锅炉燃料及燃烧设备

锅炉燃料及燃烧设备第一节煤的成分及主要特性一、煤的组成特性1、煤的元素分析碳、氢、氧、氮、硫可燃质2、煤的工业分析水分、挥发分、固定碳、灰分第2页,共44页，2024年2月25日，星期天3、煤的成分计算基准收到基

Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%空气干燥基

Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%第3页,共44页，2024年2月25日，星期天干燥基

Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%干燥无灰基

Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%第4页,共44页，2024年2月25日，星期天4、煤的计算基准的换算

x=Kx0第5页,共44页，2024年2月25日，星期天二、煤的发热量1、定义弹筒发热量高位发热量低位发热量第6页,共44页，2024年2月25日，星期天2、换算3、以收到基低位发热量为基准的其他概念（1）标准煤（2）折算成分

折算水分折算灰分折算硫分第7页,共44页，2024年2月25日，星期天三、煤灰的结渣和积灰特性1、灰的性质变形温度DT软化温度ST流动温度FT

短渣长渣第8页,共44页，2024年2月25日，星期天2.煤的粘结性和结焦性煤的粘结性是指煤在隔绝空气受热后能否粘结其本身或惰性物质(即无粘结能力的物质)或焦块的性质；煤的结焦性是指煤粒在隔绝空气受热后能否生成优质焦炭(即焦炭的强度和块度符合冶金焦的要求)的性质。第9页,共44页，2024年2月25日，星期天3.煤的耐热性煤块在加热时保持原有粒度的性能。4.反应性和可燃性反应性指煤的反应能力,也就是燃料中的碳与二氧化碳及水蒸汽进行还原反应的能力。可燃性指燃料中的碳与氧发生氧化反应的速度，即燃烧速度。5．煤的可磨性煤研磨成粉的难易程度。

第10页,共44页，2024年2月25日，星期天第二节液体燃料的性质1．粘度流体本身阻滞其质点相对滑动的性质称为流体的粘性。2．凝固点燃油由液态凝成固态时的温度叫凝固点。3．闪点、燃点和自燃点当油面上的油气达到一定浓度时，如有火源，则会发出短暂的闪光，此时的油温叫该油的闪点。当油面上的油气与空气的混合物遇明火能着火连续燃烧，持续时间不少于5s时，此时的最低油温为其燃点。4．相对密度将20℃时油品与4℃时的同体积水的质量比，作为油品的标准相对密度。第11页,共44页，2024年2月25日，星期天5．硫分6．爆炸性当燃油蒸气在与空气的混合物中的含量(体积分数)达到某个范围时，遇到明火就会爆炸，这个含量范围就是该燃油的爆炸范围，其最小含量值和最大含量值分别称为爆炸下限和爆炸上限。7．静电特性油是不良导体，它与空气、钢铁、布等摩擦容易产生静电。电荷在油面上积聚能产生很高的电压。一旦放电，就会产生火花，使油发生燃烧甚至爆炸。8．灰分燃油中灰分很少，但含有钒、钠、钾、钙等元素的化合物。钒和钠在燃烧过程中生成钒酸钠，其熔点约为600℃，在壁温高于610℃的过热器受热面上，会生成对各种钢有腐蚀作用的液膜，造成高温腐蚀。9．残碳把重油在隔离动空气的条件下加热时，蒸发出油蒸气后所剩下的一些固体碳素。10．掺混性把不同来源的重油掺混使用时，有时会出现沥青、含蜡物质等固体沉淀物或胶状半凝固体，这样就会造成输送管路的堵塞和停产等严重生产事故。第12页,共44页，2024年2月25日，星期天一、煤的燃烧特性

1.煤的常规特性及对锅炉工作的影响挥发分的影响水分的影响灰分的影响灰渣熔融性的影响硫分的影响第三节煤的着火及燃烧特性第13页,共44页，2024年2月25日，星期天2.碳氢比C/H表示煤的燃烧难易程度3.燃料比FC/Vdaf表示燃煤着火和燃烧的难易程度4.反应指数T15

