和Sar，则可简化为锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers3）CO含量的计算为了了解炉内不完全燃烧程度，以便进行燃烧调整，就需要知道CO含量。现代锅炉组烟气中CO含量一般很少，利用奥氏烟气分析仪很难准确测出CO的含量。为此可根据烟气分析数据和用式计算。即§2.3烟气分析方法2）不完全燃烧方程式

（不完全燃烧产物只有CO时)。不完全燃烧方程式反映了当燃料不完全燃烧时烟气中RO2,O2和CO三者之间存在一定的关系。知道其中任何两个的含量，即可求出另一个含量。锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers（三）完全燃烧方程式及RO2最大值在α>1且完全燃烧时，CO=0.可得完全燃烧方程式在燃料β值一定时，无论α为何值，干烟气组成的测量应满足上式，如不满足则说明烟气分析不准确，或者碳未燃尽，或者有CO存在。在β一定时，由上式知RO2值是随着烟气中O2的大小而变化。而O2又随着α变化。在锅炉运行中，如发现RO2值过小，这就意味着供应的空气量过多，或者炉墙、烟道漏风过大。若在α=1的情况下完全燃烧，即O2=0，CO=0，则趋近RO2

由此可见，只取决于燃料性质。随着燃料成分的不同，值也不同，因而值也不同§2.3烟气分析方法锅炉原理锅炉原理。Ppt2009.3

boilers（四）运行时α和△α的计算

α计算直接影响炉内燃烧的好坏及热损失的大小，所以运行中必须随时了解炉膛出口及烟道各处的过量空气系数是十分重要的。对于运行中的锅炉，过量空气系数根据烟气分析结果。1、过量空气系数计算

不完全燃烧时，0.8是燃料本身释放出来的氮容积，一般很小，可忽略不计，则

由燃烧化学反应关系可知，C不完全燃烧生成的CO比完全燃烧生成CO2少消耗的氧容量相当于0.5CO容积，当燃料燃烧生成的干烟气中的