第4课上锅炉燃料与特性

锅炉燃料与特性2011年7月煤的主要成分

煤的着火及燃烧特性煤的分类燃煤的结渣和沾污特性煤质煤种变化对锅炉运行的影响我厂2010年燃煤分析煤的元素分析成分煤的工业分析成分煤的分析基准发热量折算成分和标准煤煤的元素分析成分煤的元素分析成分即煤的化学组成成分。碳C氢H氧O氮N硫S水分M灰分A-ash通常煤中含碳量占可燃物的50-90%两种形式存在：挥发份、固定碳1kg碳完全燃烧可放出32866KJ的热量。两种形式存在：水、挥发份1kg氢完全燃烧时（生成水蒸汽）约放出119743KJ的热量煤中有害成分，使发热量降低地质年代越短，含氧量越高煤中含氮量0.5-2%有害成分：燃烧生成NOX两种形式存在：有机硫、无机硫危害：污染、腐蚀堵灰、可磨性差外水、内水危害：降低效率、堵煤、制粉困难煤中含有不能燃烧的矿物杂质，它们在煤完全燃烧后形成灰分与煤中成分不同：失去晶水、氧化、裂解危害：热值降低、效率降低、磨损、积灰、污染煤的工业分析成分工业分析方法：采用按规定条件将煤样干燥、加热和燃烧的办法原煤样45～50℃烘箱中；烟煤和无烟煤2h，褐煤3h。取出在室温下放置8h以上，使达到空气干燥状态。

105±5℃烘箱中；1h900±10℃，隔绝空气加热10分钟挥发分灰分815±10℃，通风灼烧45分钟固定碳外水内水煤的分析基准为确切反映煤的特性，不但要知道煤的成分，还应知道分析煤成分时煤所处的状态挥发分固定碳收到基外水空气干燥基内水干燥基灰分干燥无灰基干燥无灰基成分来表明煤的燃烧特特性和划分煤的种类

不同基准下标：MarVadVdVdafFCdaf发热量发热量—单位质量的煤完成燃料时所放出的热量。单位是KJ/kg，用符号Q表示。高位发热量—1kg燃料完全燃烧时放出的全部热量。Qgr低位发热量—从高位发热量中扣除烟气中水蒸气汽化潜热。Qnet折算成分和标准煤煤种甲：Sar=1.6%Qnet=3000kcal/kgB=200t/h（300MW）煤种乙：Sar=2.4%Qnet=5000kcal/kgB=120t/h（300MW）折算成分—就是每送入锅炉4182KJ/kg热量（即1000kcal/kg）所带入锅炉的水分、灰分和硫分。折算水分：Mar.xs=4182×%折算灰分：Aar,xs=4182×%折算硫分：Sar,xs=4182×Sar/%标准煤—规定把=29270KJ/kg的煤叫标准煤。Bbx=B×/29270kg/h煤的主要成分

煤的着火及燃烧特性煤的分类燃煤的结渣和沾污特性煤质煤种变化对锅炉运行的影响我厂2010年燃煤分析影响煤粉气流着火的因素燃煤的燃烧特性煤的热分解机理影响煤粉气流着火的因素一、燃料的性质1、挥发分Vdaf着火温度着火时间着火距离2、水分着火热烟气温度3、灰分4、煤粉细度反应表面积升温速度挥发分析出速度二、炉内散热条件敷设卫燃带危害：结渣三、煤粉气流的初温提高初温减少着火热的需求热风送粉；乏气送粉四、一次风量和一次风速风量大，着火热需求大；风量小，卷吸差风速高，脱火；风速低，回火五、燃烧器结构特性一、二次风混合时间要合适燃烧器尺寸宜小六、锅炉负荷负荷低，焰温低调峰深度：200MW-40%,300MW-50%,600MW-60%着火条件直吹式中间储仓式煤粉气流初温乏气送粉80-100℃热风送粉约200℃一次风量风煤比1.5一次风量15.9%风煤比1.0一次风量9%不同制粉系统煤粉着火条件比较结论：中间储仓式制粉系统更适宜于燃用贫煤直吹式制粉系统适宜于燃用烟煤燃煤的燃烧特性一、碳氢比C/H——元素分析碳氢比高，着火难，燃尽难二、燃料比FC/Vdaf——工业分析燃料比高，着火难，燃尽难三、反应指数T15是指煤样在氧气流中加热，使其温升速度达到15℃/min时所需要的加热温度。反应指数比挥发分含量，更能准确地判断煤的燃烧性能。煤的热分解机理当煤粒被加热到超过一定温度后，即进入热分解阶段，放出挥发分并形成焦炭。105℃之前：主要是水分200-300℃：结合水300-550℃：大量焦油和气体析出，形成半焦500-750℃：半焦开始热解，含氢较多的气体开始析出750～1000℃：半焦继续热解并析出少量含氢为主的气体，形成焦炭煤的主要成分

