电厂锅炉燃料

电厂锅炉

设

备及

运

行第二章

火电厂煤粉锅炉燃料¡

第一节燃煤的成分及其性质¡

第二节煤的特性¡

第三节煤的分类¡

第四节液体和气体燃料第一节燃煤的成分及其性质¡一、煤的元素分析成分及性质煤的元素分析是指采用化学分析方法对煤中所含的化学成分进行全面测定。煤中化学元素达三十几种，其中对燃烧有影响的成分包括:⒈碳（C）:可燃元素，含量是40%～95%。⒉氢（H）:可燃元素，含量是3%～6%。⒊氧（O）:不可燃元素，煤中氧气含量低的1%～2%；高的达40%。⒋氮(N):不可燃元素，含量是0.5%～2%。⒌硫（S）:有害元素，含量是0.5%～8%。⒍灰分（A）:不可燃元素，含量是5%～50%。⒎水分（M）:不可燃元素，含量是3%～60%。一、煤的元素分析成分及性质¡▼元素分析只能确定元素含量的质量百分比,它不能表明煤中所含的是何种化合物,因而也不能充分确定煤的性质。¡▼但是,元素组成与其他特性相结合可以帮助我们判断煤的化学性质。因此,元素分析比较繁杂。¡▼电厂一般只作工业分析,它能了解煤在燃烧时的主要特性。第一节燃煤的成分及其性质¡二、煤的工业分析¡煤的工业分析就是按规定条件把煤试样进行干燥、加热和燃烧,来测定煤中水分（M）、挥发分（V）、固定碳（FC）和灰分（A）的质量百分含量,从而了解煤在燃烧方面的某些特性。¡根据工业分析测定的项目可知,煤的组成可用水分、挥发分、固定碳和灰分来表示。█灰分是煤燃烧后的矿物质固体产物。█挥发分是煤粉在加热过程中有机质分解而析出的气体物质。第一节燃煤的成分及其性质¡二、煤的工业分析——成分测定方法与步骤:¡首先除去表面水分为煤作为试样，放入105～110℃的恒温箱内加热1.5～2h，失去的质量就是水分含量；接着把上述失去水分的试样置于温度保持在（900±10）℃的马弗炉内，在隔绝空气的情况下加热7min，失去的质量即为煤的挥发分含量。为在失去水分和挥发分后的剩余部分称为焦炭。将焦炭置于电炉内，在空气供应充分的条件下加热到（815±10）℃,灼烧约2h，所失去的质量即为固定碳含量，剩余部分则为灰分含量。第一节燃煤的成分及其性质¡三、煤的成分分析基准及其换算煤的分析煤的分析常用的基准:¡收到基、空气干燥基、¡干燥基和干燥无灰基四种基准。¡对同一种煤，各基准间可进行换算，其换算系数K，见表2-1煤的分析常用的基准⒈收到基:以收到状态的煤为基准来表示煤中各组成成分的百分比。用下标ar表示，它计入了煤的灰分和全水分。⒉空气干燥基:在分析时把煤进行自然风干，使它失去外部水分，以这种状态为基准进行分析得出的成分称为空气干燥基，以下角码ad表示。⒊干燥基:以无水状态的煤为基准来表达煤中各组成成分，以下角码d表示。4.干燥无灰基:除灰分和水分后煤的成分，这是一种假想的无水无灰状态，以此为基准的成分组成，以下角码daf表示。煤的分析煤的分析常用的基准¡煤的成分及分析基准之间的关系,如图2-1¡对同一种煤,各基准间可进行换算,其换算系数K,见表2-1第二节煤的特性¡一、煤的发热量¡㈠煤的发热量定义及常用表示方法1.弹筒发热量——煤的发热量采用弹筒发热量是指在实验室中用氧弹式量热计测定的煤样燃烧时产生的热量。2.高位发热量高位发热量是指单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量,其中包括煤完全燃烧所生成的水蒸气全部凝结成水时放出的汽化潜热。3.低位发热量——锅炉设计和计算采用（＞110℃排烟,烟中带走水蒸气）¡低位发热量是指单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量,其中不包括煤完全燃烧所生成的水蒸气凝结成水时放出的汽化潜热。第二节煤的特性¡一、煤的发热量¡㈡各种发热量之间的换算¡在锅炉设计和计算中,都采用低位发热量；煤的发热量采用弹筒发热量,所以,必须经过换算得到低位发热量和高位发热量。第二节煤的特性¡一

