發(fā)電廠鍋爐燃料及特性

1、鍋爐燃料及特性第一節(jié) 概述鍋爐是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為蒸汽熱能的設(shè)備。我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，占世界煤產(chǎn)量的25。我國(guó)煤炭資源相對(duì)較為豐富，分布也廣，而石油和天然氣資源相對(duì)不足，目前我國(guó)火力發(fā)電廠的主要燃料是煤，預(yù)計(jì)到21世紀(jì)中葉，我國(guó)能源消耗仍是以煤為主。煤種是鍋爐設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，煤種的特性會(huì)影響爐膛尺寸，燃燒設(shè)備和燃料制備系統(tǒng)、受熱面大小和布置、煙氣處理等等。不同的燃料性能要求配備不同的制粉系統(tǒng)、燃燒器結(jié)構(gòu)和爐膛及鍋爐本體型式，隨之采取不同的運(yùn)行參數(shù)及操作要求。燃料特性、鍋爐結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式是影響鍋爐性能的三個(gè)要素，而后兩項(xiàng)的主要依據(jù)是燃料特性，只有充分掌握燃料性能，采取相應(yīng)的設(shè)

2、計(jì)、運(yùn)行措施，才能達(dá)到鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。第二節(jié) 煤的主要成分和特性煤的組成及各種成分，一般按元素分析和工業(yè)分析兩種方法來進(jìn)行研究。元素分析只能確定元素含量的質(zhì)量百分比，它不能表明煤中所含的是何種化合物，因而也不能充分確定煤的性質(zhì)。但是，元素組成與其他特性相結(jié)合可以幫助我們判斷煤的化學(xué)性質(zhì)。元素分析比較繁雜，電廠一般只作工業(yè)分析，它能了解煤在燃燒時(shí)的主要特性。一、煤的元素分析煤的元素分析成分，即煤的化學(xué)組成成分。煤的成分包括碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五種主要元素以及水分（W）和灰分（A）。煤的各種成分性質(zhì)如下：1.碳 碳是煤中的主要可燃物質(zhì)。通常各種煤的含碳量約占其可

3、燃燒成分的5090%。煤中的碳不是以單質(zhì)狀態(tài)存在，而是一部分與氫、氧、硫等結(jié)合成揮發(fā)性的復(fù)雜化合物，其余部分為煤受熱析出揮發(fā)性化合物后余下的那部分，即固定碳。煤中固定碳含量越高，越不容易著火和燃盡。1公斤碳完全燃燒可放出32866KJ的熱量。2氫 煤中的氫，一部分與氧結(jié)合，叫做化合氫，不能燃燒放熱；另一部分在煤受熱時(shí)會(huì)揮發(fā)成氫氣或各種碳?xì)浠衔镄纬桑–mHn）的氣體，它們極易著火和燃燒。1公斤氫完全燃燒時(shí)約放出119743KJ的熱量。3氧和氮 氧和氮都是不可燃元素，它們的存在使煤中的可燃元素相對(duì)減少，燃燒放出的熱量降低。煤中含氮量一般不多，只有0.52%，但燃燒時(shí)會(huì)形成有害氣體氧化氮（NOx）

4、，污染大氣。4硫 煤中硫可分為有機(jī)硫和無機(jī)硫兩大類。有機(jī)硫和煤中的C、H、O等結(jié)合成復(fù)雜的化合物，均勻地分布在煤中。無機(jī)硫包括黃鐵礦硫（FeS2）和硫酸鹽硫（CaSO4、MgSO4、NaSO4）等。有機(jī)硫和黃鐵礦硫可以燃燒，合稱為可燃硫。硫酸鹽不能燃燒，故并入灰分。煤中可燃硫的含量一般不超過12%。硫燃燒時(shí)的放熱量不多，僅及碳的1/3.5左右。但硫燃燒后形成的SO3和SO2，與煙氣中的水蒸汽相遇，能形成H2SO4和H2SO3蒸汽，并在鍋爐低溫受熱面等處凝結(jié)，從而腐蝕金屬。此外，SO2和SO3隨煙氣排入大氣，對(duì)人體和動(dòng)、植物帶來危害。硫是煤中的有害元素。5水分 煤的水分是由外部水分和內(nèi)部水分組成

5、。外部水分，即煤由于自然干燥所失去的水分，又叫表面水分。失去表面水分后的煤中水分稱為內(nèi)部水分，也叫固有水分。水分的存在使煤中的可燃元素相對(duì)減少，同時(shí)它在煤燃燒時(shí)要汽化、吸熱，從而使燃燒溫度降低，甚至?xí)姑弘y于著火。同時(shí)由于水分在煤燃燒后形成水蒸汽，使煙氣體積增加，即增加引風(fēng)機(jī)電耗，又帶走大量熱量，降低鍋爐熱效率。另外，原煤的水分過大，常會(huì)造成煤斗或落煤管道粘結(jié)，甚至堵塞，并增加碎煤和制粉的困難。6灰分 煤中含有不能燃燒的礦物雜質(zhì)，它們?cè)诿和耆紵笮纬苫曳帧；曳值拇嬖诓粌H使煤中的可燃元素相對(duì)減少，還會(huì)阻礙空氣與可燃質(zhì)接觸，增加不完全燃燒損失。灰分在燃燒時(shí)會(huì)熔化、沾污受熱面（結(jié)渣或積灰）、降低傳

6、熱系數(shù)。煙氣中的飛灰會(huì)磨損受熱面，因而限制了煙速的提高，也影響傳熱效果。同時(shí)飛灰隨煙氣排入大氣，會(huì)造成環(huán)境污染。因此，和水分一樣，灰分也是燃料中的有害成分。二、煤的工業(yè)成分分析工業(yè)分析主要測(cè)定煤中的水分、揮發(fā)分、固定碳和灰分含量，用以表明煤的主要燃燒特性。根據(jù)工業(yè)分析測(cè)定的項(xiàng)目，煤的組成可用水分、揮發(fā)分、固定碳和灰分來表示。三、煤的分析基準(zhǔn)表示方法1煤的分析基準(zhǔn)為了確切地反映煤的特性，不但要知道煤的成分，還應(yīng)當(dāng)知道分析煤成分時(shí)煤所處的狀態(tài)。同一種煤當(dāng)其所處的狀態(tài)不同時(shí)，分析得出的成分含量，百分?jǐn)?shù)是不同的。常用的基準(zhǔn)有收到基、空氣干燥基、干燥基和干燥無灰基四種，它們的工業(yè)和元素分析結(jié)果表達(dá)如下：

7、（1）收到基 以收到狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)來表示煤中各組成成分的百分比。用下標(biāo)ar表示，它計(jì)入了煤的灰分和全水分。其成分可用下列平衡式表示：工業(yè)分析：Mar+Aar+Var+FCar=100%元素分析：Car+Har+Nar+Sc.ar+Oar+Aar+Mar=100%式中：Mar，Aar，Var，F(xiàn)Car，Car，Har，Nar，Sc.ar，Oar為煤中的水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、碳、氫、氮、可燃硫、氧成分的收到基含量的百分?jǐn)?shù)。（2）空氣干燥基 由于煤的外部水分變動(dòng)很大，在分析時(shí)常把煤進(jìn)行自然風(fēng)干，使它失去外部水分，以這種狀態(tài)為基準(zhǔn)進(jìn)行分析得出的成分稱為空氣干燥基，以下角碼ad表示。其成分可用下列