煤的着火及燃烧特性煤的分类燃煤的结渣和沾污特性煤质煤种变化对锅炉运行的影响我厂2010年燃煤分析发电用煤分类标准常用动力煤特性发电用煤分类标准无烟煤贫煤贫瘦煤瘦煤焦煤肥煤1/3焦煤气肥煤肥煤精煤洗煤中煤煤泥矸石一、分类参数GB5751-86《中国煤炭分类标准》按煤的煤化程度和工艺性能进行分类。煤是由植物经过物理和化学的演变和沉积而成的，棕色或黑色的可燃性固体。煤中有用的成分为碳，碳含量越高表示煤化程度越高，越“煤化”。工业应用的特点：粘结性胶质层厚度奥亚膨胀度透光性采用煤的煤化程度来区分无烟煤、烟煤、褐煤。无烟煤的煤化程度参数采用干燥无灰基挥发分和干燥无灰基氢含量作为指标，以此来区分无烟煤的小类。干燥无灰基：以无水无灰状态的煤为基准来表示煤中各组分的百分比。Vdaf-(DryAshFree)挥发分：是煤加热的产物。测定挥发分的标准是，将煤样放入高温炉内，在900±10℃温度下，隔绝空气加热7分钟，待其中的有机物质和部分矿物质热解成为气体逸出，以失去的重量占煤样重量的百分比，减去煤样的水分后，即为挥发分。采用两个参数来确定烟煤的类别，一个是表征烟煤煤化程度的参数，另一个是表征烟煤粘结性的参数。烟煤煤化程度的参数选用干燥无灰基挥发分作为指标，根据粘结性的大小不同选用粘结指数、胶质层最大厚度（或奥亚膨胀度）作为指标，来区分烟煤中的类别。煤的粘结性：粉碎后的煤在隔绝空气情况下加热到一定温度时，进行热分解，煤的颗粒相互粘结成焦块的性质。粘结指数表征在规定条件下烟煤在加热后粘结专用无烟煤的能力。胶质层最大厚度：烟煤在加热到一定温度后，所形成的胶质层最大厚度是烟煤胶质层指数测定中利用探针测出的胶质体上、下层面差的最大值，用符号Y表示。它是煤炭分类的重要标准之一，动力煤胶质层厚度大的，容易结焦。奥亚膨胀度：由奥迪勃斯和亚尼二人提出的，以膨胀度（b）和收缩度（a）等参数表征烟煤膨胀性和粘结性的指数。褐煤煤化程度的参数，采用透光率作为指标，用以区分褐煤和烟煤，以及褐煤中划分小类。并采用恒温无灰基高位发热量为辅来区分烟煤和褐煤。二、煤类的划分和编码种类煤用两位阿拉伯数码表示：十位数系按煤的挥发分分组：无烟煤为0烟煤为1～4（1:Vr>10-20；2:Vr>20-28；3:Vr>28-37；4:Vr>37%）褐煤为5个位数：无烟煤类为1～3，表示煤化程度烟煤类为1～6，表示粘结性褐煤类为1～2，表示煤化程度。煤炭分类总表类别符号数码分类指标Vr(%)PM(%)无烟煤WY01,02,03≤10烟煤YM11,12,13,14,15,1621,22,23,24,25,2631,32,33,34,35,3641,42,43,44,45,46＞10褐煤HM51,52＞37≤501、凡Vr>37.0%、G≤5，再用透光率PM来区分烟煤和褐煤；2、凡Vr>37.0%、PM>50%者，为烟煤，PM>30%～50%的煤，如恒湿无灰基高位发热量大于24MJ/kg（5700cal/g），则划为长焰煤。无烟煤的分类类别符号数码分类指标Vr(%)Hr(%)无烟煤一号WY1010～3.50～2.0无烟煤二号WY202>3.5～6.5>2.0～3.0无烟煤三号WY303>6.5～10.0>3.0 在已确定无烟煤小类的生产矿、厂的日常工作、可以只按Vr分类；在地质勘探工作中，为新区确定小类或生产矿、厂和其他单位需要重新核定小类时，应同时测定Vr和Hr，按上表分小类。 如两种结果有矛盾，以按Hr划小类的结果为准。

