鍋爐及鍋爐房設(shè)備_02燃料與燃燒計(jì)算

1、能源與燃料 能源是自然環(huán)境中存在的，通過人類開發(fā)能夠能源是自然環(huán)境中存在的，通過人類開發(fā)能夠產(chǎn)生各種能量的物質(zhì)資源，是人類賴以生存的產(chǎn)生各種能量的物質(zhì)資源，是人類賴以生存的基礎(chǔ)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力基礎(chǔ)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力 根據(jù)能量的利用形式和性質(zhì)分類根據(jù)能量的利用形式和性質(zhì)分類 燃料能源燃料能源以化學(xué)能或原子能形式儲(chǔ)存于物質(zhì)中，以化學(xué)能或原子能形式儲(chǔ)存于物質(zhì)中，通過燃燒或原子裂、聚變后釋放出熱能的自然資源。通過燃燒或原子裂、聚變后釋放出熱能的自然資源。如化石燃料、草木、沼氣、核燃料如化石燃料、草木、沼氣、核燃料 非燃料能源非燃料能源以光能、機(jī)械能或熱能形式存在，以光能、機(jī)械能或熱能形式存在，可

2、以直接利用的能量資源。如太陽能、水能、風(fēng)能、可以直接利用的能量資源。如太陽能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮艿責(zé)崮艿诙碌诙?燃料與燃燒計(jì)算燃料與燃燒計(jì)算能源與燃料 一次能源一次能源自然界中不需加工，可直接應(yīng)用的能自然界中不需加工，可直接應(yīng)用的能源。煤、原油、天然氣、水能、風(fēng)能、太陽能等源。煤、原油、天然氣、水能、風(fēng)能、太陽能等 非再生能源非再生能源其中礦物燃料和核燃料的生成速度極慢，其中礦物燃料和核燃料的生成速度極慢，而消費(fèi)速度不斷增長，最終會(huì)枯竭而消費(fèi)速度不斷增長，最終會(huì)枯竭 再生能源再生能源在自然界的物質(zhì)和能量循環(huán)中能夠重復(fù)生產(chǎn)在自然界的物質(zhì)和能量循環(huán)中能夠重復(fù)生產(chǎn)的能源，如水能、風(fēng)能、海洋能、生

3、物質(zhì)能、太陽能等，的能源，如水能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能、太陽能等，能量的消耗速度可與再生速度持平，經(jīng)久使用而不會(huì)枯竭能量的消耗速度可與再生速度持平，經(jīng)久使用而不會(huì)枯竭 二次能源二次能源經(jīng)由一次能源處理和能量形式轉(zhuǎn)換而經(jīng)由一次能源處理和能量形式轉(zhuǎn)換而得到的能源。焦炭、重油、煤氣、電力、蒸汽等得到的能源。焦炭、重油、煤氣、電力、蒸汽等 常規(guī)能源常規(guī)能源在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活消費(fèi)中在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活消費(fèi)中得到廣泛應(yīng)用的部分得到廣泛應(yīng)用的部分 煤炭、石油、天然氣、水力、核裂變等煤炭、石油、天然氣、水力、核裂變等 新能源新能源其余的部分其余的部分 太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、核聚變能等，受太陽?/p>

4、、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、核聚變能等，受到現(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)水平的限制，尚未大規(guī)模開發(fā)和到現(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)水平的限制，尚未大規(guī)模開發(fā)和廣泛使用廣泛使用能源與燃料中國化石燃料儲(chǔ)量及消費(fèi)結(jié)構(gòu)項(xiàng)目項(xiàng)目煤煤100Mt石油石油100Mt天然氣天然氣108m3截至截至94年底探明可年底探明可 采儲(chǔ)采儲(chǔ)量量(中國世界總量）中國世界總量）114510438.63313731700141000探明可采儲(chǔ)量探明可采儲(chǔ)量在世界的排位在世界的排位3101194年一次能源中化石燃年一次能源中化石燃料的消費(fèi)結(jié)構(gòu)）料的消費(fèi)結(jié)構(gòu)）75.015.71.9 根據(jù)中國化石燃料的儲(chǔ)量及開采利用的情況，在相當(dāng)長根據(jù)中國化石燃料的儲(chǔ)量及開采利用

