锅炉原理-第2章燃料

11.定义第一节燃料概述为了取得热量而使之燃烧的工质德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫

锅炉设计：炉型、整体结构与布置锅炉运行：稳定性、结渣、积灰等辅机选型2.重要性第一页，共34页。23.分类第一节燃料概述天然人工固体燃料煤、木柴焦炭、木炭液体燃料原油汽油、煤油气体燃料天然气高炉煤气分类1：物态和获得方法动力燃料工艺燃料分类2：用途第二页，共34页。31.固体燃料生物质原煤页岩煤矸石天然第二节锅炉用燃料煤粉焦炭型煤人工垃圾污泥人工？

天然？

第三页，共34页。42.液体燃料原油天然第二节锅炉用燃料柴油重油人工水煤浆液体？

固体？

燃油锅炉少燃油锅炉少燃油锅炉燃料油点火低负荷稳燃第四页，共34页。53.气体燃料天然气煤层气天然第二节锅炉用燃料高炉煤气焦炉煤气发生炉煤气水煤气液化石油气人工燃气锅炉少燃料气生活点火燃气轮机窑炉还原介质第五页，共34页。6第三节煤的成分碳（C）(有机碳＋游离碳)随煤种变化(50~90%)

，主要发热元素，发热量32.7MJ/kg氢（H）（有机物）含量1~6%，发热量大，发热量120MJ/kg，氧（O）（有机物）含量随煤种变化大（1~40%），助燃氮（N）（有机物）含量0.5~2.5%，几乎不燃，少量生成NOx，有害1.煤的元素分析成分（ultimate，技术分析）不完全燃烧时9282kJ/kg固定碳第六页，共34页。7第三节煤的成分硫（S）(有机硫＋硫铁矿＋硫酸盐)含量不固定（~2%）；有机硫、硫铁矿硫发热量9.0MJ/kg有害（低温腐蚀），灰（A）（金属氧化物、非金属氧化物、盐类）常量元素（>0.5%）：铝、硅、铁、钙少量元素（0.02~0.5%）：钾、镁、钠、钛微量元素（<0.02）：……影响燃烧方式，不利（结渣、积灰→影响传热、磨损）第七页，共34页。8第三节煤的成分水（M）含量随煤种变化很大外在水分（表面水分）：附着、润湿表面和煤粒大孔内在水分：吸附、凝聚煤粒小孔结晶水分：石膏、高岭土影响着火，带走潜热，低温腐蚀第八页，共34页。9第三节煤的成分元素分析的意义◆计算发热量◆燃烧所需空气量◆计算燃烧产物组成可燃元素不可燃元素内部杂质O、N外部杂质M（内、外）、AC、H、S元素分析第九页，共34页。10第三节煤的成分水（M）规定条件下（105~110℃），保持一段时间失去的重量2.煤的工业分析成分（proximate，实用分析）挥发分（V）规定条件（隔绝空气，900℃

），保持一段时间失去的重量组成：可燃（CmHn，H2，CO，H２S）不可燃（O2，CO2，N2）重要指标：煤炭分类、着火与燃烧，含量随煤种变化很大煤的地质年龄，Volatile第十页，共34页。11第三节煤的成分固定碳和灰分（FC＋A）失去水分和挥发分形成的物质→?焦炭焦炭燃烧后失去的重量→固定碳剩余的重量→灰分第十一页，共34页。12第三节煤的成分工业分析的意义◆估算发热量◆煤基本性质可燃成分不可燃成分灰分水分挥发分固定碳工业分析＋焦炭第十二页，共34页。13第三节煤的成分收到基（应用基、工作基）

Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%

3.煤的元素分析成分计算基准（计算条件：4种）空气干燥基（分析基）

Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%

干燥基

Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100

%

干燥无灰基（可燃基）

Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100

%

炉前煤自然干燥去除全部水分去除全部水分灰分第十三页，共34页。14第三节煤的成分4.新旧基准的对比收到基ar，asreceived应用基y空气干燥基ad，airdry分析基f干燥基d，dry干燥基g干燥无灰基daf，dryashfree可燃基r第十四页，共34页。15第三节煤的成分5.各种基准之间的换算原则：质量守恒换算：已知收到基，求干燥无灰基设收到基煤的质量为P，变为干燥无灰基煤的质量为Q，则P（Mar/100＋Aar/100）＝P－QP（Car/100）＝Q（Cdaf/100）Cdaf＝（100/（100－Mar－Aar））Car核算：校核100％第十五页，共34页。16第三节煤的成分6.元素分析和工业分析的关系以及各种基准的关系元素分析工业分析元素分析仪繁科研机构马弗炉加热干燥易电厂第十六页，共34页。17第三节煤的成分7.燃料分析取样：商品煤样采取方法GB475制样：煤样的制备方法GB474分析：煤的元素分析方法GB476

煤的工业分析方法GB/T212煤中全水分的测定方法GB/T211

煤的发热量测定方法GB/T213

煤中全硫的测定方法GB/T214四分法第十七页，共34页。18第四节煤的发热量和灰的熔融性（1）定义单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量。1.煤的发热量（2）高位发热量与低位发热量◆高位发热量：包括烟气中的水蒸汽潜热的发热量