烟煤的分类几个分类原则：当烟煤的粘结指数测值G小于或等于85时，用干燥无灰基挥发分Vr和粘结指数G来划分煤类。当粘结指数测值G大于85时，则用干燥无灰基挥发分Vr和胶质层最大厚度Y，或用干燥无灰基挥发Vr和奥亚膨胀度b来划分煤类。当G>85时，用Y和b并列作为分类指标。当Vr≤28.0%时，b暂定为150%;Vr>28.0%时，b暂定为220%。当b值和Y值矛盾时，以Y值为准来划分煤类。分类用的煤样，如原煤灰分小于或等于10%者，不需减灰。灰分大于10%的煤样，需按GB474-83的煤样制备方法，用氯化锌重液减灰后再分类。褐煤的分类类别符号数码分类指标PM（%）QGW(MJ/KG)褐煤一号HM1510-30褐煤二号HM252>30-50≤24 对Vr>37.0%、PM>30%～50%的煤，再测恒温无灰基高位发热量,大于24MJ/KG的则为长焰煤常用动力煤特性一、无烟煤1、煤化程度最深的煤类，即含碳量最高；2、挥发分含量低（在10%以下）；3、不易点燃，燃烧缓慢，燃烧时没有烟，只有很短的蓝色火焰；4、呈黑色而有金属光泽；5、杂质少而发热量高；6、无结焦性；7、重度较大，质硬不易研磨。二、贫煤1、碳化程度较高；2、挥发分含量较低（约为10～20%），不易点燃；3、火焰较短，焦结性差；4、发热量介于无烟煤与一般烟煤之间。三、烟煤1、碳化程度次于无烟煤，高于褐煤；2、挥发分含量范围较广（约为20～40%）；3、大部分烟煤都容易点燃，火焰长4、烟煤的最大特点是具有粘结性，这是其它固体燃料所没有的；5、外表呈灰黑色，有光泽，质较松；6、有的焦结性强；7、发热量高低不一，一般比无烟煤低。四、褐煤1、形成年限较短，碳化程度低；2、外观呈棕褐色，无光泽，质软易碎；3、挥发分可达40%或更高；4、挥发物开始析出温度低，容易着火；5、吸水能力强，含水分高，多数情况下其总水分均大于20%；6、褐煤的含碳量低，杂质多，故通常发热量低。五、低质煤单独燃用有困难，或燃烧不稳定，或燃烧经济性较差，或煤中有害杂质含量较高（燃烧后有可能造成较大的环境污染等）的煤，统称为低质煤（或劣质煤）。1、低发热量煤2、超高灰分煤3、超高水分煤4、高硫煤5、易结渣煤6、超低挥发分煤煤的主要成分