5、的情況，在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，煤不僅是中國，也是世界上最重要的一次能的時(shí)間內(nèi)，煤不僅是中國，也是世界上最重要的一次能源源第一節(jié) 燃料的化學(xué)成分 鍋爐常用燃料的組成鍋爐常用燃料的組成 可燃質(zhì)可燃質(zhì)高分子有機(jī)化合物高分子有機(jī)化合物 惰性質(zhì)惰性質(zhì)多種礦物質(zhì)多種礦物質(zhì) 燃料的化學(xué)成分及含量，可通過兩種方法測燃料的化學(xué)成分及含量，可通過兩種方法測得得 元素分析法元素分析法C H O N S A M 工業(yè)分析法工業(yè)分析法固定碳固定碳Cgd、揮發(fā)分、揮發(fā)分V、水分、灰、水分、灰分。廣義上還包括煤的發(fā)熱量、硫分、焦渣特性分。廣義上還包括煤的發(fā)熱量、硫分、焦渣特性及灰的熔點(diǎn)測定及灰的熔點(diǎn)測定碳碳(C)氫氫(H)硫硫

6、(S)氧氧(O)氮氮(N)水分水分(W)灰分灰分(A)基本基本成分成分一、燃料的元素分析成分一、燃料的元素分析成分吸附和凝聚在顆粒內(nèi)部吸附和凝聚在顆粒內(nèi)部毛細(xì)孔。不易蒸發(fā)，毛細(xì)孔。不易蒸發(fā)，105105110110可烘干可烘干機(jī)械附著和潤濕在燃機(jī)械附著和潤濕在燃料顆粒表面及大毛細(xì)料顆粒表面及大毛細(xì)孔中。易于蒸發(fā)孔中。易于蒸發(fā)外在水分外在水分(Mf)內(nèi)在水分內(nèi)在水分(Minh)對(duì)于既定燃料，對(duì)于既定燃料，絕對(duì)含量不變絕對(duì)含量不變隨開采、運(yùn)輸、貯存、隨開采、運(yùn)輸、貯存、氣候等條件變化氣候等條件變化碳碳 燃料的主要可燃元素，含量最多燃料的主要可燃元素，含量最多 純碳完全燃燒生成純碳完全燃燒生成CO2

7、，放熱，放熱32866kJkg；不完全燃；不完全燃燒生成燒生成CO，放熱，放熱9270kJkg 煤的含碳量隨煤化程度增高而增加煤的含碳量隨煤化程度增高而增加 煤的含碳量愈高，其發(fā)熱量愈高煤的含碳量愈高，其發(fā)熱量愈高 純碳不易著火純碳不易著火煤化程度越高，發(fā)熱量越高，越不易著火煤化程度越高，發(fā)熱量越高，越不易著火氫 燃料另一重要可燃元素，煤中含量不多，液體燃料另一重要可燃元素，煤中含量不多，液體含量較高含量較高 發(fā)熱量比碳高，約發(fā)熱量比碳高，約120370kJkg 容易著火燃燒容易著火燃燒 煤化程度愈高，氫含量愈小煤化程度愈高，氫含量愈小 燃燒過程容易析出炭黑而冒黑煙、污染大氣燃燒過程容易析出炭

8、黑而冒黑煙、污染大氣氧、氮 不可燃，習(xí)慣作為可燃成分，使燃料可燃成分不可燃，習(xí)慣作為可燃成分，使燃料可燃成分相對(duì)減少，發(fā)熱量降低相對(duì)減少，發(fā)熱量降低 氧隨煤化程度加深而減少氧隨煤化程度加深而減少 煤中氮含量很少，屬于有害元素煤中氮含量很少，屬于有害元素 高溫條件下，氧化生成高溫條件下，氧化生成NOx，排入大氣，破壞生態(tài)，排入大氣，破壞生態(tài)平衡平衡硫 可燃，發(fā)熱量不大可燃，發(fā)熱量不大 9050 kJkg 有害元素有害元素 生成物腐蝕鍋爐尾部受熱面生成物腐蝕鍋爐尾部受熱面 污染環(huán)境污染環(huán)境灰分 燃料的主要雜質(zhì)、有害成分，夾雜在燃料中的燃料的主要雜質(zhì)、有害成分，夾雜在燃料中的不可燃礦物質(zhì)。如灰分含量

9、多：不可燃礦物質(zhì)。如灰分含量多： 著火燃燒困難著火燃燒困難 容易積灰，如提高煙速加劇受熱面磨損容易積灰，如提高煙速加劇受熱面磨損 污染環(huán)境污染環(huán)境 若灰熔點(diǎn)低，爐排和爐內(nèi)受熱面容易結(jié)渣，破若灰熔點(diǎn)低，爐排和爐內(nèi)受熱面容易結(jié)渣，破壞燃燒、惡化傳熱壞燃燒、惡化傳熱 液體和氣體燃料灰分含量少液體和氣體燃料灰分含量少水分 主要雜質(zhì)主要雜質(zhì) 隨煤化程度增高而減少隨煤化程度增高而減少煤中哪些元素隨煤化程度增高而增加 如水分多如水分多 煤發(fā)熱量降低煤發(fā)熱量降低 汽化吸熱導(dǎo)致爐膛溫度下降，影響煤汽化吸熱導(dǎo)致爐膛溫度下降，影響煤著火燃燒著火燃燒 增大煙氣體積，排煙熱損失增加增大煙氣體積，排煙熱損失增加 加劇尾部