8、平衡式表示：工業(yè)分析：Mad+Aad+Vad+FCad=100%元素分析：Cad+Had+Nad+Sc.ad+Oad+Aad+Mad=100%（3）干燥基 以無水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)來表達(dá)煤中各組成成分，以下角碼d表示。其成分可用下列平衡式表示：工業(yè)分析：Ad+Vd+FCd=100%元素分析：Cd+Hd+Nd+Sc.d+Od+Ad=100%（4）干燥無灰基 除灰分和水分后煤的成分，這是一種假想的無水無灰狀態(tài)，以此為基準(zhǔn)的成分組成，以下角碼daf表示。其成分可用下列平衡式表示：工業(yè)分析：Vdaf+FCdaf=100%元素分析：Cdaf+Hdaf+Ndaf+Sc.daf+Odaf=100%煤中本來只有碳

9、、氫和可燃硫三者為可燃成分，但由于氧和氮總是同可燃元素結(jié)合在一起，故常把去除水分和灰分后的成分都算作可燃部分，以此為基準(zhǔn)進(jìn)行分析得出煤的干燥無灰基成分。煤的四種基準(zhǔn)各有其用途。當(dāng)進(jìn)行鍋爐熱力計(jì)算和熱力試驗(yàn)時(shí)采用收到基成分：為了避免煤的水分在分析過程中變動(dòng)，煤樣要先進(jìn)行自然干燥，故在試驗(yàn)室進(jìn)行煤的分析時(shí)采用空氣干燥基成分，目前各煤礦提供的分析資料，也多為空氣干燥基成分；當(dāng)確定煤中灰分含量時(shí)，需要引用干燥基成分，因?yàn)橹挥性诓皇芩肿兓绊懙那闆r下，才能真實(shí)的反映灰分的含量；實(shí)際上煤中的水分和灰分都容易受外界因素的影響而發(fā)生變化，這就勢(shì)必影響煤中其它成分的含量，因此常用比較穩(wěn)定的干燥無灰基成分來表明

10、煤的燃燒特性和劃分煤的種類。一般同一礦井的煤干燥無灰基成分不會(huì)發(fā)生很大變化，因此煤礦的煤質(zhì)資料以干燥無灰基成分為基準(zhǔn)比較合理。2各種基準(zhǔn)的換算煤的各種基準(zhǔn)成分之間，可以互相換算。由一種基質(zhì)成分換算成另一種基質(zhì)成分時(shí)，只要乘以一個(gè)換算系數(shù)即可。從表2-2中可以查出煤的各種基質(zhì)之間的換算系數(shù)。分析結(jié)果要從一種基準(zhǔn)換算到另一種基準(zhǔn)時(shí)，可按下式進(jìn)行Y=KX0式中 X0按原基準(zhǔn)計(jì)算的某一組成含量百分比； Y按新基準(zhǔn)計(jì)算的同一組成含量百分比； K基準(zhǔn)換算的比例系數(shù)（見表2-2）。在表示試驗(yàn)項(xiàng)目的分析結(jié)果時(shí)，須在試驗(yàn)項(xiàng)目的代表符號(hào)下端標(biāo)明基準(zhǔn)，才能正確反映燃煤質(zhì)量。表2-2 不同基準(zhǔn)的換算系數(shù)收到基空氣干燥

11、基干燥基干燥無灰基收到基1空氣干燥基1干燥基1干燥無灰基1四、發(fā)熱量發(fā)熱量是燃料的重要特性。單位質(zhì)量的煤完成燃料時(shí)所放出的熱量。單位是KJ/kg，用符號(hào)Q表示。煤的發(fā)熱量分為高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量。高位發(fā)熱量指1kg燃料完全燃燒時(shí)放出的全部熱量稱為高位發(fā)熱量，它包含燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的水蒸汽的汽化潛熱，即認(rèn)為煙氣中的水蒸氣凝結(jié)成水放出它的汽化潛熱。但是，鍋爐實(shí)際運(yùn)行時(shí)，煙氣還具有相當(dāng)高的溫度，煙氣中的水蒸氣不可能凝結(jié)成水而放出汽化潛熱，故鍋爐實(shí)際能利用的熱量不包括水蒸氣的汽化潛熱。從高位發(fā)熱量中扣除煙氣中水蒸氣汽化潛熱后，稱為燃料的低位發(fā)熱量，實(shí)際工程中常利用收到基低位發(fā)熱量。煤有不同的分析基準(zhǔn)，

12、因而也就有不同基質(zhì)的發(fā)熱量，通常采用空氣干燥基發(fā)熱量Qad。煤的各種基質(zhì)的發(fā)熱量之間可利用表22中的換算系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，例如：Qgr.ad=Qgr.daf（100-Aad-Mad）/100 KJ/kg但各種基準(zhǔn)的低位發(fā)熱量之間的換算卻不能這樣，因?yàn)檫@時(shí)還必須考慮汽化潛熱的影響。由于1kg氫燃燒后生成9kg水蒸汽，所以每公斤燃料燃燒時(shí)將形成（9Har+Mar）/100公斤水蒸汽。如果取水的汽化潛熱r=2508KJ/kg，則燃料收到基的高、低位發(fā)熱量之間的關(guān)系為：Qnet.ar = Qgr,ar（54Har6Mar）KJ/kg同理可得：Qnet.ad = Qgr,ad（54Had6Mar）KJ/kg

13、Qnet.d = Qgr,d54HdKJ/kgQnet.daf = Qgr,daf54HdafKJ/kg根據(jù)高、低位發(fā)熱量之間的關(guān)系可解決各種基準(zhǔn)低位發(fā)熱量之間的換算。例如，已知煤的無灰干燥基低位發(fā)熱量Q daf, net，需求其收到基低位發(fā)熱量Qar, net.。為此，可根據(jù)高、低發(fā)熱量之間的關(guān)系可得：Q ar ,net = Q daf, net（100AarMar）/100-6MarKJ/kg由于各種煤的發(fā)熱量不同，有時(shí)差別很大，為使燃用不同煤種的鍋爐煤耗有可比性和編制燃煤計(jì)劃方便，需要規(guī)定一種標(biāo)準(zhǔn)煤，其它煤必須折算成標(biāo)準(zhǔn)煤后才能互相比較。規(guī)定把收到基低位發(fā)熱量Qar, net=29270

14、KJ/kg的煤叫做標(biāo)準(zhǔn)煤。實(shí)際燃煤量BKg折合成標(biāo)準(zhǔn)煤重量Bbz（kg）的公式為： Bbz = BQnet /29270 KJ/kg式中 Bb標(biāo)準(zhǔn)煤耗量Kg/h B實(shí)際煤耗量Kg/h五、煤的其他性能1灰的性質(zhì)灰的性質(zhì)主要指它的熔化性和燒結(jié)性。熔化性影響爐內(nèi)的運(yùn)行工況，燒結(jié)性則影響對(duì)流受熱面的積灰性能。固態(tài)排渣煤粉爐中，火焰中心溫度可達(dá)14001600,在這樣高的溫度下，燃料燃燒后灰分多呈現(xiàn)熔化或軟化狀態(tài)，隨煙氣一起運(yùn)動(dòng)的灰渣粒,由于爐膛水冷壁受熱面的吸熱而同煙氣一起被冷卻下來,如果液態(tài)的渣粒在接近水冷壁或爐墻以前已因溫度降低而凝固下來，那么它們附著到受熱面管壁上時(shí)，將形成一層疏松的灰層，運(yùn)行中