◆低位发热量：不包括……kJ/kg燃料中的氢潜热r＝2500kJ/kg◆换算第十八页，共34页。19第四节煤的发热量和灰的熔融性（3）不同基准发热量间的换算同基准高位和低位发热量间的换算不同基准高位发热量间的换算不同基准低位发热量间的换算Qar，netQdaf，netQar，grQdaf，gr换算系数？同基高低位不同基高位第十九页，共34页。20第四节煤的发热量和灰的熔融性（4）发热量的确定◆实验氧弹量热计

◆计算（估算）kJ/kg按元素成分估算kcal/kg按工业成分估算Vdaf≤10％Vdaf>37％第二十页，共34页。21第四节煤的发热量和灰的熔融性（2）煤的折算成分（对于S、A、M）Mar,red>8%2.与煤发热量有关的概念（1）标准煤发热量为29271kJ/kg（7000kcal/kg）Sar,red>0.2%Aar,red>4%reduced高硫煤高灰煤高水煤1cal=4.1868J国际蒸汽表卡1cal=4.184J热化学卡（与水的比热无关）1cal=4.1855J15℃卡（水14.5~15.5℃）1cal=4.1816J20℃卡第二十一页，共34页。第四节煤的发热量和灰的熔融性实验测定加热观察（1）测定3.灰的熔融性（2）表示3个特征温度t1变形温度（DT）t2软化温度（ST）t3熔化温度（FT）第二十二页，共34页。23第四节煤的发热量和灰的熔融性t2软化温度（ST）大于1350℃小于1200℃难结渣煤易结渣煤氧化气氛还原气氛经验公式计算第二十三页，共34页。24第四节煤的发热量和灰的熔融性成分气氛（3）影响因素碱金属氧化物、铁氧化物↓硅、铝氧化物↑硅氧化物/铝氧化物↑→↓弱还原气氛→↓（Fe2O3还原FeO）◆t2<1200℃液态排渣◆t2-θf”>（50~100℃

）（4）对锅炉的影响◆受热面结渣◆锅炉的经济性、安全性1550℃→1420℃第二十四页，共34页。25第四节煤的发热量和灰的熔融性第二十五页，共34页。26第五节煤的分类1.按原始植物的质料和积聚环境腐植煤（高等植物遗体在沼泽中形成）腐泥煤（低等植物遗体在湖泊等形成）腐植腐泥煤（兼高、低等植物在过度区形成）2.按技术指标分类Vdaf干燥无灰基挥发分

G粘结指数（成焦的耐磨性）Y角质层指数（软化点与固化点距离）P透光率（溶于混合酸某波长透光）第二十六页，共34页。27第五节煤的分类（2）烟煤●

Vdaf≈10~37%，Car≈40~60%，Aar≈7~30%，

Mar≈3~18%

，Qar,net≈20000~30000kJ/kg

●民用、锅炉、气化、炼焦●山西大同、太原古交（1）无烟煤（白煤）●

Vdaf≤10%，Car≈40~95%，Aar≈5~25%，Mar↓

，

Qar,net

≈25000~32500kJ/kg

，着火困难，不结焦●民用、锅炉、合成气、炭素材料●华北、阳泉、潞城、晋城碳化程度高第二十七页，共34页。28第五节煤的分类（3）烟煤（劣质烟煤）●

Vdaf≈20~30

%，Mar和Aar较高，

Qar,net≈11000~12500kJ/kg

●锅炉●太原西山（2）烟煤（贫煤）●

Vdaf≈10~20%，着火困难，不结焦●锅炉、气化●太原西山第二十八页，共34页。29第五节煤的分类（3）褐煤●

Vdaf≥37%，Car≈40~50%，Aar≈6~50%，

Mar≈20~50%

，Qar,net≈10000~21000kJ/kg

●锅炉●东北、西南，储存困难、长距离运输？第二十九页，共34页。30第五节煤的分类（4）泥煤●

Vdaf≈70%，Car↓，Oar≈30%，Aar≈30~50%，

Mar≈40~50%

，Qar,net≈8000~10000kJ/kg

●锅炉●西南江浙第三十页，共34页。31第五节煤的分类（6）煤矸石●

Aar↑，

Qar,net≈

4000~8000kJ/kg

●锅炉劣质燃料●选煤厂●

Vdaf≈70~80%，Aar≈70%，Qar,net≈

6000~11000kJ/kg

●锅炉劣质燃料●东北、广东（5）油页岩第三十一页，共34页。32第五节煤的分类3.电站锅炉用煤分类收到基低位发热量收到基水分干燥基灰分干燥基硫分DTSTFT五大类和十小类参考指标第三十二页，共34页。33第五节煤的分类3.电站锅炉用煤分类大类别小类别分类指标挥发份Vdaf(%)灰分

(%)水分

(%)硫分

(%)发热量Qar,net(MJ/kg)ST(0C)无烟煤超低挥发分煤>6.5～10>21.0贫煤低挥发分煤>10～20>18.5烟煤中挥发分煤>20～27>16.5高挥发分煤>27～37>15.5褐煤超高挥发分煤>37