10、受熱面的腐蝕和堵灰加劇尾部受熱面的腐蝕和堵灰 燃料油一般需進(jìn)行脫水處理燃料油一般需進(jìn)行脫水處理二、燃料成分分析數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)與換算二、燃料成分分析數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)與換算 燃料各成分百分?jǐn)?shù)經(jīng)常變化，提供或應(yīng)用燃料成燃料各成分百分?jǐn)?shù)經(jīng)常變化，提供或應(yīng)用燃料成分分析數(shù)據(jù)，須表明其分析基準(zhǔn)（計(jì)算基數(shù)）分分析數(shù)據(jù)，須表明其分析基準(zhǔn)（計(jì)算基數(shù)） 元素分析和工業(yè)分析，常采用四種分析基準(zhǔn)元素分析和工業(yè)分析，常采用四種分析基準(zhǔn)燃料的實(shí)際應(yīng)用成分燃料的實(shí)際應(yīng)用成分實(shí)驗(yàn)室條件下風(fēng)干后的成分實(shí)驗(yàn)室條件下風(fēng)干后的成分不受水分影響不受水分影響穩(wěn)定成分，用于判斷煤的燃燒特性和分類穩(wěn)定成分，用于判斷煤的燃燒特性和分類各種基換算各種基換

11、算 已知已知Cdaf，求，求Car%100100arardafarWACC 換算公式換算公式 xKx0換算基相換算基相應(yīng)成分應(yīng)成分已知基相已知基相應(yīng)成分應(yīng)成分換算換算系數(shù)系數(shù)例題自學(xué)例題自學(xué)第二節(jié) 煤的燃燒特性一、發(fā)熱量 燃料的發(fā)熱量燃料的發(fā)熱量單位質(zhì)量單位質(zhì)量 (單位容積單位容積) 燃料完全燃燒所燃料完全燃燒所放出的熱量。放出的熱量。kJkg或或kJNm3 高位發(fā)熱量高位發(fā)熱量Qgr每每kg燃料完全燃燒后所產(chǎn)生的熱燃料完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量，包括燃料燃燒時(shí)所生成的水蒸氣的汽化潛熱，量，包括燃料燃燒時(shí)所生成的水蒸氣的汽化潛熱，水蒸氣全部凝結(jié)成水水蒸氣全部凝結(jié)成水 排煙溫度在排煙溫度在11020

12、0，水蒸氣處于蒸汽狀態(tài)，汽，水蒸氣處于蒸汽狀態(tài)，汽化潛熱隨煙氣帶走化潛熱隨煙氣帶走 低位發(fā)熱量低位發(fā)熱量Qnet從高位發(fā)熱量中扣除水蒸氣的汽從高位發(fā)熱量中扣除水蒸氣的汽化潛熱化潛熱 Qnet接近鍋爐運(yùn)行實(shí)際情況，在鍋爐設(shè)計(jì)、試驗(yàn)中以接近鍋爐運(yùn)行實(shí)際情況，在鍋爐設(shè)計(jì)、試驗(yàn)中以此作為計(jì)算依據(jù)此作為計(jì)算依據(jù)發(fā)熱量間的換算 高低位發(fā)熱量間關(guān)系高低位發(fā)熱量間關(guān)系kJ/kg 25H226100100H92512arararnet,arararnet,argr,MQMQQkJ/kg H226kJ/kg H226kJ/kg 25H226dafdafnet,dafgr,ddnet,dgr,adaradnet,a

13、dgr,QQQQMQQ 計(jì)算發(fā)熱量時(shí)，各種基計(jì)算發(fā)熱量時(shí)，各種基Qgr間可用表間可用表2-1的換算系的換算系數(shù)進(jìn)行換算。而數(shù)進(jìn)行換算。而Qnet 必須考慮水分的汽化潛熱必須考慮水分的汽化潛熱？ 對(duì)于高位發(fā)熱量來說，水分只是占據(jù)了質(zhì)量的一定分對(duì)于高位發(fā)熱量來說，水分只是占據(jù)了質(zhì)量的一定分額而使發(fā)熱量降低；對(duì)于低位發(fā)熱量，水分不僅占據(jù)額而使發(fā)熱量降低；對(duì)于低位發(fā)熱量，水分不僅占據(jù)了質(zhì)量的一定分額，而且還要吸收汽化潛熱了質(zhì)量的一定分額，而且還要吸收汽化潛熱將Qnet,ad換算成Qnet,aradaradaradnet,arararnet,10010025H22625H226MMMQMQadaradg