煤的着火及燃烧特性煤的分类燃煤的结渣和沾污特性煤质煤种变化对锅炉运行的影响我厂2010年燃煤分析灰的熔化性燃煤的结渣机理煤灰的结渣和积灰特性煤灰结渣性的常规判别标准灰的熔化性一、灰分的测定称取一定量的空气干燥煤样，放入马弗炉中，以一定速度加热到815±10℃，灰化并灼烧到质量恒定，以残留物的质量占煤样质量的百分数作为灰分产率。Aad=(m1/m)×100%式中Aad：空气干燥煤样（分析基）的灰分产率（%）m1：残留的质量（g）m：煤样的重量（g）二、灰的性质：黏附性，磨蚀性，亲水性

三、灰的成分二氧化硅三氧化二铝三氧化二铁（氧化亚铁）氧化钙氧化镁、氧化钠、氧化钾、氧化钛等其中：酸性成分（二氧化硅、三氧化二铝、氧化钛）越多，有利于灰熔点提高；碱性成分（）四、灰的熔化性灰是由很多成分组成的复杂的混合物灰的熔化温度不是一个点，而是一个区间常用三个温度参数来表征灰的熔化性：变形温度DT（T1）软化温度ST（T2）熔化温度FT（T3）五、灰熔点的测量：角锥法和柱体法

三角锥形法测灰熔点—即将灰分制成三角锥形，置于高温炉内加热，观察形状变化温度点：变形温度DT（T1）：锥顶尖端复圆或椎体开始倾斜；软化温度ST（T2）：锥尖变曲或锥体变成球形；熔化温度FT（T3）：看不到明显形状，平铺于锥托之上。燃煤的结渣机理一、定义结渣是指受热面上熔化了的灰沉积物的积聚；若渣粒以液体或半液体粘附受热面管壁或炉墙上,将形成一层紧密的灰渣层，即为结渣。多发生在锅炉内辐射受热面上：燃烧器区域水冷壁、前屏过热器二、影响结渣的因素1、燃煤灰分特性1）用灰软化温度（ST）判断结渣特性ST>1350℃，一般不会发生结渣ST<1350℃，可能发生结渣ST<1200℃，易结渣2）影响煤灰熔融性的因素是煤灰的化学组成和煤灰周围高温介质的特性。煤灰的化学组成：酸性氧化物(SiO2，Al2O3，TiO2)多，熔化温度高；碱性氧化物(Fe2O3，CaO，MgO·Na2O，K2O)多，熔化温度低高温介质的特性：煤灰周围高温烟气呈氧化性气氛，铁呈Fe2O3，熔点高；在弱还原性介质中，铁呈FeO状态，导致炉内结渣2、炉内空气动力特性1）火焰中心偏斜，煤粉火炬贴壁冲墙，造成燃烧器区域一次风射流触及到的部位水冷壁结渣；2）粗煤粉或高浓度煤粉流的火焰在射流附近的水冷壁区域形成还原性气氛，导致FeO的存在，灰熔点可能下降100-300℃，造成附近水冷壁结渣。对策：1）各燃烧器风粉均匀，防止气流贴壁冲墙，注意燃烧调整保持火焰中心的适当位置；2）采用合适的过量空气系数避免产生还原性气氛。3、炉膛的设计特性炉膛容积热强度、断面热强度过大，水冷壁附近容易结渣；断面热强度过小，可能因为炉膛断面大、高度不够，炉膛出口烟气能量释放不够，前屏部位容易结渣4、锅炉运行负荷负荷升高，炉温升高，结渣可能性增加。三、结渣的危害1、受热面结渣，结渣部位吸热量减少，可能会导致蒸汽超温或低温，且沿烟道烟气温度直至排烟温度一致上升，锅炉经济性、管材安全性下降；2、可能因管材超温需控制锅炉负荷，导致经济损失；3、燃烧器喷口结渣，则直接影响气流的正常流动状态和炉内燃烧过程，燃烧安全受影响；4、水冷壁结渣不对称，对自然循环锅炉的水循环安全性和强制循环锅炉水冷壁的热偏差带来不利影响；5、炉膛出口前屏等位置结渣，带来烟道阻力，造成两侧蒸汽温度偏差；6、炉膛上部积结的渣块掉落时，还可能砸坏冷灰斗的水冷壁，甚至堵塞排渣口而使锅炉无法继续进行。煤灰的结渣和积灰特性在煤灰锅炉的燃烧过程中，炉内灰沉积一般可分为结渣和沾污（积灰）两种类型。结渣是指软化或熔融的灰粒碰撞在水冷壁和主要受热面上生成的熔渣层；沾污则指煤灰中挥发物质在受热面表面凝结并继续粘结灰粒形成的沉积灰层。利用煤灰的常规分析指标，如灰的化学成分、烧结、熔融和粘度特性构成结渣和积灰的判别准则是非常重要的。煤灰结渣性的常规判别准则

