第2章燃料及熱力計算

1、第二章第二章 燃料及熱力計算燃料及熱力計算v 燃料按狀態(tài)可以分成三類：固體、液體和氣體。燃料按狀態(tài)可以分成三類：固體、液體和氣體。我國電廠鍋爐主要燃用的是煤。優(yōu)質煤具有其他工我國電廠鍋爐主要燃用的是煤。優(yōu)質煤具有其他工業(yè)生產所需的某些特性，作為動力燃料則太浪費。業(yè)生產所需的某些特性，作為動力燃料則太浪費。為了合理利用資源，鍋爐應盡量燃用劣質煤，即揮為了合理利用資源，鍋爐應盡量燃用劣質煤，即揮發(fā)份低或水分、灰分含量高、發(fā)熱量低或易結渣的發(fā)份低或水分、灰分含量高、發(fā)熱量低或易結渣的煤。鍋爐結構取決于燃煤的種類，為了保證鍋爐安煤。鍋爐結構取決于燃煤的種類，為了保證鍋爐安全、經(jīng)濟運行，必須深入了解煤的

2、成分、特性等。全、經(jīng)濟運行，必須深入了解煤的成分、特性等。v 煤由古代植物經(jīng)過長期的地質演變而成，含有多煤由古代植物經(jīng)過長期的地質演變而成，含有多種豐富的有機物與無機物。煤的組成成分通常用種豐富的有機物與無機物。煤的組成成分通常用煤的煤的元素分析元素分析成分和成分和工業(yè)分析工業(yè)分析成分表示：成分表示： 元素分析（元素分析（Ultimate analysis）：）： 成分：成分：用元素分析儀測定煤中用元素分析儀測定煤中碳碳C、氫、氫H、氧氧O、氮氮N、硫硫S五種元素占煤的質量百分比。五種元素占煤的質量百分比。用途：用途：用于鍋爐設計、熱工試驗、燃燒控制、煤用于鍋爐設計、熱工試驗、燃燒控制、煤質研

3、究、工業(yè)利用和環(huán)境評價等?？蒲袡C構。質研究、工業(yè)利用和環(huán)境評價等?？蒲袡C構。原理：原理：借助于燃燒，設法測定燃燒生成物中該元素借助于燃燒，設法測定燃燒生成物中該元素的含量，或加入某種化合物使被測成分轉化為易于的含量，或加入某種化合物使被測成分轉化為易于測定的物質。測定的物質。注意：元素組成不能表明煤中所含的具體化合物種注意：元素組成不能表明煤中所含的具體化合物種類，但可以用于判斷煤的類，但可以用于判斷煤的煤化程度煤化程度。（1）碳）碳C：主要的可燃物質，含量最多（主要的可燃物質，含量最多（4090%）,是發(fā)熱量的主要來源，是發(fā)熱量的主要來源，32700kJ/kg，碳含量隨煤化，碳含量隨煤化程度

4、加深而增加。程度加深而增加。以碳氫化合物形式存在的碳：易燃以碳氫化合物形式存在的碳：易燃以單質形式存在的碳：固定碳，難燃以單質形式存在的碳：固定碳，難燃（2）氫）氫H：含量少（含量少（36%），發(fā)熱量最大，），發(fā)熱量最大，120000 kJ/kg，影響整體煤的發(fā)熱量，并影響著火燃燒。，影響整體煤的發(fā)熱量，并影響著火燃燒。主要存在于主要存在于揮發(fā)分揮發(fā)分（CmHn）中。氫含量隨煤化程）中。氫含量隨煤化程度加深而減少。度加深而減少。（3）氧）氧O和氮和氮N：不可燃成分。氧含量隨煤化程度加不可燃成分。氧含量隨煤化程度加深而減少。氮含量較少。燃料中的氮是煤粉鍋爐深而減少。氮含量較少。燃料中的氮是煤粉鍋

5、爐NOX生成的主要來源。生成的主要來源。 NOX按生成機理可分為熱力按生成機理可分為熱力NOX，快速，快速NOX和和燃料燃料NOX。當前研究熱點之一，。當前研究熱點之一，即燃燒過程中即燃燒過程中NOX的轉化規(guī)律及相應的低污染燃燒的轉化規(guī)律及相應的低污染燃燒技術。技術。（4）硫）硫S：發(fā)熱量低，含量少。有害物質，燃燒產物發(fā)熱量低，含量少。有害物質，燃燒產物SOX會造成低溫腐蝕、高溫腐蝕、堵灰、大氣污染。會造成低溫腐蝕、高溫腐蝕、堵灰、大氣污染。有機硫（有機硫（30-40%）：與）：與C、H、O化合，可燃化合，可燃無機硫無機硫（60-70%）全全硫硫黃鐵礦硫：黃鐵礦硫：FeS2，可燃，可燃硫酸鹽硫

6、：硫酸鹽硫：SO42-：灰分，不可燃：灰分，不可燃黃鐵礦是煤中主要的硫成分，黃鐵礦是煤中主要的硫成分，比重比重4.9-5.2g/cm3，比煤矸石和煤都要重很多，因此可以利用這個性質比煤矸石和煤都要重很多，因此可以利用這個性質進行燃燒前洗煤。進行燃燒前洗煤。2. 工業(yè)分析（工業(yè)分析（Proximate analysis）：）：成分：成分：按照煤的著火燃燒過程中各成分的變化，按照煤的著火燃燒過程中各成分的變化，分析煤中分析煤中水分水分M、灰分、灰分A、揮發(fā)分、揮發(fā)分V、固定碳、固定碳FC這這四種成分的質量百分數(shù)。四種成分的質量百分數(shù)。用途：用途：用于發(fā)電廠的煤質分析，了解煤在燃燒時用于發(fā)電廠的煤質