14、r,argr,100100MMQQaradaradadnet,arnet,25100100)25(MMMMQQ 25H226arararnet,argr,MQQ 25H226adaradnet,adgr,MQQ發(fā)熱量近似計(jì)算 取決于燃料中可燃成分的多少。取決于燃料中可燃成分的多少。 不等于所含各可燃元素的發(fā)熱量算術(shù)和，難以不等于所含各可燃元素的發(fā)熱量算術(shù)和，難以準(zhǔn)確計(jì)算準(zhǔn)確計(jì)算 燃料不是各種成分的機(jī)械混合物，而包括極其復(fù)雜的燃料不是各種成分的機(jī)械混合物，而包括極其復(fù)雜的化合關(guān)系?；详P(guān)系。 由氧彈發(fā)熱量計(jì)算由氧彈發(fā)熱量計(jì)算kJ/kg 1 .94 adb,adb,adb,adgr,QSQQ 門捷

15、列夫公式門捷列夫公式kJ/kg 25M-O109H1030339ararararararnet,SCQ 煤科院煤科院kJ/kg 25M-10M100A100100AM100OHararararar5ar4ar3ar2ar1arnet,kkSkkCkQ標(biāo)準(zhǔn)煤標(biāo)準(zhǔn)煤 假想煤，規(guī)定其收到基低位發(fā)熱量為假想煤，規(guī)定其收到基低位發(fā)熱量為29308kJkgkg/h 29308arnet,bBQB 標(biāo)準(zhǔn)煤標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量消耗量燃煤實(shí)際燃煤實(shí)際消耗量消耗量二、揮發(fā)分 失去水分的干燥煤樣在隔絕空氣下失去水分的干燥煤樣在隔絕空氣下加熱加熱至一定至一定溫度時(shí)，所析出的氣態(tài)物質(zhì)溫度時(shí)，所析出的氣態(tài)物質(zhì) 其百分?jǐn)?shù)含量即為其

16、百分?jǐn)?shù)含量即為揮發(fā)分揮發(fā)分 由各種碳?xì)浠衔?、由各種碳?xì)浠衔?、H2、CO、H2S等可燃?xì)怏w和少等可燃?xì)怏w和少量量O2、CO2、N2不可燃?xì)怏w等組成不可燃?xì)怏w等組成不是現(xiàn)成狀態(tài)存在于燃不是現(xiàn)成狀態(tài)存在于燃料中，在加熱中形成料中，在加熱中形成揮發(fā)分揮發(fā)分煤分類的重要依據(jù)之一煤分類的重要依據(jù)之一 煤的揮發(fā)分大小，大致代表煤的煤化程度煤的揮發(fā)分大小，大致代表煤的煤化程度 一般煤的揮發(fā)分隨煤化程度加深而減少一般煤的揮發(fā)分隨煤化程度加深而減少 不同煤種揮發(fā)分析出的溫度與煤化程度有關(guān)不同煤種揮發(fā)分析出的溫度與煤化程度有關(guān) 煤化程度越淺，揮發(fā)分開始析出的溫度愈低。煤化程度越淺，揮發(fā)分開始析出的溫度愈低。13

17、0400 揮發(fā)分含量對(duì)燃燒過程的發(fā)生和發(fā)展有較大影響揮發(fā)分含量對(duì)燃燒過程的發(fā)生和發(fā)展有較大影響 含量高的煤，著火迅速，燃燒穩(wěn)定，易于燃燒完全含量高的煤，著火迅速，燃燒穩(wěn)定，易于燃燒完全 鍋爐爐膛結(jié)構(gòu)和鍋爐運(yùn)行方法與揮發(fā)分有關(guān)鍋爐爐膛結(jié)構(gòu)和鍋爐運(yùn)行方法與揮發(fā)分有關(guān) 高高大爐膛空間大爐膛空間 低低加強(qiáng)爐排冷卻加強(qiáng)爐排冷卻三、焦結(jié)性 焦炭焦炭 煤在隔絕空氣加熱時(shí)，水分蒸發(fā)、揮發(fā)分析出后的煤在隔絕空氣加熱時(shí)，水分蒸發(fā)、揮發(fā)分析出后的固體殘余物固體殘余物 煤的焦結(jié)性煤的焦結(jié)性 焦炭的性狀隨煤種變化，呈粉末狀、焦塊等焦炭的性狀隨煤種變化，呈粉末狀、焦塊等 煤的焦結(jié)性對(duì)煤在爐內(nèi)的燃燒過程和燃燒效率煤的焦結(jié)性