15、通過吹灰很容易將它們除掉,從而保持受熱面的清潔。若渣粒以液體或半液體粘附受熱面管壁或爐墻上,將形成一層緊密的灰渣層，即為結(jié)渣。目前判斷燃煤燃燒過程是否發(fā)生結(jié)渣的一個(gè)重要依據(jù)是灰的熔融性?；业娜廴谛允侵府?dāng)它受熱時(shí),由固體逐漸向液體轉(zhuǎn)化沒有明顯的界限溫度的特性?；业娜廴谛猿Ｓ没业淖冃螠囟菵T，軟化溫度ST，熔化溫度FT來表示，它們是固液相共存的三個(gè)溫度，而不是固相向液相轉(zhuǎn)化的界限溫度，僅表示煤灰形態(tài)變化過程中的溫度間隔。這個(gè)溫度間隔對(duì)鍋爐的工作有較大的影響，當(dāng)溫度間隔值在200400時(shí)，意味著固相和液相共存的溫度區(qū)間較寬，煤灰的粘度隨溫度變化慢，冷卻時(shí)可在較長(zhǎng)時(shí)間保持一定粘度，在爐膛中易于結(jié)大渣，

16、這樣的灰渣稱為長(zhǎng)渣。當(dāng)溫度間隔值在100200時(shí)為短渣。如果灰熔點(diǎn)溫度很高(ST1350)，管壁上積灰層和附近煙氣的溫度很難超過灰的軟化溫度一般認(rèn)為此時(shí)不會(huì)發(fā)生結(jié)渣,如果灰熔點(diǎn)較低(ST8%時(shí)，稱為高水分煤；當(dāng)Aar,zs4%時(shí)，稱為高灰分煤；當(dāng)Sar,zs0.2%稱為高硫分煤。2標(biāo)準(zhǔn)煤所謂標(biāo)準(zhǔn)煤，就是假設(shè)其收到基低位發(fā)熱量等于29270KJ/kg的煤。即可用下式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)煤耗： kg /h式中 Bbz標(biāo)準(zhǔn)煤耗量，kg/h；B電廠實(shí)際煤耗值實(shí)際用煤的收到基低位發(fā)熱量，kJ/kg。第三節(jié) 燃煤的著火及燃燒特性分析一、影響煤粉氣流著火的因素1燃料的性質(zhì)燃料性質(zhì)對(duì)著火過程影響最大的是揮發(fā)分含量Vdaf

17、, 煤粉的著火溫度隨Vdaf的變化規(guī)律如圖所示21。揮發(fā)分Vdaf增大時(shí),煤粉氣流的著火溫度顯著降低,著火熱降低。原煤水分增大時(shí)，著火熱也隨之增大，同時(shí)水分的加熱、汽化、過熱都要吸收爐內(nèi)的熱量，致使?fàn)t內(nèi)的溫度水平降低，從而使煤粉氣流卷吸的煙氣溫度以及火焰對(duì)煤粉氣流的輻射熱也相應(yīng)降低。原煤灰分在燃燒過程中不但不能放熱，而且還要吸熱。同樣使煤粉氣流的著火推遲，而且也影響了著火的穩(wěn)定性。煤粉氣流的著火溫度也隨煤粉的細(xì)度而變化，煤粉愈細(xì)，著火愈容易。圖2-1 煤粉著火溫度與Vdaf的關(guān)系2爐內(nèi)散熱條件減少爐內(nèi)散熱，有利于著火。3煤粉氣流的初溫提高初溫T0可減少著火熱。4一次風(fēng)量和一次風(fēng)速增大煤粉空氣混

18、合物中的一次風(fēng)量V0，便相應(yīng)增大著火熱，將使著火延遲；減少一次風(fēng)量，會(huì)使著火熱顯著降低，但是一次風(fēng)量過低，會(huì)由于煤粉著火燃燒初期得不到足夠的氧氣，而使化學(xué)反應(yīng)速度減慢，阻礙著火燃燒的繼續(xù)擴(kuò)展。另外，一次風(fēng)量還必須滿足輸粉的要求，否則會(huì)造成煤粉堵塞。因此，對(duì)應(yīng)于一種煤種，有一個(gè)一次風(fēng)率的最佳值。一次風(fēng)速對(duì)著火過程也有一定影響。若一次風(fēng)速過高，則通過單位截面積的流量增大，勢(shì)必降低煤粉氣流加熱速度，使著火距離加長(zhǎng)。但一次風(fēng)速過低時(shí)，會(huì)引起燃燒器噴口被燒壞，以及煤粉管道堵塞等故障，所以有一個(gè)最合適的一次風(fēng)速，它與煤種及燃燒器型式有關(guān)。一般揮發(fā)分比較高的煤，要求的一次風(fēng)量比較高。5燃燒器結(jié)構(gòu)特性影響著火

19、快慢的燃燒器結(jié)構(gòu)特性，主要是指一、二次風(fēng)混合的情況。如果一、二次風(fēng)混合過早，在煤粉氣流著火前就混合的話，等于增大了一次風(fēng)量，相應(yīng)使著火熱增大，推遲著火過程。燃燒器的尺寸也影響著火的穩(wěn)定性。燃燒器出口截面積愈大，煤粉氣流著火時(shí)離開噴口的距離就愈遠(yuǎn)，著火拉長(zhǎng)了。從這一點(diǎn)來看，采用尺寸較小的小功率燃燒器代替大功率燃燒器是合理的。這是因?yàn)樾〕叽缛紵骷仍黾恿嗣悍蹥饬髦鸬谋砻娣e，同時(shí)也縮短了著火擴(kuò)展到整個(gè)氣流截面所需要的時(shí)間。6鍋爐負(fù)荷鍋爐負(fù)荷降低時(shí)，送進(jìn)爐內(nèi)的燃料消耗量相應(yīng)減少，而水冷壁總的吸熱量雖然也減少，但減少的幅度較少，相對(duì)每公斤燃料來說，水冷壁的吸熱量反而增加了。致使?fàn)t膛平均煙溫下降，燃燒器

20、區(qū)域的煙溫也降低，因而對(duì)煤粉氣流的著火是不利的。當(dāng)鍋爐負(fù)荷到一定程度時(shí)，就會(huì)危及到著火的穩(wěn)定性，甚至可能熄火。因此，著火穩(wěn)定性常常限制了煤粉鍋爐負(fù)荷的調(diào)節(jié)范圍。 二、燃煤的燃燒特性1碳?xì)浔菴/H燃煤元素分析成分的碳?xì)浔菴/H，可以表示煤的燃燒難易程度，碳?xì)浔扔?，說明燃煤的含碳量愈高，燃燒愈困難，也愈難于燃盡。2燃料比FC/Vdaf燃料比是煤的工業(yè)分析成分中固定碳（FC）與干燥無灰基Vdaf的比值，它說明燃煤著火和燃盡的難易程度。燃煤的燃料比愈大，說明這種煤的固定碳含量愈高，揮發(fā)分含量愈少，燃煤的著火溫度愈高，著火愈困難，也愈難于燃盡。3反應(yīng)指數(shù)T15反應(yīng)指數(shù)T15是指煤樣在氧氣流中加熱，使其