、煤的发热量¡

㈡各种发热量之间的换算1.弹筒发热量换算成高位发热量2.收到基高位发热量与低位发热量之间的关系3.空气干燥基高位发热量与低位发热量之间的关系4.干燥基高位发热量与低位发热量之间的关系5.干燥无灰基高位发热量与低位发热量之间的关系折算成分¡规定把相对于每4190kJ/kg（1000kcal/kg）收到基低位发热量的煤所含收到基水分、灰分和硫分，分别称为折算水分、折算灰分和折算硫分，并按下列各式计算:¡折算水分:¡折算灰分:¡折算硫分:>8%的煤,称为高水分煤；>4%的煤,称为高灰分煤；>0.2%的煤,称为高硫分煤。折算成分¡¡¡㈣标准煤和标准煤耗率¡⒈标准煤¡标准煤是指收到基低位发热量为29310kJ/kg（7000kcal/kg）的煤。可用下式计算标准煤式中:耗量，即（2—17）B——电厂实际煤耗量，kg/h ——电厂标准煤耗量，kg/h——收到基低位发热量，kJ/kg㈣标准煤和标准煤耗率¡⒉原煤煤耗率¡原煤煤耗率是指发电机组生产1的电能所消耗的原煤量。用符号表示,单位是即¡（2——18）¡式中——发电厂或机组每小时生产的电能,。㈣标准煤和标准煤耗率¡⒊标准煤耗率¡标准煤耗率是指发电机组生产1的电能所消耗的标准煤量。用符号表示,单位是。即¡¡（2——19）1.灰的熔融性是指当它受热时,由固体逐渐向液体转化没有明显的界限温度的特性。它常用灰的变形温度DT,软化温度ST,熔化温度FT来表示,它们是固液相共存的三个温度,而不是固相向液相转化的界限温度,仅表示煤灰形态变化过程中的温度间隔。▼灰的熔融性影响炉内的运行工况。▼在锅炉技术中多用软化温度ST作为灰的熔融特性指标（或称为灰熔点）。2.灰的烧结性是指灰分在高温对流受热面生成高温烧结性积灰的能力。▼灰的烧结性与灰分的熔融性并没有直接的关系。二、灰的性质——熔融性和烧结性煤灰是多种复合化合物的混合物,灰的性质主要指它的熔融性和烧结性。¡北疆电厂设计煤种二、灰的性质——熔融性▼温度间隔值在200～400℃时,意味着固相和液相共存的温度区间较宽,煤灰的粘度随温度变化慢,冷却时可在较长时间保持一定粘度,在炉膛中易于结大渣,这样的灰渣称为长渣。当温度间隔值在100～200℃时为短渣,此灰渣黏度随温度急剧变化,凝固快,适用于固态排渣炉。▼如果灰熔点温度很高(ST＞1350℃),管壁上积灰层和附近烟气的温度很难超过灰的软化温度,般认为此时不会发生结渣,如果灰熔点较低(ST＜1200℃),灰粒子很容易达到软化状态,就容易发生结渣。㈡影响煤灰熔融性的因素⒈煤灰化学成分:煤灰的化学组成可分为酸性氧化物(SiO2，Al2O3，TiO3)和碱性氧化物(Fe2O3，CaO，MgO·Na2O，K2O)。前者增加灰的粘滞性，不易结渣；后者则提高灰的流动性，易结渣。但煤灰燃烧时将可以结合为熔点更低的共晶体。⒉煤灰周围高温介质的性质:（对煤灰熔融性影响较大煤灰高温介质的性质常有两种:一是氧化性介质，常发生在燃烧器出口一段距离以及炉膛出口；二是弱还原性介质。由于介质的性质不同，灰渣中的Fe具有不同的形态:氧化介质中铁呈Fe2O3，熔点高。在弱还原性介质（如炉内有少量CO等还原性）中，铁呈FeO状态，可能与其他氧化物形成共熔体，使灰熔点降低，容易导致结渣。⒊煤中灰分含量:灰量越多，灰中各种成分相互接触频繁，在高温下产生化合、分解、助熔作用的机会就越多，从而使灰的熔点降低。第三节电力用煤的分类¡主要是根据煤的挥发分多少来确定,并参考煤的水分和灰分含量来分类。1.无烟煤:干燥无灰基挥发分含量不大于10%，含碳量高，含杂质少，发热量较高。2.贫煤:是烟煤中挥发分较少的一种煤,其挥发分含量为10%～20%,它的性质介于无烟煤和烟煤之间。3.烟煤:干燥无灰基挥发分含量约为20～40%,水分和灰分含量较少,发热量较高。烟煤容易着火燃烧,对于挥发分含量超过25%的烟煤,要防止贮存时发生自燃,制粉系统要有防爆措施。4.褐煤:挥发分含量大于40%,易于着火,水分和灰分含量较大,发热量较低。第三节液体和气体燃料一、液体燃料——用于锅炉点火或低负荷运行时¡㈠燃油及化学成分¡重油:是石油炼制后的残余物，是由不同成分的碳氢化合物组成的混合物。由于密度大，故称重油。其主要成分:⒈碳（C）:可燃元素，含量是84%～87%。⒉氢（H）:可燃元素，含量是11%～14%。⒊氧（O）:不可燃元素，含量低的1%～2%。⒋氮(N):不可燃元素，含量是1%～2%。⒌硫（S）:有害元素，含量是0.5%～8%。⒍灰分（A）:不可燃元素，含量不超过1%。⒎水分（M）:不可燃元素，含量低于4%。发热量第三节