煤灰成分结渣指数碱酸比

当B/A=0.4～0.7时，为结渣煤； 当B/A=0.1～0.4时，为轻微结渣煤； 当B/A＜0.1时，为不结渣煤。*从防止结渣要求来看，则B/A＜0.5为宜

煤灰沾污性的常规判别准则

煤灰成分沾污指数一般灰中的钠、钙的影响较大；硅和铁也有一定影响；而铝通常是减轻沾污的。 1、煤的含氯量作为判别沾污程度的指标 2、用煤灰中钠含量作为沾污判别指标煤的主要成分

煤的着火及燃烧特性煤的分类燃煤的结渣和沾污特性煤质煤种变化对锅炉运行的影响我厂2010年燃煤分析挥发分的影响水分的影响灰分的影响硫分的影响挥发分的影响1、着火燃烧稳定：挥发分高的煤，其挥发分析出温度低、着火温度低，很容易着火燃烧；挥发分着火后对燃烧的未挥发部分进行强烈加热，可使它迅速着火燃烧。2、燃尽好：挥发分析出后，燃料会变得比较松散，孔隙较多，增加了燃料的燃烧面积，加速了燃烧过程。所以煤的着火特性主要取决于挥发分的含量。

水分的影响概念：1、内水：内在水分或固有水分，即在大气状态下风干后的煤所保持的吸附水分，即燃煤分子中以化学力吸附在煤内部小毛细管中的水分。2、外水：外在水分，即燃煤表面及颗粒之间所保持的水分，它随外界环境而有较大的变动。3、全水：内水和外水之和。害：1、使燃烧温度下降：在燃烧过程中，煤中的水分吸热而汽化并过热；炉膛温度的降低，不但会使燃烧不稳定，而且还影响煤的燃尽程度，从而影响锅炉的安全性和经济性。2、使锅炉的烟气量增加：不但增加了排烟的热损失，而且还增加了引风机的耗电量。3、流动性逐渐恶化：会使煤仓、输煤管道及给煤机粘结、堵塞。利：1、火焰中含有水蒸汽对煤粉炉的悬浮燃烧是一种有效的催化剂；2、水蒸汽分子可以加速煤粉焦炭残骸的气化和燃烧；3、水蒸汽还可以提高火焰黑度，增加辐射放热强度。灰分的影响害：1、着火、燃烧不稳定：着火时间推迟、火焰传播速度减慢、燃烧温度下降；2、燃尽变差；3、灰渣物理热损失也成正比地增加；4、结渣和沾污；5、磨损。硫分的影响害：1、大气污染；2、电厂能耗增加、成本上升；3、低温受热面腐蚀、堵灰；4、除灰冬季输灰不畅；我厂入厂煤露点一般在110℃正负10℃之间，部分计算结果：七星公司指标名称单位数值燃料应用基发热量（Qnet.ar.v)kj/kg18545.00燃料应用基硫份（Sar)%5.42燃料应用基灰分（Aar）%36.25烟气露点（t）℃118.39低温酸腐蚀和堵灰：1、当煤的含硫量小于1.5％时