21、溫升速度達(dá)到15/min時(shí)所需要的加熱溫度。很顯然，煤的反應(yīng)指數(shù)愈大，表明這種煤越難著火和燃燒。揮發(fā)分愈低的煤，其反應(yīng)指數(shù)愈高，煤的著火、燃燒愈困難，這完全符合揮發(fā)分對(duì)著火、燃燒影響的規(guī)律。但反應(yīng)指數(shù)比之用常規(guī)工業(yè)分析方法測(cè)得的揮發(fā)分含量，更能準(zhǔn)確地判斷煤的燃燒性能。4燃燒分布曲線煤的燃燒分布曲線是表示煤樣的燃燒速度隨溫度變化的關(guān)系。煤的燃燒分布曲線是對(duì)煤的著火、燃燒性能進(jìn)行綜合判斷的依據(jù)。如果煤種的燃燒分析曲線相似，則它們?cè)阱仩t中的燃燒情況也基本相同。5熱解曲線煤的熱解曲線可判斷煤中揮發(fā)分隨溫度升高析出的情況。 6煤的燃盡率曲線煤的燃盡率曲線可以判斷煤燃燒的快慢和燃盡的時(shí)間。三、煤的熱分解機(jī)

22、理當(dāng)煤粒被加熱到超過超過一定溫度后，即進(jìn)入熱分解階段，放出揮發(fā)分并形成焦炭。煤在熱分解時(shí)放出揮發(fā)分的重量和成分與熱解的條件有關(guān)。煤的結(jié)構(gòu)既復(fù)雜且又極不穩(wěn)定，在熱分解過程中的分解方式、熱解產(chǎn)物的數(shù)量及性質(zhì)均受外界因素的影響，如升溫速度、加熱溫度、加熱時(shí)間、周圍氣體的壓力、成分和反應(yīng)器的型式、煤的顆粒尺寸和流體動(dòng)力條件等。熱分解的過程是使煤中的熱不穩(wěn)定物質(zhì)不斷熱解揮發(fā)，剩余部分不斷地締合增碳，形成熱穩(wěn)定產(chǎn)物。煤的熱分解的發(fā)生是由于加熱使溫度升高，分子的振動(dòng)加劇，當(dāng)振動(dòng)強(qiáng)度大于鍵的生成能時(shí)，分子和原子間的鍵斷裂而引起的，同時(shí)發(fā)生一系列串聯(lián)或并聯(lián)的化學(xué)反應(yīng)。一般情況下，在105以前，主要析出水分和部分

23、氣體，直到300，水分才能完全析出。在溫度上升至200300時(shí)，析出的水分稱為熱解水，并伴有氣態(tài)物質(zhì)CO和CO2，還有少量焦油析出。當(dāng)溫度達(dá)到300550時(shí)，大量焦油和氣體開始析出，并被稱為初次揮發(fā)物，其主要成分為CH和同系物，及CO、CO2等。這些物質(zhì)通過煤?？紫痘蛉剂蠈酉蛲鈹U(kuò)散時(shí)，還有可能再次熱分解或熱解形成二次揮發(fā)物。當(dāng)溫度達(dá)到500750時(shí)，半焦開始熱解，含氫較多的氣體開始析出。在7591000時(shí)，半焦繼續(xù)熱解并析出少量含氫為主的氣體，半焦形成焦炭。第四節(jié) 煤的分類及各類煤的特征一、發(fā)電用煤分類我國(guó)現(xiàn)行煤炭分類方法是以干燥無灰基揮發(fā)分的產(chǎn)率，和最大膠質(zhì)層厚度作為分類標(biāo)準(zhǔn)的。此分類方法對(duì)

24、發(fā)電用煤并不完全合適。如貧煤和瘦煤，最大膠質(zhì)厚度是不同的，但對(duì)于煤粉燃燒過程來說，二者幾乎沒有什么差別。同樣，弱粘煤和不粘煤、氣煤和肥煤，在燃燒特性上差別也不大。因此，對(duì)于發(fā)電用煤來說，目前的分類方法在煙煤范圍內(nèi)分得過細(xì)；而在無煙煤、褐煤范圍內(nèi)，又顯得過于籠統(tǒng)。此外一些對(duì)鍋爐燃燒過程有重要影響的特性，卻沒有作為分類指標(biāo)。為了能更合理地利用煤炭，為運(yùn)行鍋爐配合質(zhì)量適宜的煤種，使電廠能獲得較大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，西安熱工研究所和北京煤化學(xué)研究院，共同提供了我國(guó)發(fā)電煤粉鍋爐用煤分類GB7562-87（VAMST），如表2-3。該國(guó)標(biāo)是以煤的干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf、干燥基灰分Ad、收到基水分M

25、ar、干燥基全硫Sd.t和灰熔融性軟化溫度ST作為主要的分類指標(biāo)，以收到基低位發(fā)熱量Q.p作為Vdaf和ST的輔助分類指標(biāo)。因Q.p是Vdaf、Ad、Md.t的函數(shù)，所以Q.p是一個(gè)綜合指標(biāo)。其數(shù)值大小標(biāo)志著燃燒過程爐內(nèi)溫度水平的高低。表中各分類指標(biāo)V、A、M、S、ST（即揮發(fā)分、灰分、水分、硫分、灰熔融性軟化溫度）等級(jí)的劃分，是根據(jù)鍋爐燃燒安全、經(jīng)濟(jì)性等方面的現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)資料和非常規(guī)的煤質(zhì)特性實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)數(shù)據(jù)，通過有序量最優(yōu)化分割法計(jì)算，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)確定的。二、常用的動(dòng)力煤特性1無煙煤無煙煤是煤化程度最深的煤類，即含碳量最高；揮發(fā)分含量低（在10%以下）；不易點(diǎn)燃，燃燒緩慢，燃燒時(shí)沒有煙，只有很短的

26、藍(lán)色火焰；雜質(zhì)少而發(fā)熱量高；無結(jié)焦性。無煙煤呈黑色而有金屬光澤；重度較大，質(zhì)硬不易研磨。由于揮發(fā)分低故不易點(diǎn)燃，貯藏較穩(wěn)定，一般不會(huì)自燃。為保證著火和穩(wěn)燃，在鍋爐設(shè)計(jì)中常需要采取一些特殊措施，對(duì)低灰熔點(diǎn)的無煙煤還須同時(shí)解決著火穩(wěn)定性和結(jié)渣之間的矛盾。2煙煤煙煤是一種碳化程度較高的煤，次于無煙煤，揮發(fā)分含量范圍較廣（約為2040%）。表2-3 發(fā)電煤粉鍋爐用煤我國(guó)分類標(biāo)準(zhǔn)（VAMST）分類指標(biāo)煤種名稱等級(jí)代號(hào)分級(jí)界限輔助指標(biāo)界限值揮發(fā)分Vdaf超低揮發(fā)分無煙煤特級(jí)V06.5%Q.p 23MJ/kg低揮發(fā)分無煙煤1級(jí)V16.5%9%Q.p 20.9MJ/kg低中揮發(fā)分貧瘦煤2級(jí)V29%19%Q.p