7、分析，了解煤在燃燒時的特性，對燃燒器的結構及操作運行有影響。電的特性，對燃燒器的結構及操作運行有影響。電廠即可進行工業(yè)分析。廠即可進行工業(yè)分析。原理：原理：煤樣煤樣 失去外水失去外水 失去內水失去內水 失去揮發(fā)分剩焦炭失去揮發(fā)分剩焦炭 失去固定碳?；曳?。失去固定碳剩灰分。自然干燥自然干燥105，2h隔絕空氣，隔絕空氣，900，7min850，2h（1）水分）水分M：不同煤種水分差異巨大。一般隨著煤不同煤種水分差異巨大。一般隨著煤化程度加深減少。實際應用狀態(tài)下的煤中所含的水化程度加深減少。實際應用狀態(tài)下的煤中所含的水分為全水分，由外部水分和內部水分組成。分為全水分，由外部水分和內部水分組成。外部

8、水分外部水分 + 內部水分內部水分 = 全水分全水分全水全水外水：自然干燥即可除去，易受環(huán)境影響外水：自然干燥即可除去，易受環(huán)境影響內水：加熱干燥才可除去，內水：加熱干燥才可除去，105 2h（2）揮發(fā)分）揮發(fā)分V：將失去水分的煤，隔絕空氣加熱至將失去水分的煤，隔絕空氣加熱至900，使燃料中的有機物分解而釋放出的氣體即，使燃料中的有機物分解而釋放出的氣體即揮發(fā)分。主要成分有揮發(fā)分。主要成分有CmHn，H2，CO，H2S等可燃等可燃氣體；氣體；O2，CO2，N2等不可燃氣體。等不可燃氣體。揮發(fā)分含量越揮發(fā)分含量越高，則煤粉的著火性能越好高，則煤粉的著火性能越好。不同煤種揮發(fā)分的析。不同煤種揮發(fā)分

9、的析出溫度和發(fā)熱量均不相同。揮發(fā)分一般隨煤化程度出溫度和發(fā)熱量均不相同。揮發(fā)分一般隨煤化程度加深而減少。加深而減少。失去水分、揮發(fā)分后剩余即失去水分、揮發(fā)分后剩余即焦炭焦炭（固定碳（固定碳+灰分）?；曳郑＃?）固定碳）固定碳FC：以單質形式存在的碳。固定碳著火以單質形式存在的碳。固定碳著火溫度高，不易燃盡。一般碳含量高的煤著火、燃燒溫度高，不易燃盡。一般碳含量高的煤著火、燃燒困難。困難。（4）灰分）灰分A：不可燃成分，影響著火燃燒，造成受不可燃成分，影響著火燃燒，造成受熱面積灰、結渣、腐蝕及污染。來源于成煤過程中熱面積灰、結渣、腐蝕及污染。來源于成煤過程中摻入的礦物質，開采運輸過程中摻入的雜

10、質。隨煤摻入的礦物質，開采運輸過程中摻入的雜質。隨煤種不同，灰分含量差異巨大。主要成分為硅鋁鐵鈣種不同，灰分含量差異巨大。主要成分為硅鋁鐵鈣鎂鈦鈉鉀的化合物。鎂鈦鈉鉀的化合物。煤的工業(yè)分析的步驟和成分煤的工業(yè)分析的步驟和成分自然干燥自然干燥105，2h隔絕空氣隔絕空氣900，7min850，2h（焦（焦 炭）炭）v 1. 揮發(fā)分揮發(fā)分 V：含量代表了煤的地質年齡，含量代表了煤的地質年齡，地質年齡地質年齡越短，煤的煤化程度越淺，越短，煤的煤化程度越淺，V含量越多。作為煤種劃含量越多。作為煤種劃分的依據(jù)。對煤的燃燒過程影響很大。分的依據(jù)。對煤的燃燒過程影響很大。 一般煤化程度一般煤化程度，V ，熱

11、值，熱值 ，析出溫度，析出溫度 V，煤著火容易，相當于引燃作用。，煤著火容易，相當于引燃作用。 V，煤易燃盡，煤易燃盡，V析出后多孔，反應比表面積析出后多孔，反應比表面積2. 水分水分 M：隨著水分增加：隨著水分增加 著火熱增大，著火推遲著火熱增大，著火推遲 水分吸熱，降低爐內溫度，對著火、燃盡均不利水分吸熱，降低爐內溫度，對著火、燃盡均不利 煙氣量煙氣量，排煙損失，排煙損失，gl 煙氣量煙氣量，引風機電耗，引風機電耗 使低溫受熱面易于積灰、腐蝕使低溫受熱面易于積灰、腐蝕 煙氣量煙氣量，煙氣流速，煙氣流速，過熱汽溫，過熱汽溫（超溫）（超溫） 不利于制粉，易堵塞，磨煤機出力不利于制粉，易堵塞，磨

12、煤機出力3. 灰分灰分 A：隨著：隨著A增加增加 煤中可燃成分相對減少，煤的熱值降低煤中可燃成分相對減少，煤的熱值降低 A熔融吸熱，降低爐內溫度，對著火燃盡均不利熔融吸熱，降低爐內溫度，對著火燃盡均不利 包裹碳粒，妨礙揮發(fā)分析出包裹碳粒，妨礙揮發(fā)分析出 灰渣物理熱損失灰渣物理熱損失，gl 尾部受熱面磨損、積灰尾部受熱面磨損、積灰 爐內結渣，過熱器超溫，受熱面腐蝕爐內結渣，過熱器超溫，受熱面腐蝕 增加磨煤機的無效電耗增加磨煤機的無效電耗 污染環(huán)境污染環(huán)境4. 硫分硫分 S 可燃硫的熱值低，含量少，對煤的著火、燃燒可燃硫的熱值低，含量少，對煤的著火、燃燒無明顯影響無明顯影響 尾部低溫受熱面：低溫腐

13、蝕、積灰尾部低溫受熱面：低溫腐蝕、積灰 高溫腐蝕：水冷壁區(qū)域；過熱器區(qū)域高溫腐蝕：水冷壁區(qū)域；過熱器區(qū)域 形成酸雨，污染環(huán)境形成酸雨，污染環(huán)境 燃料中的硫化鐵加劇磨煤部件的磨損燃料中的硫化鐵加劇磨煤部件的磨損5. 灰渣的熔融特性灰渣的熔融特性：角錐法：角錐法灰的變形溫度灰的變形溫度 DT灰的軟化溫度灰的軟化溫度 ST灰的流動溫度灰的流動溫度 FT 灰熔點的影響：灰熔點的影響： 水冷壁或爐墻結渣，爐膛出口煙溫水冷壁或爐墻結渣，爐膛出口煙溫，過熱器超溫，過熱器超溫及結渣腐蝕。及結渣腐蝕。 嚴重結渣可能造成冷灰斗出渣不暢，大焦塊脫落嚴重結渣可能造成冷灰斗出渣不暢，大焦塊脫落可能壓滅爐膛火焰，導致熄火