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。很显然，煤的反应指数愈大，表明这种煤越难着火和燃烧。第14页,共44页，2024年2月25日，星期天5.燃烧分布曲线(煤样的燃烧速度随温度变化的关系)第15页,共44页，2024年2月25日，星期天6.热解曲线第16页,共44页，2024年2月25日，星期天7.煤的燃尽率曲线(煤燃烧的快慢和燃尽的时间)燃尽率%时间，min第17页,共44页，2024年2月25日，星期天二、煤的着火和燃尽指标1．着火稳燃性指标着火稳燃性指标用燃料着火稳定性指数Rw来代表，其计算公式如下

Rs＝560/Ti+650/T1max+0.27W1max式中Ti—着火温度，℃T1max—最大失重速度时对应的温度，℃W1max—最大失重速度，mg/min第18页,共44页，2024年2月25日，星期天着火稳燃划分界限Rs<4.04.0～4.654.65～5.05.0～5.7>5.7等级极难难中等易极易燃烬划分界限Rf<2.52.5～3.03.0～4.44.4～5.7>5.7等级极难难中等易极易第19页,共44页，2024年2月25日，星期天2．燃烬指标燃烬指标用燃烬特性综合判别指数Rf来代表,如下：

N＝0.55G2+0.0043T2max+0.14τ98+0.27τ98’–3.7

Rf=1/N

式中τ98，τ98’—煤和煤焦烧掉98%时所需时间，min；T2max—难燃峰最大反应速度时对应的温度，℃；G2—难燃峰下烧掉的燃料量，mg。第20页,共44页，2024年2月25日，星期天三、煤粉气流着火和燃烧1.煤粉燃烧的特点煤粒的燃烧一般分为四个阶段：1）预热、干燥(吸热)2）挥发分析出(热解)，并着火3）燃烧(挥发分、焦炭)4）燃尽(残余焦炭灰渣)而煤粉的燃烧，四个阶段往往交错进行，挥发分析出几乎延续到煤粉燃烧的最后阶段，甚至是更小的粒子先着火第21页,共44页，2024年2月25日，星期天2、煤粉气流着火和熄火的热力条件1)、着火：由缓慢的氧化状态转变到反应能自动加速到高速燃烧状态的瞬间过程，此时反应系统的温度为着火温度2)、着(熄)火条件分析：以燃烧室内煤粉、空气混合物的燃烧为对象燃烧时的放热量Q1根据有关化学反应速度的原理：化学反应速度Q1T第22页,共44页，2024年2月25日，星期天向周围介质散热量Q2考虑一个综合了辐射、对流的换热过程Q2TTb3)不同热力条件下，Q1与Q2的关系第23页,共44页，2024年2月25日，星期天①当壁面温度较低时：会达到一个稳定的放热、散热平衡点

交点1：所以：低温下，只会缓慢氧化，不会着火②当壁温提高到一定值，会交于2、3两点。反应初期，向2点靠近；达到2点(不稳定)后只要稍加提高系统温度，反应将自动加速而转变到高速燃烧状态(着火)，最后稳定于高温燃烧状态3。2点对应温度即着火温度Tzh着火热力条件：在一定的放热、散热下，只要系统温度大于着火温度，燃烧反应会自动加速进行③对于高温燃烧下的反应，若散热加大（斜率）到一定程度，交于4、5点，系统温度随之下降达到不稳定的4点，只要温度稍微下降，反应温度会急剧自动下降，直到5点（缓慢氧化状态）稳定。4点对应温度即熄火温度Txh熄火热力条件：在一定的放热、散热下，只要系统温度小于熄火温度，燃烧反应即会自动中断第24页,共44页，2024年2月25日，星期天3.影响煤粉气流着火的主要因素着火太早烧喷口，附近结渣

着火推迟炉膛出口处受热面(??)的结渣

汽温升高

q4

增大℃炉膛出口烟温低于灰的变形温度50-100℃第25页,共44页，2024年2月25日，星期天1)、燃料性质

VdafMarAdRx2)、散热条件：无烟煤卫燃带(结渣)3)、煤粉气流初温：无烟煤热风送粉第26页,共44页，2024年2月25日，星期天4)、一次风量和风速太大太小均不合适，应控制在一定范围内