27、 18.4MJ/kg中揮發(fā)分煙煤3級(jí)V319%27%Q.p 16.3MJ/kg中高揮發(fā)分煙煤4級(jí)V427%40%Q.p 15.5MJ/kg高揮發(fā)分煙褐煤5級(jí)V540%Q.p 11.7MJ/kg灰分AdAz?；曳置?級(jí)A134%(7)灰分煤2級(jí)A234%45%(713)灰分煤3級(jí)A345%(13)表面水分Mf水分煤1級(jí)M18%Vdaf40%水分煤2級(jí)M28%12%水分煤3級(jí)M312%全水分Ml水分煤1級(jí)M122%Vdaf40%水分煤2級(jí)M222%40%水分煤3級(jí)M340%全硫Sd.t（Stz）硫煤1級(jí)S11%(0.2)硫煤2級(jí)S21%2.8%(0.20.55)硫煤3級(jí)S32.8%(0.55)煤灰

28、不結(jié)渣煤1級(jí)ST11350Q.p 12.6MJ/kg不限Q.p 12.6MJ/kg熔融性軟化溫度ST易結(jié)渣煤2級(jí)ST21350Q.p 12.6MJ/kg與褐煤相比，它的揮發(fā)分較少，密度較大，吸水性較小，含碳量增加，氫和氧的含量減少。煙煤的最大特點(diǎn)是具有粘結(jié)性，這是其他固體燃料所沒有的。應(yīng)當(dāng)指出的是，不是所有的煙煤都具有同樣的粘結(jié)性。大部分煙煤都容易點(diǎn)燃，火焰長(zhǎng)，其發(fā)熱量一般比無煙煤低。外表呈灰黑色，有光澤，質(zhì)較松，有的焦結(jié)性強(qiáng)，個(gè)別含氫量多，灰分、水分少的優(yōu)質(zhì)煙煤，其發(fā)熱量可超過無煙煤。但是也有灰分甚高的劣質(zhì)煙煤，它的發(fā)熱量很低。3貧煤貧煤的碳化程度與煙煤相近，它的性質(zhì)介于煙煤與無煙煤之間，其

29、揮發(fā)分含量較低（約為1020%），不易點(diǎn)燃；火焰較短，焦結(jié)性差。發(fā)熱量介于無煙煤與一般煙煤之間。4褐煤褐煤的形成年限較短，外觀呈棕褐色，無光澤，質(zhì)軟易碎。其碳化程度低，揮發(fā)物可達(dá)40%或更高。褐煤的揮發(fā)物開始析出溫度低，容易著火。但它的吸水能力強(qiáng)，含水分高，多數(shù)情況下其總水分均大于20%。褐煤的含碳量低，雜質(zhì)多，故通常發(fā)熱量低；褐煤的機(jī)械強(qiáng)度很差，易破碎；在空氣中易風(fēng)化，且易自燃，故不宜遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和長(zhǎng)時(shí)間貯存。5低質(zhì)煤就目前的技術(shù)水平而言，凡是單獨(dú)燃用有困難，或燃燒不穩(wěn)定，或燃燒經(jīng)濟(jì)性較差，或煤中有害雜質(zhì)含量較高的煤，統(tǒng)稱為低質(zhì)煤（或劣質(zhì)煤）。第五節(jié) 燃煤的結(jié)渣和沾污特性 燃料煤中,特別是劣質(zhì)

30、煤中含有不少灰分,它由粘土,頁巖,硫化物,鐵和其他金屬氧化物,碳酸鹽及氧化物等組成.灰渣由不同溫度的煙氣攜帶通過爐膛及對(duì)流煙道,在不同的受熱面上會(huì)引起結(jié)渣,沾污,積灰和腐蝕.一、燃煤的結(jié)渣機(jī)理1 結(jié)渣是指受熱面上熔化了的灰沉積物的積聚,它與因受各種力作用遷移到壁面上的某些灰粒的灰分，熔融溫度,粘度及壁面溫度有關(guān),多發(fā)生在鍋爐輻射受熱面上。固態(tài)排渣煤粉爐中，火焰中心溫度可達(dá)14001600,在這樣高的溫度下，燃料燃燒后灰分多呈現(xiàn)熔化或軟化狀態(tài)，隨煙氣一起運(yùn)動(dòng)的灰渣粒,由于爐膛水冷壁受熱面的吸熱而同煙氣一起被冷卻下來,如果液態(tài)的渣粒在接近水冷壁或爐墻以前已因溫度降低而凝固下來，那么它們附著到受熱面

31、管壁上時(shí)，將形成一層疏松的灰層，運(yùn)行中通過吹灰很容易將它們除掉,從而保持受熱面的清潔。若渣粒以液體或半液體粘附受熱面管壁或爐墻上,將形成一層緊密的灰渣層，即為結(jié)渣。結(jié)渣本身是一復(fù)雜的物理化學(xué)過程，有自動(dòng)加劇的特點(diǎn)。2影響結(jié)渣的因素（1）燃煤灰分特性煤在燃燒后殘存的灰分是由各種礦物成分組成的混合物。它沒有固定的由固相轉(zhuǎn)為液相的熔融溫度。煤灰在高溫灼燒時(shí)，某些低熔點(diǎn)組分發(fā)生反應(yīng)形成熔融，并與另外一些組分反應(yīng)形成復(fù)合晶體，此時(shí)它們的熔融溫度將更低。在一定的溫度下，這些組分還會(huì)形成熔融溫度更低的某種共熔體。這種共熔體有進(jìn)一步溶解灰中其它高熔融溫度物質(zhì)的能力，從而改變煤灰的成分及其熔融特性。圖2-6 灰

32、錐的變形和表示熔融性的三個(gè)特性溫度DT-變形溫度，灰錐頂端開始變圓或彎曲時(shí)的溫度t1;ST-軟化溫度，錐頂變至錐底或變成球形或高度等于或小于底長(zhǎng)時(shí)的溫度t2;FT-流動(dòng)溫度，錐體熔化成液體或厚度在1.5mm以下時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度t3。目前判斷燃煤燃燒過程是否發(fā)生結(jié)渣的一個(gè)重要依據(jù)是灰的熔融性?；业娜廴谛允侵府?dāng)它受熱時(shí),由固體逐漸向液體轉(zhuǎn)化沒有明顯的界限溫度的特性。普遍采用的煤灰熔融溫度測(cè)定方法，主要為角錐法和柱體法兩種。由于角錐法錐體尖端變形容易觀測(cè)，我國(guó)和其他大多數(shù)國(guó)家都以此法作為標(biāo)準(zhǔn)方法。角錐法的角錐是底邊長(zhǎng)為7mm的等邊三角形，高為20mm。將錐體放入半還原性氣體的灰熔點(diǎn)測(cè)定儀中，以規(guī)定的速率