14、，甚至砸壞冷灰斗及可能壓滅爐膛火焰，導致熄火，甚至砸壞冷灰斗及水冷壁管，對鍋爐安全運行構成重大危害。水冷壁管，對鍋爐安全運行構成重大危害。 當當ST 1350時，爐內結渣的可能性不大。為了時，爐內結渣的可能性不大。為了避免爐膛出口處結渣，爐膛出口煙溫要比避免爐膛出口處結渣，爐膛出口煙溫要比ST低低50-100。灰熔點的影響因素灰熔點的影響因素（灰熔點越高越好灰熔點越高越好）：）：灰的化學組成：灰的化學組成：酸性氧化物，酸性氧化物， ；堿性氧化物，；堿性氧化物，爐內氣氛：爐內氣氛：氧化性氣氛，氧化性氣氛， ；還原性氣氛，；還原性氣氛，6. 發(fā)熱量：發(fā)熱量：單位質量或體積的燃料完全燃燒時所放出單位

15、質量或體積的燃料完全燃燒時所放出的熱量（的熱量（kJ/kg）。燃料的發(fā)熱量有高位和低位之分。）。燃料的發(fā)熱量有高位和低位之分。高位發(fā)熱量高位發(fā)熱量Qgr：煤的理論發(fā)熱量，包括燃燒產物中煤的理論發(fā)熱量，包括燃燒產物中全部水蒸氣凝結成水所放出的全部水蒸氣凝結成水所放出的汽化潛熱汽化潛熱。低位發(fā)熱量低位發(fā)熱量Qnet：煙氣中的水蒸汽在鍋爐排煙溫度煙氣中的水蒸汽在鍋爐排煙溫度（110-160）下一般不會凝結，水蒸汽所吸收的汽）下一般不會凝結，水蒸汽所吸收的汽化潛熱無法被利用，使煤的發(fā)熱量降低，降低后的發(fā)化潛熱無法被利用，使煤的發(fā)熱量降低，降低后的發(fā)熱量稱為低位發(fā)熱量。熱量稱為低位發(fā)熱量。低位發(fā)熱量（燃

16、料在鍋爐中的低位發(fā)熱量（燃料在鍋爐中的實際發(fā)熱量）小于高位發(fā)熱量。實際發(fā)熱量）小于高位發(fā)熱量。 煤的發(fā)熱量是反映煤質好壞的指標之一。煤的發(fā)熱量是反映煤質好壞的指標之一。 發(fā)熱量發(fā)熱量 ，則爐內溫度，則爐內溫度 ，有利于穩(wěn)定著火燃燒，有利于穩(wěn)定著火燃燒 發(fā)熱量發(fā)熱量 ，爐內溫度，爐內溫度，容易導致燃燒不穩(wěn)定，甚，容易導致燃燒不穩(wěn)定，甚至滅火，燃料消耗量至滅火，燃料消耗量v 分類指標：分類指標：采用表征煤化程度的采用表征煤化程度的Vdaf。為實現(xiàn)能源的綜合利用，考慮各種工藝（煉焦、為實現(xiàn)能源的綜合利用，考慮各種工藝（煉焦、燃燒、氣化或液化等等）對煤質的要求，及反映煤燃燒、氣化或液化等等）對煤質的要

17、求，及反映煤的燃燒特性，每一類煤還要結合其他若干指標進一的燃燒特性，每一類煤還要結合其他若干指標進一步劃分為小類。步劃分為小類。分分類類褐煤褐煤煙煤煙煤無煙煤無煙煤37%10%10%dafdafdafVVV1. 無煙煤：無煙煤： 煤化程度最深，呈明亮的黑色光澤，硬度高不易研磨。煤化程度最深，呈明亮的黑色光澤，硬度高不易研磨。 含碳量高，雜質少，發(fā)熱量高達含碳量高，雜質少，發(fā)熱量高達21000-25000 kJ/kg。 揮發(fā)分含量低，析出溫度高達揮發(fā)分含量低，析出溫度高達400。 難以點燃，燃燒特性差。燃燒火焰較短，燃盡困難。難以點燃，燃燒特性差。燃燒火焰較短，燃盡困難。 貯存時不易自燃。貯存時

18、不易自燃。2. 貧煤：貧煤： 揮發(fā)分含量略高于無煙煤，揮發(fā)分含量略高于無煙煤，Vdaf = 10-20 %，著火、燃盡，著火、燃盡特性優(yōu)于無煙煤，但仍屬于燃燒特性差的煤種。特性優(yōu)于無煙煤，但仍屬于燃燒特性差的煤種。3. 煙煤：煙煤： 中等煤化程度，揮發(fā)分含量較高，松軟呈灰黑色光澤。中等煤化程度，揮發(fā)分含量較高，松軟呈灰黑色光澤。 含碳量較高，雜質少，發(fā)熱量較高。含碳量較高，雜質少，發(fā)熱量較高。 煙煤燃點低，易著火和燃盡。煙煤燃點低，易著火和燃盡。 但某些灰分較高的劣質煙煤則燃燒特性較差。但某些灰分較高的劣質煙煤則燃燒特性較差。 對對Vdaf超過超過25%的煙煤，貯存時要防止自燃。制粉系統(tǒng)要的煙

19、煤，貯存時要防止自燃。制粉系統(tǒng)要 考慮防爆措施?？紤]防爆措施。 劣質煙煤還要考慮受熱面積灰、結渣、磨損問題。劣質煙煤還要考慮受熱面積灰、結渣、磨損問題。 思考：思考：無煙煤的發(fā)熱量是否一定比煙煤高？無煙煤的發(fā)熱量是否一定比煙煤高？4. 褐煤：褐煤： 外觀呈褐色，似木質。外觀呈褐色，似木質。 揮發(fā)分含量高，析出溫度低，有利于著火和燃盡。揮發(fā)分含量高，析出溫度低，有利于著火和燃盡。 但含碳量低，灰分水分高，發(fā)熱量一般小于但含碳量低，灰分水分高，發(fā)熱量一般小于16750 kJ/kg。 含水分較高的褐煤燃燒性差，且灰熔點低。含水分較高的褐煤燃燒性差，且灰熔點低。 質脆易風化，易自燃，不易儲存和遠距離運