5)、燃烧器的特性：一、二次风的混合情况：低挥发分煤，适当推迟6)、锅炉负荷负荷降低时，散热量相对增加，使散热曲线向左移限制了煤粉炉不投油稳燃的范围新型低负荷稳燃燃烧器循环流化床锅炉调节范围大第27页,共44页，2024年2月25日，星期天4.燃烧完全的条件经济（q3、q4最小）燃烧效率安全（不结渣、不出现膜态沸腾)）1)、最佳的炉膛出口过量空气系数使q2＋q3＋q4之和最小

q2＋q3＋q4

q2q4

q3

q

第28页,共44页，2024年2月25日，星期天2)、适当高的炉温：不产生水冷壁结渣和膜态沸腾根据煤种，采用适当的炉膛截面热负荷3)、有足够的燃烧时间主要取决于炉膛容积、炉膛截面积、炉膛高度及烟气在炉内的流动速度，即与炉膛容积热负荷、炉膛截面热负荷有关，在锅炉设计时要适当选取，在运行中不要超负荷运行。

不同煤种

不同的炉膛形状(瘦、胖)4)、空气和煤粉的良好挠动和混合燃烧器的结构特性第29页,共44页，2024年2月25日，星期天第四节燃煤的结渣和粘污特性一、燃煤的结渣机理1.定义 结渣是指受热面上熔化了的灰沉积物的积聚，它与因受各种力作用迁移到壁面上的某些灰粒的灰分，熔融温度，粘度及壁面温度有关，多发生在锅炉内辐射受热面上。第30页,共44页，2024年2月25日，星期天2、影响结渣的因素煤灰的化学组成煤灰周围高温介质的性质炉膛的设计特性锅炉的运行负荷第31页,共44页，2024年2月25日，星期天3、结渣的危害影响传热，火焰中心上移，出口烟温升高，为满足出力而加煤促进结渣出口烟温升高出口汽温偏高，过热器管壁超温炉内温度场的不均超温爆管高温腐蚀管壁变薄爆管排烟热损失，经济性降低第32页,共44页，2024年2月25日，星期天二、煤灰的结渣和粘污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。第33页,共44页，2024年2月25日，星期天（一）煤灰结渣性的常规判定准则

1.煤灰成分结渣指数

结渣是固体燃料在燃烧放热、传热和运动过程中发生的，它不仅与煤灰的熔化特性、存在气氛有关，还与煤灰本身的物理化学特性有关。目前国内、外判定结渣的指标除ST之外，主要还有下列几项。第34页,共44页，2024年2月25日，星期天(1)碱酸比B／A

碱酸比反映了灰分中所含各种金属氧化物在燃烧过程中化合和形成低熔点盐的倾向。碱酸比越高，tST越低，煤的结渣倾向越大。第35页,共44页，2024年2月25日，星期天目前国内判定准则分割法判定准则预测结渣情况

B/A<0.4<0.206轻0.4~0.70.206~0.4中>0.7>0.4重按B/A判别结渣范围第36页,共44页，2024年2月25日，星期天（2）硅铝比SiO2／Al2O3

SiO2／Al2O3提高，tST会明显降低，结渣倾向增加。第37页,共44页，2024年2月25日，星期天目前国内判定准则分割法判定准则预测结渣情况

SiO2／Al2O3<1.7<1.87轻2.8~1.72.65~1.87中>2.8>2.65重按硅铝比判别结渣范围第38页,共44页，2024年2月25日，星期天（3）硅比GG=SiO2／(SiO2+CaO+MgO+当量Fe2O3）当量Fe2O3=Fe2O3+1.11FeO+1.43Fe

在SiO2／Al2O3=1~4时，用硅比G判别结渣倾向较准确。第39页,共44页，2024年2月25日，星期天目前国内判定准则分割法判定准则预测结渣情况

G72~80>78.8轻65~7266.1~78.8中50~65<66.1重按硅比判别结渣范围第40页,共44页，2024年2月25日，星期天(4）铁钙比。

煤灰中Fe2O3/CaO的比值称为铁钙比结渣指数，用于表征煤的结渣特性。这是因为铁的化合物熔点不高，在炉内易熔化并形成阻力较小的球状颗粒，在炉内气流作用下容易运动到水冷壁附近而造成结渣。对Fe2O3>（CaO+MgO）的煤，

Fe2O3/CaO<0.3时，为不结渣煤，Fe2O3/CaO=0.3~3.0时为中等结渣煤，Fe2O3/CaO>3.0时为结渣煤。所以铁钙比越大，结渣的可能性也越大。第41页,共44页，2024年2月25日，星期天(5）结渣指标