33、升溫，定時(shí)觀測(cè)灰錐，并以灰錐在熔融過程中的3個(gè)特性溫度指標(biāo)來表示煤灰的熔融特性，如圖2-6所示。灰的熔融性常用灰的變形溫度DT，軟化溫度ST，熔化溫度FT來表示，它們是固相共存的三個(gè)溫度，而不是固相向液相轉(zhuǎn)化的界限溫度，僅表示煤灰形態(tài)變化過程中的溫度間隔。這個(gè)溫度間隔對(duì)鍋爐的工作有較大的影響，當(dāng)溫度間隔值在200400時(shí)，意味著固相和液相共存的溫度區(qū)間較寬，煤灰的粘度隨溫度變化慢，冷卻時(shí)可在較長(zhǎng)時(shí)間保持一定粘度，在爐膛中易于結(jié)渣，這樣的灰渣稱為長(zhǎng)渣，可用于液態(tài)排渣爐。當(dāng)溫度間隔值在100200時(shí)為短渣，此灰渣粘度隨溫度急劇變化，凝固快，適用于固態(tài)排渣爐。如果灰熔點(diǎn)溫度很高(ST1350)，管壁

34、上積灰層和附近煙氣的溫度很難超過灰的軟化溫度一般認(rèn)為此時(shí)不會(huì)發(fā)生結(jié)渣,如果灰熔點(diǎn)較低(ST1200),灰粒子很容易達(dá)到軟化狀態(tài),就容易發(fā)生結(jié)渣。而影響煤灰熔融性的因素是煤灰的化學(xué)組成和煤灰周圍高溫的介質(zhì)的特性,煤灰的化學(xué)組成可分為酸性氧化物(SiO2，Al2O3，TiO2)和堿性氧化物(Fe2O3，CaO，MgONa2O，K2O),酸性氧化物增加灰的粘滯性，不易結(jié)渣，而堿性氧化物則提高灰的流動(dòng)性，易結(jié)渣。但煤灰是多種復(fù)合化合物的混合物，燃燒時(shí)將可以結(jié)合為熔點(diǎn)更低的共晶體。煤灰高溫介質(zhì)的性質(zhì)常有兩種：一是氧化性介質(zhì)，常發(fā)生在燃燒器出口一段距離以及爐膛出口；二是弱還原性介質(zhì)。由于介質(zhì)的性質(zhì)不同，灰

35、渣中的Fe具有不同的形態(tài)：氧化介質(zhì)中鐵呈Fe2O3，熔點(diǎn)高。在弱還原性介質(zhì)中，鐵呈FeO狀態(tài)，容易導(dǎo)致結(jié)渣。（2）爐內(nèi)空氣動(dòng)力特性爐膛內(nèi)的煙氣溫度以及水冷壁附近的溫度工況和介質(zhì)氣氛等都與爐內(nèi)空氣動(dòng)力特性密切相關(guān).正常運(yùn)行工況,高溫的火焰中心應(yīng)該位于爐膛斷面的幾何中心處.實(shí)際運(yùn)行中,會(huì)由于爐內(nèi)氣流組織不當(dāng),造成火焰中心偏移。譬如,直流燃燒器切向燃燒室中,煤粉火炬貼壁沖墻時(shí),會(huì)使水冷壁附近產(chǎn)生高溫,大量灰粒子沖擊水冷壁受熱面:四角上的燃燒器風(fēng)粉動(dòng)量分配不均時(shí),將使實(shí)際切圓變形,高溫火焰偏移爐膛中心,引起局部水冷壁結(jié)渣.另外,熔渣粒子周圍的氣氛也是影響水冷壁結(jié)渣的一個(gè)很重要因素。粗煤粉或高煤粉的火焰

36、撞擊在水冷壁所產(chǎn)生的還原性氣氛,會(huì)促使水冷壁結(jié)渣,尤其是當(dāng)燃用含硫較高的煤時(shí).因?yàn)樵谶€原性氣氛中,灰中熔點(diǎn)較高的三氧化二鐵被一氧化碳還原成熔點(diǎn)較低的一氧化鐵,而一氧化鐵與二氧化硅等進(jìn)一步形成熔點(diǎn)更低的共晶體,有時(shí)會(huì)使灰熔點(diǎn)下降150300,結(jié)果增大了結(jié)渣的可能性.因此在鍋爐運(yùn)行當(dāng)中,保證風(fēng)粉分配均勻，防止氣流貼壁沖墻，注意燃燒調(diào)整保持火焰中心的適當(dāng)位置,采用合適的過量空氣系數(shù)避免產(chǎn)生還原性氣氛等都是防止結(jié)渣的有效措施.（3）爐膛的設(shè)計(jì)特性容積熱強(qiáng)度及燃燒器區(qū)域壁面熱強(qiáng)度數(shù)值都會(huì)對(duì)結(jié)渣產(chǎn)生一定的影響.譬如,q1過大時(shí),由于爐膛容積小,受熱面布置得也少,爐內(nèi)溫度將會(huì)增高。實(shí)踐證明，這時(shí)易在燃燒器附

37、近的壁面上發(fā)生結(jié)渣。若溫度過高，由于燃燒器釋放的熱量沒有足夠的受熱面吸收，致使燃燒器布置區(qū)局部溫度過高，也容易引起燃燒器附近水冷壁結(jié)渣。反之,若qa過低,則爐膛斷面過大而高度卻不足,煙氣到達(dá)爐膛出口還未得到足夠冷卻,爐膛出口部位受熱面會(huì)結(jié)渣。（4）鍋爐運(yùn)行負(fù)荷鍋爐負(fù)荷升高時(shí),爐內(nèi)溫度也相應(yīng)升高,結(jié)渣的可能性也就增大。3結(jié)渣的危害結(jié)渣造成的危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。受熱面結(jié)渣以后,會(huì)使傳熱減弱,吸熱量減少。為保持鍋爐的出力只得送進(jìn)更多的燃料和空氣,因而降低了鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；受熱面結(jié)渣會(huì)導(dǎo)致爐膛出口煙溫升高和過熱蒸汽超溫,這時(shí)為了維持汽溫,運(yùn)行中要限制鍋爐負(fù)荷;燃燒器噴口結(jié)渣,直接影響氣流的正常流動(dòng)狀態(tài)

38、和爐內(nèi)燃燒過程；由于結(jié)渣往往是不均勻的,因而結(jié)渣會(huì)對(duì)自然循環(huán)鍋爐的水循環(huán)安全性和強(qiáng)制循環(huán)鍋爐水冷壁的熱偏差帶來不利影響;爐膛出口對(duì)流管束上結(jié)渣可能堵塞部分煙氣通道,引起過熱器偏差；另外，爐膛上部積結(jié)的渣塊掉落時(shí)，還可能砸壞冷灰斗的水冷壁，甚至堵塞排渣口而使鍋爐無法繼續(xù)進(jìn)行.總之,結(jié)渣不但增加了鍋爐運(yùn)行和檢修工作量，嚴(yán)重是鍋爐安全經(jīng)濟(jì)性，還可能迫使鍋爐降低負(fù)荷運(yùn)行，甚至被迫停爐.二、煤灰的結(jié)渣和積灰特性在煤粉鍋爐的燃燒過程中，爐內(nèi)灰沉積一般可分為結(jié)渣和沾污（積灰）兩種類型。結(jié)渣是指軟化或熔融的灰粒碰撞在水冷壁和主要受熱面上生成的熔渣層；沾污則指煤灰中揮發(fā)物質(zhì)在受熱面表面凝結(jié)并繼續(xù)粘結(jié)灰粒形成的沉