20、輸。質脆易風化，易自燃，不易儲存和遠距離運輸。5. 其他：其他： 泥煤：碳化程度最淺，含碳量少，水分高，揮發(fā)分高，熱泥煤：碳化程度最淺，含碳量少，水分高，揮發(fā)分高，熱 值很低，但易著火，不結焦。值很低，但易著火，不結焦。 煤矸石：夾在煤層中的堅硬巖塊，可燃物含量低，熱值很煤矸石：夾在煤層中的堅硬巖塊，可燃物含量低，熱值很 低，一般鍋爐不能單獨燃用。低，一般鍋爐不能單獨燃用。 油頁巖：含油礦石，灰分極高，熱值低。一般不單獨燃用。油頁巖：含油礦石，灰分極高，熱值低。一般不單獨燃用。無煙煤無煙煤煙煤煙煤褐煤褐煤引入成分基準的原因引入成分基準的原因：水分、灰分含量隨環(huán)境變化。水分、灰分含量隨環(huán)境變化。

21、圖圖2-1 煤的成分及其與各種成分基準之間的關系煤的成分及其與各種成分基準之間的關系v 收到基：收到基：以入爐煤（包括煤的全部成分）為基準。以入爐煤（包括煤的全部成分）為基準。100%arararararararCHONSMA100%ararararVFCAM空氣干燥基：空氣干燥基：以經(jīng)過自然干燥，除去外水后的煤以經(jīng)過自然干燥，除去外水后的煤為基準。為基準。100%adadadadadadadCHONSMA100%adadadadVFCAM干燥基：干燥基：以除去全水后的煤為基準。以除去全水后的煤為基準。100%ddddddCHONSA100%dddVFCA干燥無灰基：干燥無灰基：以除去全水、灰

22、分后的煤為基準。以除去全水、灰分后的煤為基準。100%dafdafdafdafdafCHONS100%dafdafVFC表表2-1 不同基準的換算系數(shù)不同基準的換算系數(shù)0XKX換算公式：換算公式：所求所求X已知已知X0100100dararCCM例：煤的發(fā)熱量有煤的發(fā)熱量有高位高位和和低位低位之分，同時對于不之分，同時對于不同成分基準的燃料發(fā)熱量也不同。同成分基準的燃料發(fā)熱量也不同。發(fā)發(fā)熱熱量量的的換換算算相同基準相同基準下：高位下：高位 低位低位不同基準不同基準下：高位下：高位 高位高位不同基準不同基準下：低位下：低位 低位低位（難點）（難點）汽化潛熱汽化潛熱換算系數(shù)換算系數(shù)三步走三步走 相

23、同基準：高位相同基準：高位 低位低位,922525100100ararar netar grar grararHMQQrQHM,22525225225ad netad gradadd netd grddaf netdaf grdafQQHMQQHQQH空干基：空干基：干燥基：干燥基：干燥無灰基：干燥無灰基：netgrQQ燃燒產物中水蒸氣的汽化潛熱以收到基為例：以收到基為例： 2500kJ/kgr ：水的汽化潛熱，取不同基準：高位不同基準：高位 高位高位0XKX所求所求X已知已知X0daf, grar, gr100Q=Q100ararMA例：不同基準：低位不同基準：低位 低位低位不同基準間低位發(fā)

24、熱量的換算不同基準間低位發(fā)熱量的換算不能直接用換算系不能直接用換算系數(shù)進行換算數(shù)進行換算，按，按三步走三步走：a. 已知基準的已知基準的Qnet 已知基準的已知基準的 Qgr （汽化潛熱）（汽化潛熱）b. 已知基準的已知基準的 Qgr 所求基準的所求基準的 Qgr （換算系數(shù)）（換算系數(shù)）c. 所求基準的所求基準的 Qgr 所求基準的所求基準的 Qnet （汽化潛熱）（汽化潛熱）daf,netdafararar,netQ=27320kJ/kg, H=3.8%, M6%, A =14%. Q.例：已知某煤種的求：該煤種的燃料的折算成分：燃料的折算成分：標準煤：標準煤：以收到基低位發(fā)熱量為以收到基

25、低位發(fā)熱量為29310 kJ/kg的煤作的煤作為標準煤。電廠煤耗通常以標準煤計算。為標準煤。電廠煤耗通常以標準煤計算。標準煤耗量標準煤耗量 式中式中 Bb、Bs 分別為標準煤耗量與實際煤耗量。分別為標準煤耗量與實際煤耗量。折算成分：折算成分：把相對于每把相對于每4190kJ/kg收到基低位發(fā)熱量收到基低位發(fā)熱量的煤中所含的收到基水分、灰分和硫分分別稱為折的煤中所含的收到基水分、灰分和硫分分別稱為折算水分、折算灰分和折算硫分。算水分、折算灰分和折算硫分。.29310ar netbsQBB.4190,%4190,%4190,%arar zsar netarar zsar netarar zsar

26、netMMQAAQSSQ當燃料的折算成分當燃料的折算成分Mar,zs 8%，Sar,zs 0.2%，Aar,zs 4%時，分別稱為高水分，高硫分，高灰分燃時，分別稱為高水分，高硫分，高灰分燃料。料。v 燃料的燃燒工況：燃料的燃燒工況：不同工況下燃燒產物不同。不同工況下燃燒產物不同。n 理論工況：理論工況：燃料在燃料在沒有沒有過剩空氣的情況下過?？諝獾那闆r下完全完全燃燃燒。燃燒產物（煙氣）組成成分為燒。燃燒產物（煙氣）組成成分為CO2、SO2、N2和和H2O，理論煙氣量用理論煙氣量用 表示。表示。n 設計工況：設計工況：實際送入的空氣量實際送入的空氣量大于大于理論空氣量，理論空氣量，以保證燃料以