液体和气体燃料¡

一

、液体燃料¡

㈡燃油的主要特性¡⒈黏度¡

⒉凝固点¡

⒊闪点和燃点¡

⒋密度¡

⒌发热量㈡燃油的主要特性⒈黏度:是流体黏性的度量。它反映燃油的流动性能，对油的输送和燃烧有很大的影响。油的黏性是指在流体运动时，流体内部各流层之间由于具有相对运动而产生内摩擦力以阻止流体做相对运动的性质。油的黏度越小，雾化质量越好，越便于输送和燃烧。㈡燃油的主要特性⒉凝固点:是指在规定的冷却条件下一切液态流体停止流动的最高温度。凝固点高的润滑油不能在低温下使用；气温高的地区没必要使用凝固点低的润滑油，因为润滑油的凝固点越低，其生产成本越高，造成不必要的浪费。㈡燃油的主要特性3.闪点和燃点:在规定的条件下，加热试样，当试样达到某温度时，试样的蒸汽和周围空气的混合气，一旦与火焰接触，即发生短暂闪光现象，叫闪燃；发生闪燃时试样的最低温度，称为闪点。闪点低的润滑油，挥发性高，容易着火，安全性较差。一般要求油的闪点比使用温度高20～30℃,以保证使用安全和减少挥发损失。燃点:是指将物质在空气中加热时，开始并继续燃烧（燃烧持续时间至少5s）的最低温度叫做燃点。在不同大气压下燃点也会有所变化，一般气压越低，燃点越高，如柴油机——柴油机正是通过将空气压缩，降低柴油的燃点，达到燃烧的目的。闪点和燃点越高的油，储存运输时着火的危险性就越小。㈡燃油的主要特性⒋密度:在一定程度上反映油的物理特性和化学成分。密度大的燃油，其碳及杂质的含量较高。而氢的含量较小些，以至黏度较大、闪点较高、发热量较低。在石油工业中，规定以油温为20℃时的密度作为油产品的标准刻度。㈡燃油的主要特性⒌发热量:燃油的发热量可以用弹式量热仪测定。发热量越高，说明油质越好。故发热量也是反映油质好坏的一个指标。第三节液体和气体燃料二、气体燃料¡气体燃料包括:天然气体燃料和人工气体燃料。¡它由碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮(N)、硫（S）、灰分（A）、水分（M）组成。¡⒈天然气⒉高炉煤气⒊焦炉煤气第三节液体和气体燃料二、气体燃料⒈天然气:有气田煤气、油田煤气和煤层煤气（少量）。天然气主要成分烷烃，其中CH4（75%～98%），另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有H2S、CO2、N2、H2O和微量的氦（He）、氩（Ar）等。在标