39、積灰層。結(jié)渣和沾污雖然形成機(jī)理不同，但它們之間是互相影響的。當(dāng)沾污層厚度達(dá)一定值時(shí)，表面溫度上升，使之逐步轉(zhuǎn)化為液態(tài)渣層。由于爐內(nèi)吸熱量下降，爐膛出口煙溫上升，使過熱器和再熱器沾污加重。因此，利用煤灰的常規(guī)分析指標(biāo)，如灰的化學(xué)成分、燒結(jié)、熔融和粘度特性構(gòu)成結(jié)渣和積灰的判別準(zhǔn)則是非常重要的。（一）煤灰結(jié)渣性的常規(guī)判別準(zhǔn)則1煤灰成分結(jié)渣指數(shù)由于煤灰中各組成成分熔點(diǎn)不同，鐵和鈣起增強(qiáng)結(jié)渣的作用。在還原性氣氛中，熔融的鐵促進(jìn)結(jié)渣的早期形成；在氧化性氣氛中，鈣可顯著降低硅酸鹽玻璃體的粘度。而鉀是促進(jìn)玻璃體形成的助溶劑，當(dāng)褐煤灰中K2O含量大于1%時(shí)，結(jié)渣性較嚴(yán)重。當(dāng)K2O含量小于0.2%時(shí)，次煙煤灰的結(jié)

40、渣性較輕。硅一般可減輕結(jié)渣性。但硅含量過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生無定型玻璃質(zhì)，反而使結(jié)渣性增強(qiáng)。而Al2O3含量增加可減輕結(jié)渣性。因此，煤灰中酸性成分SiO2，Al2O3，TiO2比堿性成分Fe2O3，CaO，MgONa2O，K2O的熔點(diǎn)高,故常用堿酸比來作為結(jié)渣傾向的判別指數(shù)。即式中 B煤灰中堿性成分含量 A煤灰中酸性成分含量對(duì)于固態(tài)排渣煤粉爐，當(dāng)B/A=0.40.7時(shí)，為結(jié)渣煤；當(dāng)B/A=0.10.4時(shí)，為輕微結(jié)渣煤；當(dāng)B/A0.1時(shí)，為不結(jié)渣煤。從防止結(jié)渣要求來看，則B/A0.5為宜。對(duì)于液態(tài)排渣爐和旋風(fēng)爐，B/A1.18時(shí)，有自由SiO2存在并可能與CaO，MgO，F(xiàn)eO形成共晶體，使煤灰的熔化溫度

41、下降，有可能出現(xiàn)結(jié)渣。硅比SR最初用于評(píng)價(jià)旋風(fēng)爐中灰渣的流動(dòng)特性，也與煤灰中氧化鐵含量一起作為判別故固態(tài)排渣煤粉爐結(jié)渣傾向的指標(biāo)。即研究表明，較大的硅比意味著灰渣有較高的粘度。當(dāng)SR 72時(shí)不易發(fā)生結(jié)渣，當(dāng)SR （CaO+MgO）的煤，F(xiàn)e2O3/CaO3.0時(shí)為結(jié)渣煤。所以鐵鈣比越大，結(jié)渣的可能性也越大。2煤灰熔融結(jié)渣指數(shù)煤灰熔融特性溫度最初用于層燃爐判別灰渣粘結(jié)性指標(biāo)，現(xiàn)沿用于固態(tài)排渣煤粉爐用于判別結(jié)渣傾向。當(dāng)灰粒處于變形溫度時(shí)，具有輕微粘結(jié)性，一般只會(huì)在受熱面上形成疏松的干灰沉積。當(dāng)灰粒處于軟化溫度時(shí)，將出現(xiàn)大量結(jié)渣；而在流動(dòng)溫度下，則灰渣沿粘附壁面流動(dòng)或滴落。因而，可用軟化溫度做是否結(jié)

42、渣的判別界線。當(dāng)軟化溫度小于1260時(shí)為嚴(yán)重結(jié)渣煤；當(dāng)軟化溫度在12601390之間時(shí)，為中等結(jié)渣煤；當(dāng)軟化溫度大于1390時(shí)，為輕微結(jié)渣煤。美國(guó)常用結(jié)渣指標(biāo)Rt和RS作為爐膛結(jié)渣的判別指標(biāo)。若煤灰中Fe2O3/（CaO+MgO）1，則稱其為煙煤型灰，而Fe2O3/（CaO+MgO）20%，則稱其為褐煤型煤灰，不同類型煤灰其結(jié)渣指數(shù)計(jì)算方法是不相同的。對(duì)煙煤型煤灰用下式計(jì)算：式中Sd干燥基硫分，%RS的分級(jí)界限為：RS 2.6時(shí)，為嚴(yán)重結(jié)渣煤。對(duì)褐煤型煤灰用下式計(jì)算結(jié)渣指數(shù)Rt，即式中 STmax在氧化性氣氛和還原性氣氛兩種測(cè)量值中較高的軟化溫度；DTmax在氧化性氣氛和還原性氣氛兩種測(cè)量值中

43、較低的變形溫度。當(dāng)Rt 1343時(shí)，為不結(jié)渣煤；Rt =11491343時(shí)，為中等結(jié)渣煤；Rt （CaO+MgO+ Na2O + K2O）或SiO2（Fe2O3+CaO+MgO+ Na2O + K2O）則稱為煙煤型灰，并呈酸性。表2-6 煤的鈉和氯作為沾污判別指標(biāo)的分級(jí)界限 美國(guó)西部非煙煤，Na2O美國(guó)煙煤，Cl鍋爐沾污程度煤中含量（%）灰中含量（%）煤中含量（%）0.32.50.54.00.5嚴(yán)重如果Fe2O3（CaO+MgO+ Na2O + K2O）或SiO2（Fe2O3+CaO+MgO+ Na2O + K2O）則稱為褐煤型灰并呈堿性。兩種灰中鈉含量作為沾污判別指標(biāo)的分級(jí)界限如表27所示。

44、表27 煤灰鈉含量作為沾污判別指標(biāo)的分級(jí)界限煙煤型灰褐煤型灰灰中Na2O含量（%）鍋爐沾污程度灰中Na2O含量（%）鍋爐沾污程度0.5低2.5嚴(yán)重8嚴(yán)重由表可知，在沾污程度相同的條件下，褐煤型灰需要的含鈉量要高些。應(yīng)指出的是，表中煙煤型灰的分級(jí)界限較為保守，實(shí)際運(yùn)行中許多煙煤灰中Na2O含量為1.0%2.5%時(shí)，爐內(nèi)沾污仍很輕微。煤灰對(duì)高溫受熱面的沾污可用沾污指數(shù)Rf和Rf表示。即和式中 Na2O煤灰中Na2O成分的干燥基重量百分?jǐn)?shù)，%；（Na2O）ws煤灰中水溶性鈉含量，%。煤灰成分沾污指數(shù)的分級(jí)界限如表28所示。此表適用于煙煤型灰沾污性的判別，對(duì)褐煤型灰，表中 Fy不適用，而Fy可能會(huì)適用