27、保證燃料完全完全燃燒。煙氣組成成分為燃燒。煙氣組成成分為CO2、SO2、N2、H2O和剩余和剩余O2n 實際工況：實際工況：實際送入的空氣量實際送入的空氣量大于大于理論空氣量，理論空氣量，但仍為但仍為不完全不完全燃燒。煙氣組成成分為燃燒。煙氣組成成分為CO2、SO2、N2 、 H2O、剩余、剩余O2 和和CO。實際煙氣量用實際煙氣量用 表示。表示。0yVyV煤中可燃元素的燃燒反應：煤中可燃元素的燃燒反應：是燃燒計算的基礎。是燃燒計算的基礎。可燃元素完全燃燒反應方程式：可燃元素完全燃燒反應方程式：對于對于1kg收到基燃料，碳、氫、硫完全燃燒所需收到基燃料，碳、氫、硫完全燃燒所需氧氣量分別為：氧氣

28、量分別為：燃料本身所含氧量為：燃料本身所含氧量為： 1kg C + 1.866 Nm3 O2 1.866 Nm3 CO2 1kg H + 5.56 Nm3 O2 11.1 Nm3 H2O 1kg S + 0.7 Nm3 O2 0.7 Nm3 SO231.866 5.56 0.7 Nm100100100arararCHS，30.7 Nm100arO燃燒所需空氣量的計算：燃燒所需空氣量的計算：n 理論空氣量理論空氣量 ： 1kg 收到基燃料完全燃燒時所需收到基燃料完全燃燒時所需要的最小空氣量?？赏ㄟ^燃料中可燃元素（要的最小空氣量?？赏ㄟ^燃料中可燃元素（C、H、S）的燃燒化學反應方程式求得。的燃燒化

29、學反應方程式求得。n 實際空氣量實際空氣量 ：實際供給空氣量與理論空氣量的：實際供給空氣量與理論空氣量的比值，稱為比值，稱為過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)。0V031 (1.866 5.56 0.7 - 0.7)0.21100100100100 0.0889( 0.375)0.2650.0333 Nm /kgararararararararCHSOVCSHOkV0( )kVV 一般爐內的燃燒過程在爐膛出口處結束，一般爐內的燃燒過程在爐膛出口處結束，因此可用爐膛出口處的過量空氣系數(shù)因此可用爐膛出口處的過量空氣系數(shù) 代表空氣量對燃燒過程的影響。代表空氣量對燃燒過程的影響。0( )kVV ll燃用無煙煤、

30、貧煤、劣質煙煤時取燃用無煙煤、貧煤、劣質煙煤時取1.201.25。燃用煙煤、褐煤時取燃用煙煤、褐煤時取1.151.20。漏風系數(shù)：漏風系數(shù)：負壓運行的鍋爐，外界冷空氣會通過鍋負壓運行的鍋爐，外界冷空氣會通過鍋爐不嚴密處漏入爐膛和煙道中，使鍋爐煙道中的實爐不嚴密處漏入爐膛和煙道中，使鍋爐煙道中的實際空氣量逐漸增加。對于際空氣量逐漸增加。對于1kg燃料，漏入的空氣量與燃料，漏入的空氣量與理論空氣量之比即漏風系數(shù)。理論空氣量之比即漏風系數(shù)。0VV漏風影響：漏風影響：漏入煙道的冷空氣，會使漏入煙道的冷空氣，會使爐膛溫度降低爐膛溫度降低，爐內燃燒惡化，從而影響傳熱，使爐內燃燒惡化，從而影響傳熱，使排煙溫

31、度升高，排煙溫度升高，排煙容積增大，排煙容積增大，導致排煙熱損失和引風機電耗增加，導致排煙熱損失和引風機電耗增加，降低鍋爐經(jīng)濟性。降低鍋爐經(jīng)濟性。由于存在漏風，由于存在漏風，鍋爐煙道內的過量空氣系數(shù)沿煙氣鍋爐煙道內的過量空氣系數(shù)沿煙氣流程是逐漸增大的流程是逐漸增大的。爐膛后任一煙道截面處的過量。爐膛后任一煙道截面處的過量空氣系數(shù)為：空氣系數(shù)為：l 是爐膛出口到計算的煙道截面處的漏風系數(shù)總和。llzfkykykykyllzf kykyfzfky、：空預器進、出口處空氣側過量空氣系數(shù)、分別為爐膛、制粉系統(tǒng)、空預器漏風系數(shù)。kykyky l燃燒產物煙氣量的計算：燃燒產物煙氣量的計算：n 理論煙氣容積

32、理論煙氣容積 ：1kg 收到基燃料，在供以理論收到基燃料，在供以理論空氣量空氣量 的條件下完全燃燒時所生成的煙氣容積。的條件下完全燃燒時所生成的煙氣容積。即即=1，O2 = 0；完全燃燒，；完全燃燒，CO = 0。0yV0V22200000(0.375) 1.8660.80.79100100 11.11.240.0161100100yRONH OarararararVVVVCSNVHMVn 完全完全燃燒實際燃燒實際煙氣容積煙氣容積 :1，O20；CO=0n 不完全燃燒實際煙氣容積不完全燃燒實際煙氣容積 :1，O20；CO0無論燃燒是否完全，煙氣中碳的燃燒產物總容積不無論燃燒是否完全，煙氣中碳的

33、燃燒產物總容積不變。但氧的容積發(fā)生改變。變。但氧的容積發(fā)生改變。結論：可見，燃料的組成或結論：可見，燃料的組成或不同時，不同時，1kg1kg燃料燃燒燃料燃燒所需空氣量及生成煙氣量是不同的。所需空氣量及生成煙氣量是不同的。yV000(1)0.0161(1)yyVVVVyV200.21(1)0.5OCOVVVn 1kg燃料燃燒生成的燃料燃燒生成的煙氣質量煙氣質量：三原子氣體的容積份額、分壓力：三原子氣體的容積份額、分壓力：水蒸氣的容積份額、分壓力：水蒸氣的容積份額、分壓力：飛灰濃度：飛灰濃度：011.306100aryAmV 2222, MPaROROROROgVrprpV2222, MPaH O