18、對(duì)煤在爐內(nèi)的燃燒過程和燃燒效率有很大影響有很大影響 層燃爐不宜燃用不粘結(jié)或強(qiáng)粘結(jié)的煤層燃爐不宜燃用不粘結(jié)或強(qiáng)粘結(jié)的煤四、灰熔點(diǎn) 灰分灰分 焦炭中的可燃物（固焦炭中的可燃物（固定碳）燃盡的殘留物定碳）燃盡的殘留物 灰熔點(diǎn)灰熔點(diǎn) 反映灰分的熔融性。反映灰分的熔融性?；曳譀]有固定熔點(diǎn)，灰分沒有固定熔點(diǎn)，只有融化溫度范圍只有融化溫度范圍 角錐法測灰熔點(diǎn)角錐法測灰熔點(diǎn) 一般以軟化溫度一般以軟化溫度t2作為衡量作為衡量熔融性主要指標(biāo)熔融性主要指標(biāo) 難熔融性，難熔融性，t2 1425 可熔融性，可熔融性，12001425 易熔融性，易熔融性，t2 1200第三節(jié) 煤的分類 埋藏在地層深處的古代植物殘骸，在地

19、殼壓力、埋藏在地層深處的古代植物殘骸，在地殼壓力、地?zé)岷透艚^空氣等條件作用下，經(jīng)過幾千萬年地?zé)岷透艚^空氣等條件作用下，經(jīng)過幾千萬年乃至上億年逐漸碳化而形成的有機(jī)生物巖乃至上億年逐漸碳化而形成的有機(jī)生物巖 煤化程度逐年加深，所含水分和揮發(fā)物隨之減少，煤化程度逐年加深，所含水分和揮發(fā)物隨之減少，碳含量相應(yīng)增大碳含量相應(yīng)增大 形成各類不同品種的煤，表現(xiàn)出不同的特性形成各類不同品種的煤，表現(xiàn)出不同的特性 按干燥無灰基揮發(fā)分（煤化程度）多少，對(duì)煤按干燥無灰基揮發(fā)分（煤化程度）多少，對(duì)煤分類分類第四節(jié) 液體燃料一、燃料油及其分類一、燃料油及其分類 石油經(jīng)過蒸餾、裂化等一系列加工處理后的部分產(chǎn)石油經(jīng)過蒸餾、

20、裂化等一系列加工處理后的部分產(chǎn)品，如汽油、煤油、柴油和重油等品，如汽油、煤油、柴油和重油等 利用石油中不同成分具有不同沸點(diǎn)的原理，進(jìn)行加熱蒸餾，利用石油中不同成分具有不同沸點(diǎn)的原理，進(jìn)行加熱蒸餾，將石油分成不同沸點(diǎn)范圍（餾程）的蒸餾產(chǎn)物將石油分成不同沸點(diǎn)范圍（餾程）的蒸餾產(chǎn)物二、燃料油的物理特性二、燃料油的物理特性特性指標(biāo)特性指標(biāo)影響輸運(yùn)、貯存和燃燒使用的影響輸運(yùn)、貯存和燃燒使用的正常和安全正常和安全密度密度粘度粘度凝固點(diǎn)凝固點(diǎn)比熱容比熱容閃點(diǎn)和燃點(diǎn)閃點(diǎn)和燃點(diǎn)爆炸極限爆炸極限1.密度 420 柴油：柴油：0.8310.862 重油：重油：0.940.98 4t= 420-(t-20) 密度越小，含氫量越多，含碳量越小，發(fā)熱量密度越小，含氫量越多，含碳量越小，發(fā)熱量越高越高2.粘度 表征流動(dòng)性能的特性指標(biāo)表征流動(dòng)性能的特性指標(biāo) 粘度大，流動(dòng)性差，在管道內(nèi)輸送阻力大，裝卸和霧化困難粘度大，流動(dòng)性差，在管道內(nèi)輸送阻力大，裝卸和霧化困難 燃料油在燃料油在t時(shí)的恩氏粘度時(shí)的恩氏粘度 Et t20 oE 換算：換算：運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度恩氏粘度恩氏粘度 燃料油粘度與其成分、溫度、壓力有關(guān)，溫燃料油粘度與其成分、溫度、壓力有關(guān)，溫度提高后粘度降低度提高后粘度