45、。表28 煤灰成分沾污指數(shù)Fy和 Fy的分級(jí)界限Fy Fy鍋爐沾污程度0.2 1.00.7嚴(yán)重2煤灰和飛灰燒結(jié)強(qiáng)度煤灰和飛灰燒結(jié)強(qiáng)度是一種直觀的沾污判別指標(biāo)，美國(guó)B&W公司以飛灰燒結(jié)強(qiáng)度作為判別粘污準(zhǔn)則的分級(jí)界限，如表29所示。表29 飛灰燒結(jié)強(qiáng)度的分級(jí)界限沾污類型燒結(jié)強(qiáng)度（MPa）輕110.3我國(guó)西安熱工研究院研究了我國(guó)典型煤種試驗(yàn)數(shù)據(jù)，回歸分析得出煤灰燒結(jié)強(qiáng)度為：（1）對(duì)高鐵型灰，即煤灰中Fe2O3（CaO+MgO+ Na2O + K2O）時(shí)，燒結(jié)強(qiáng)度為a=90365 Fy2.811 kg/cm2（2）對(duì)高鈣型煤灰，即灰中Fe2O3（CaO+MgO+ Na2O + K2O）時(shí)，燒結(jié)強(qiáng)度為

46、kg/cm2根據(jù)這些回歸公式推算，對(duì)中國(guó)煤灰的沾污指數(shù)范圍比國(guó)外推薦值還嚴(yán)格。當(dāng)以試驗(yàn)所得燒結(jié)強(qiáng)度a=10 kg/cm2作為判斷煤灰是否容易沾污的依據(jù)時(shí)，則高鐵型灰Fy0.04，高鈣型灰Na2O含量0.2%的煤為不沾污煤灰，超過此值的煤均有一定的沾污傾向。第六節(jié) 煤質(zhì)和煤種變化對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響燃料的種類和性質(zhì)對(duì)鍋爐燃燒設(shè)備的結(jié)構(gòu)選型，受熱面布置，以及運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性都有很大的影響。依照目前對(duì)燃料的常規(guī)分析項(xiàng)目來看，因?yàn)槊旱娜紵?，除部分固定炭和游離氫外，煤中各元素成分大都不是以單質(zhì)狀態(tài)燃燒，而是以復(fù)雜的有機(jī)化合物參與燃燒，其燃燒過程與工業(yè)分析中成分析出過程大致相同。因此，直接影響鍋爐燃燒和運(yùn)

47、行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性的因素，主要是煤的工業(yè)分析成分，即揮發(fā)分，水分和灰分的影響。此外，灰的熔化性質(zhì)及煤灰的組成成分對(duì)爐膛結(jié)渣和受熱面沾染關(guān)系密切，煤中含硫會(huì)引起低溫受熱面的積灰和腐蝕，以下就這些方面分別予以分析說明。一、揮發(fā)分的影響失去水分的煤樣，在隔絕空氣下和90010溫度下加7分鐘熱時(shí)使煤中有機(jī)物分解而析出的氣體產(chǎn)物，就是揮發(fā)分。揮發(fā)分是由各種碳?xì)浠衔?，一氧化物，硫化氫等可燃?xì)怏w所組成，還有少量的氧，二氧化碳和氫等不可燃?xì)怏w。固體燃料的揮發(fā)分含量與燃料的地質(zhì)年代有密切關(guān)系。地質(zhì)年代越短，即燃料的碳化程度越淺，揮發(fā)分含量便越高，這是因?yàn)槊褐兴鞣N氣體本身就有揮發(fā)分，埋藏時(shí)間越短，它受大自然干

48、餾揮發(fā)得少，所以含量便大。而且不同地質(zhì)年代燃料析出揮發(fā)分的溫度是不同的。地質(zhì)年代較短的燃料，不但揮發(fā)分含量多，而且在較低溫度（200）下就迅速析出。地質(zhì)年代長(zhǎng)，揮發(fā)分含量少的無煙煤則要到400左右才開始析出揮發(fā)分。揮發(fā)分燃燒時(shí)放出的熱量取決于揮發(fā)分的組成成分。不同燃料的揮發(fā)分的熱量差別很大，低的只有17000kJ/kg（4000kal/kg），高的可達(dá)71000 kJ/kg（17000kal/kg），它與揮發(fā)分中氧的含量有關(guān)，因而也與煤的地質(zhì)年代有關(guān)。含氧量少的無煙煤的揮發(fā)分，其發(fā)熱量很高.而含氧量多的褐煤，其揮發(fā)分的發(fā)熱量則較低。煤的揮發(fā)分含量是評(píng)定其燃燒性能的首要指標(biāo)。不同煤種揮發(fā)分含量也

49、不同。從表210中可以看出不同煤種的揮發(fā)分特性。表210 不同煤種的揮發(fā)分特性煤種揮發(fā)分開始逸出溫度（）揮發(fā)分發(fā)熱量（MJ/kg）無煙煤40069.08貧煤32039054.4356.52煙煤21026039.3648.15長(zhǎng)焰煤17035.59褐煤13017025.75揮發(fā)分含量高的煤，很容易著火燃燒。揮發(fā)分著火后對(duì)燃燒的未揮發(fā)部分進(jìn)行強(qiáng)烈加熱，可使它迅速著火燃燒。揮發(fā)分析出后，燃料會(huì)變得比較松散，孔隙較多，增加了燃料的燃燒面積，加速了燃燒過程。揮發(fā)分低的燃料不易著火燃燒，其燃燒速度較慢。隨著揮發(fā)分含量的減少，煤粉的著火溫度顯著增加。有的資料認(rèn)為：高揮發(fā)分煤粉的著火溫度約在800左右，低揮發(fā)

50、分煤粉的著火溫度可達(dá)1100。揮發(fā)分含量對(duì)著火過程的影響是：揮發(fā)分含量增加，著火速度加快。所以煤的著火特性主要取決于揮發(fā)分的含量。揮發(fā)分含量對(duì)煤粉的燃盡度也有直接的影響。揮發(fā)分含量愈高，一般灰渣未完全燃燒熱損失就愈小，從一些中容量固態(tài)排渣煤粉爐調(diào)查研究的結(jié)果來看，飛灰可燃物的含量是隨燃煤的揮發(fā)分含量增加而減少。燃料的揮發(fā)分也是對(duì)燃燒器選型、布置，爐膛形狀，制粉系統(tǒng)型式及防爆措施的設(shè)計(jì)依據(jù)。二、水分的影響煤的水分是評(píng)價(jià)煤炭經(jīng)濟(jì)價(jià)值的基本指標(biāo)，它既是數(shù)量指標(biāo)又是質(zhì)量指標(biāo)。燃煤中的水分是惰性物質(zhì)，它的存在會(huì)使煤的低位發(fā)熱量下降，因?yàn)橛?jì)算低位發(fā)熱量時(shí)要扣除水分的蒸發(fā)潛熱（即扣除汽化潛熱）。燃煤所含的水分，通常按其存在的狀態(tài)和分析方法分為兩部分。按收到基成分來講，一部分稱為內(nèi)在水分或固有水分，即在大氣狀態(tài)下風(fēng)干后的煤所保持的吸附水分，即燃煤分子中以化學(xué)力吸附在煤內(nèi)部小毛細(xì)管中的水分。另一部分稱為外在水分，即燃煤表面及顆粒之間所保持的水分，它隨外界環(huán)境而有較大的變動(dòng)。這兩部分水氣之和稱為煤的全水分。收到基內(nèi)在水分按其直接測(cè)定方法也常用空氣干