34、H OH OH OgVrprpV kg/kg()100arfayAm煙氣空氣和煙氣的焓的計算：空氣和煙氣的焓的計算：定義：將定義：將1kg燃料燃燒所需的空氣，或生成的煙氣，燃料燃燒所需的空氣，或生成的煙氣，在定壓下從在定壓下從0加熱到加熱到 時所需要的熱量，時所需要的熱量，kJ/kg。n 理論空氣焓：理論空氣焓：實際空氣焓：實際空氣焓：n 理論煙氣焓：理論煙氣焓：即各組分焓的總和即各組分焓的總和實際煙氣焓：實際煙氣焓：注意：沿煙氣流程，煙氣焓會變化，計算時分別計算。注意：沿煙氣流程，煙氣焓會變化，計算時分別計算。00kkhVc00kkkhhVc2222220yRONH ORONH OhVcVc

35、Vc00(1)yykfhhhhh煙氣焓溫表煙氣焓溫表v 煙氣分析目的：煙氣分析目的：鍋爐運行過程中，產生的煙氣鍋爐運行過程中，產生的煙氣成分和容積隨運行工況變化而變化。測定運行中煙成分和容積隨運行工況變化而變化。測定運行中煙氣的成分和容積，可以判斷爐內燃燒工況和燃燒設氣的成分和容積，可以判斷爐內燃燒工況和燃燒設備狀態(tài)，以便進行燃燒調整，提高鍋爐運行效率，備狀態(tài)，以便進行燃燒調整，提高鍋爐運行效率，并為設備改造提供依據(jù)。并為設備改造提供依據(jù)。 煙氣分析是以煙氣分析是以1kg燃料燃燒生成的燃料燃燒生成的干煙氣干煙氣（除去（除去水分后的煙氣）容積為基礎，采用化學吸收法分析水分后的煙氣）容積為基礎，采

36、用化學吸收法分析煙氣成分。最常見的是采用奧氏分析儀。煙氣成分。最常見的是采用奧氏分析儀。原理：原理：將一定容積的煙氣試樣，按順序與一些化將一定容積的煙氣試樣，按順序與一些化學吸收劑相接觸，對煙氣中的各種成分學吸收劑相接觸，對煙氣中的各種成分逐一逐一進行進行選擇性吸收選擇性吸收，每次吸收后減少的煙氣容積就是該，每次吸收后減少的煙氣容積就是該成分在干煙氣中所占的容積，最后可得各成分在成分在干煙氣中所占的容積，最后可得各成分在干煙氣中的容積百分數(shù)干煙氣中的容積百分數(shù)。 煙氣分析應用煙氣分析應用運行中煙氣容積計算：運行中煙氣容積計算： 煙氣分析應用煙氣分析應用判斷燃燒狀況：判斷燃燒狀況：煙氣中煙氣中C

37、O的含量表示燃料燃燒的不完全程度，由此的含量表示燃料燃燒的不完全程度，由此可判斷爐內燃燒狀況?？膳袛酄t內燃燒狀況。22222100 100ROgyVROOCONROV，其中321.8660.375 m /kgarargyCSVROCO（標況下）2220.03821()82.350.6050.375arararararOHNROROOCOCS，燃料特燃料特性系數(shù)性系數(shù)燃燒方程式：燃燒方程式： 不完全燃燒方程式：不完全燃燒方程式： 完全燃燒，且完全燃燒，且O20燃燒方程式：燃燒方程式： 完全燃燒，且完全燃燒，且O2=0燃燒方程式：燃燒方程式：為保持爐內良好的燃燒工況為保持爐內良好的燃燒工況,運行中

38、應監(jiān)測并維持爐運行中應監(jiān)測并維持爐內一定的內一定的 RO2，使其盡量接近，使其盡量接近 RO2max2(1)21RO22(1)21ROO22211OROmax2211RO22221()0.605ROROOCO 煙氣分析應用煙氣分析應用運行中過量空氣系數(shù)的確定：運行中過量空氣系數(shù)的確定：直接影響到爐內燃燒工況及運行經(jīng)濟性，因此在鍋直接影響到爐內燃燒工況及運行經(jīng)濟性，因此在鍋爐運行中需通過煙氣分析準確迅速的確定和調整爐運行中需通過煙氣分析準確迅速的確定和調整。完全燃燒，不計燃料特性系數(shù)完全燃燒，不計燃料特性系數(shù)：因此在燃料燃燒比較完全的條件下，可以根據(jù)測量的因此在燃料燃燒比較完全的條件下，可以根據(jù)

39、測量的煙氣中三原子氣體含量煙氣中三原子氣體含量RO2來確定來確定，也可根據(jù)煙氣，也可根據(jù)煙氣中氧氣含量中氧氣含量O2來確定來確定。實際使用中，由于燃料經(jīng)常。實際使用中，由于燃料經(jīng)常變動導致特征值變動導致特征值RO2max經(jīng)常變動，因此多采用磁性氧經(jīng)常變動，因此多采用磁性氧量計測定量計測定O2來監(jiān)督鍋爐運行中的過量空氣系數(shù)。來監(jiān)督鍋爐運行中的過量空氣系數(shù)。max2222121ROROO燃料燃料RO2max %無煙煤無煙煤0.020.0920.619.3貧煤貧煤0.090.1219.318.8煙煤煙煤0.100.1519.118.3褐煤褐煤0.050.1120.018.9重油重油0.290.351

40、6.315.6天然氣天然氣0.750.8012.011.7常用燃料的常用燃料的和和RO2max值值v 鍋爐熱平衡指的是在穩(wěn)定運行狀態(tài)下，對應鍋爐熱平衡指的是在穩(wěn)定運行狀態(tài)下，對應1kg燃料輸入鍋爐的熱量與輸出鍋爐的熱量之間燃料輸入鍋爐的熱量與輸出鍋爐的熱量之間的平衡。輸入熱量主要來源于燃料燃燒放熱。輸?shù)钠胶?。輸入熱量主要來源于燃料燃燒放熱。輸出熱量包括鍋爐出熱量包括鍋爐有效利用熱量有效利用熱量和和各項熱損失各項熱損失。研。研究鍋爐熱平衡的究鍋爐熱平衡的目的目的是確定是確定鍋爐熱效率鍋爐熱效率和和燃料消燃料消耗量耗量，確定各項，確定各項熱損失熱損失大小，分析引起熱損失的大小，分析引起熱損失的原因

41、，并提出減少熱損失的措施，提高鍋爐效率，原因，并提出減少熱損失的措施，提高鍋爐效率，節(jié)約能源。節(jié)約能源。煤粉鍋爐機組熱平衡示意圖煤粉鍋爐機組熱平衡示意圖鍋爐機組熱平衡方程鍋爐機組熱平衡方程123456 rQQQQQQQ：1kg燃料輸入熱量：有效利用熱量：排煙熱損失：化學不完全燃燒熱損失：機械不完全燃燒熱損失：散熱損失：其他熱損失123456123456100rQQQQQQQqqqqqqrQ46,lzlzQQ4fhQ（1）輸入熱量）輸入熱量 Qr, kJ/kgrar netrwrwhQQiQQ,ar netrwrwhQiQQ：燃料收到基低位發(fā)熱量：燃料的物理顯熱：用鍋爐以外熱量加熱空氣時，空氣帶

42、入鍋爐的熱量：霧化燃料油所用蒸汽帶來的熱量對于燃煤鍋爐，若燃料和空氣沒有利用外界對于燃煤鍋爐，若燃料和空氣沒有利用外界熱量進行預熱，且燃煤水分滿足熱量進行預熱，且燃煤水分滿足 ，則，則輸入熱量輸入熱量.630ar netarQM,rar netQQ（2）機械未完全燃燒熱損失）機械未完全燃燒熱損失 Q4指的是部分固體燃料顆粒在爐內未能燃盡就被指的是部分固體燃料顆粒在爐內未能燃盡就被排出爐外造成的熱損失。未燃盡碳主要殘留在排出爐外造成的熱損失。未燃盡碳主要殘留在灰渣灰渣（少）（少）和和飛灰（多）飛灰（多）中。求解灰中的碳是關鍵。中。求解灰中的碳是關鍵。一般通過求解灰平衡，即一般通過求解灰平衡，即入

43、爐煤的含灰量等于入爐煤的含灰量等于燃燒后飛灰和灰渣中的灰量之和，燃燒后飛灰和灰渣中的灰量之和，再求解飛灰和灰再求解飛灰和灰渣中各自未燃盡的碳量，取純碳發(fā)熱量為渣中各自未燃盡的碳量，取純碳發(fā)熱量為 32700 kJ/ kg，求出機械未完全燃燒熱損失，求出機械未完全燃燒熱損失Q4和所占百分比和所占百分比q4。444fhlzQQQ灰平衡：灰平衡：入爐煤的含灰量等于燃燒后飛灰和灰入爐煤的含灰量等于燃燒后飛灰和灰渣中灰的量之和。渣中灰的量之和。1001001001001001001001fharlzfhlzfhfhlzlzfhlzararCACBGGGCGCBABAfhlz：飛灰系數(shù)。表示飛灰中灰量占入

44、爐總灰量的份額。：排渣率。表示灰渣中灰量占入爐總灰量的份額。,100100fharlzarfhlzfhlzBABAGGCC飛灰、灰渣中可燃物的含量為（非百分比）：飛灰、灰渣中可燃物的含量為（非百分比）：可認為灰中可燃物為純碳，則可認為灰中可燃物為純碳，則1kg燃料的燃料的Q4為：為：100100 100100100 100fhfhfhfharcfhfhclzlzlzlzarlzlzC GCBAGCC GCBAGC444443270032710010032700100100100ccfhlzfhfhfhlzlzlzarfhlzfhfharlzlzrrfhlzGGCCQQQABCCCQACqQQC

45、C影響因素：影響因素：Q4是較大一項熱損失，僅次于排煙熱損是較大一項熱損失，僅次于排煙熱損失。主要取決于燃料種類、燃燒方式、過量空氣系失。主要取決于燃料種類、燃燒方式、過量空氣系數(shù)、爐膛結構、燃燒器設計布置、鍋爐運行工況等。數(shù)、爐膛結構、燃燒器設計布置、鍋爐運行工況等。 Vdaf小，小，Mar、Aar 大，大，q4； 煤粉粒徑越大，煤粉粒徑越大， q4 ； 過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)過大或過小，過大或過小，q4 ; 煤粉在爐膛停留時間煤粉在爐膛停留時間過小，過小， q4 。設計時設計時, q4按經(jīng)驗推薦值選取。固態(tài)排渣煤粉爐按經(jīng)驗推薦值選取。固態(tài)排渣煤粉爐 q4 =0.55 %注意：注意：對于對

46、于1kg入爐燃料，由于機械未完全燃燒熱損入爐燃料，由于機械未完全燃燒熱損失的存在，因此實際只有失的存在，因此實際只有 kg燃料參加燃燒燃料參加燃燒反應，因而實際燃燒所需的空氣量及生成的煙氣量反應，因而實際燃燒所需的空氣量及生成的煙氣量均相應減少。因此在進行鍋爐的均相應減少。因此在進行鍋爐的燃燒計算和通風計燃燒計算和通風計算算時（如計算空氣量、煙氣量、煙氣焓、空氣煙氣時（如計算空氣量、煙氣量、煙氣焓、空氣煙氣流速等），應注意修正。流速等），應注意修正。41100q（3）化學未完全燃燒熱損失）化學未完全燃燒熱損失 Q3也叫可燃氣體未完全燃燒熱損失。指的是鍋爐也叫可燃氣體未完全燃燒熱損失。指的是鍋爐

47、排煙中殘留的可燃氣體未放出其燃燒熱而造成的熱排煙中殘留的可燃氣體未放出其燃燒熱而造成的熱損失。如損失。如CO，H2，CH4等。單位質量燃料的等。單位質量燃料的Q3應為應為各可燃氣體容積與各自的容積發(fā)熱量乘積的加和。各可燃氣體容積與各自的容積發(fā)熱量乘積的加和。影響因素：影響因素：煤粉爐一般煤粉爐一般q30.5% Vdaf大，大，q3 ； 爐膛容積小，停留時間爐膛容積小，停留時間過小，過小， q3 ； 過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù)過小，過小，q3 4324126.4108358.21100gyqQVCOHCH（4）排煙熱損失）排煙熱損失 Q2排煙溫度較高，排煙所擁有的熱量隨煙氣排入排煙溫度較高，排煙所

48、擁有的熱量隨煙氣排入大氣而不能得到利用，造成的熱損失為排煙熱損失。大氣而不能得到利用，造成的熱損失為排煙熱損失。但排煙熱量并非全部來自于輸入熱量，其中還包括但排煙熱量并非全部來自于輸入熱量，其中還包括了冷空氣（了冷空氣（2030）帶入爐內的一部分熱量，因此）帶入爐內的一部分熱量，因此在計在計Q2時要扣除這部分熱量。同時也要對生成的煙時要扣除這部分熱量。同時也要對生成的煙氣焓進行修正。氣焓進行修正。0421100pypykqQhhpyl0pykpyhh：排煙焓， ：理論冷空氣焓，：排煙處過量空氣影響因素：影響因素：最大的一項熱損失（最大的一項熱損失（4%8%）。）。 排煙溫度排煙溫度 ：由：由q

49、2、受熱面低溫腐蝕、金屬耗量共同決定。、受熱面低溫腐蝕、金屬耗量共同決定。一般排煙溫度控制在一般排煙溫度控制在110160。 ，q2； ，金屬耗量，金屬耗量，通風阻力，通風阻力，低溫腐蝕，低溫腐蝕;受熱面積灰結渣，受熱面?zhèn)鳠崃渴軣崦娣e灰結渣，受熱面?zhèn)鳠崃浚?排煙容積排煙容積 ：取決于：取決于 及煙道漏風及煙道漏風 。 ， q2， (q3+q4) 存在最佳過量空氣系數(shù)。存在最佳過量空氣系數(shù)。煙道漏風，排煙容積煙道漏風，排煙容積，受熱面?zhèn)鳠崃浚軣崦鎮(zhèn)鳠崃浚?，q2 燃料性質燃料性質：Sar ，設計排煙溫度，設計排煙溫度，q2 Mar ，排煙容積，排煙容積，q2 pylpypypypypyl最佳過

50、量空氣系數(shù)最佳過量空氣系數(shù)q2q4q3q2+ q3+ q4l最佳最佳過量空氣系數(shù)：最佳過量空氣系數(shù)：使得使得q2+q3+q4最小的最小的過量空氣系數(shù)。一般過量空氣系數(shù)。一般通過燃燒調整試驗來通過燃燒調整試驗來確定。確定。（5）散熱損失）散熱損失 Q5鍋爐外表面溫度高于環(huán)境溫度，通過自然對流鍋爐外表面溫度高于環(huán)境溫度，通過自然對流和輻射向周圍環(huán)境散熱引起的熱損失。和輻射向周圍環(huán)境散熱引起的熱損失。影響因素：影響因素：鍋爐散熱表面積的大小，鍋爐外表鍋爐散熱表面積的大小，鍋爐外表面溫度，環(huán)境溫度，保溫層厚度與性能等。大型電面溫度，環(huán)境溫度，保溫層厚度與性能等。大型電站鍋爐散熱損失站鍋爐散熱損失q5大

51、約為大約為0.2%。 不同鍋爐：不同鍋爐：容量增大，容量增大，Q5減小減小 同一鍋爐：同一鍋爐：與鍋爐運行負荷近似成反比變化。與鍋爐運行負荷近似成反比變化。5hdsSQkBhdsS：鍋爐散熱表面積保熱系數(shù)：保熱系數(shù)：受熱面吸收的熱量與煙氣放出熱量的比受熱面吸收的熱量與煙氣放出熱量的比值，表示在煙道中煙氣放出的熱量被該煙道中的受值，表示在煙道中煙氣放出的熱量被該煙道中的受熱面吸收的程度。忽略各段煙道在結構及環(huán)境上的熱面吸收的程度。忽略各段煙道在結構及環(huán)境上的差別，也可用于衡量鍋爐的散熱損失大小。差別，也可用于衡量鍋爐的散熱損失大小。當鍋爐沒有空預器或空預器吸熱量遠小于有效利用當鍋爐沒有空預器或空

52、預器吸熱量遠小于有效利用熱量熱量Q1時時1 = +=+Q受熱面吸熱量受熱面吸熱量煙氣放熱量受熱面吸熱量 煙道散熱量受熱面吸熱量 工質吸熱量空預器吸熱量1551515511glQQqQQQQq （6）其他熱損失）其他熱損失 Q6主要指灰渣帶走的物理熱損失。鍋爐中排出的主要指灰渣帶走的物理熱損失。鍋爐中排出的灰渣還具有很高的溫度（約灰渣還具有很高的溫度（約600800）而造成的熱）而造成的熱量損失。量損失。影響因素：影響因素：燃料的灰分、燃料的發(fā)熱量和排渣燃料的灰分、燃料的發(fā)熱量和排渣方式等。灰分高、發(fā)熱量低、排渣率高的鍋爐這項方式等?；曳指摺l(fā)熱量低、排渣率高的鍋爐這項熱損失就大。對固態(tài)排渣煤粉鍋爐，當熱損失就大。對固態(tài)排渣煤粉鍋爐，當時不計該項損失。時不計該項損失。,419ar netarQA （7）有效利用熱量）有效利用熱量 Q1指水和蒸汽流經(jīng)各受熱面時吸收的熱量。指水和蒸汽流經(jīng)各受熱面時吸收的熱量。11( )grgrgszrzrzrzyzygspwgsQQDhhDhhDhhDhhBBgrzrzypwgrgszyzrzrBDDDDhhhhhh：燃料消耗量、：過熱蒸汽流量、再熱蒸汽流量、：自用蒸汽流量、排污水流量：過熱蒸汽焓 ：給水焓 ：自用蒸汽焓，：再熱蒸汽出、入口焓：汽包壓力下飽和水焓一般電站鍋爐的排污量不超過其蒸發(fā)量的一般電站鍋爐的排污量不超過其