第二章鍋爐燃料

1、燃料的定義燃料的定義: :燃燒時能夠發(fā)熱的物質(zhì)研究對象：燃料性質(zhì)研究對象：燃料性質(zhì)成分成分發(fā)熱量發(fā)熱量灰的性質(zhì)灰的性質(zhì)種類種類為什么研究燃料性質(zhì)為什么研究燃料性質(zhì)？影響鍋爐中很多設(shè)備、很多過程影響鍋爐中很多設(shè)備、很多過程描述一、煤的元素分析成分及其性質(zhì)一、煤的元素分析成分及其性質(zhì) 元素分析元素分析：分析煤的元素組成成分及其含量的方法 元素分析法測定煤的組成成分時包括七項(xiàng)七項(xiàng)：碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五種元素和水分（M）、灰分（A）兩種成分。 509016140外在灰分內(nèi)在灰分 1碳（碳（C） 碳是煤中的主要可燃元素，其含量一般為50%90%（指收到基含量，下同）。煤中的

2、碳以兩種狀態(tài)存在。l 其主體形成晶格，以晶格狀態(tài)存在的碳被稱為固定碳。l 另一部分碳與氫、氮、硫、氧形成側(cè)鏈。當(dāng)在缺氧環(huán)境下受熱時，鍵斷裂，側(cè)鏈成氣態(tài)逸出，這就是揮發(fā)分。l多則難燃 2氫（氫（H） 可燃，其含量約為1%6%，但發(fā)熱量比碳高得多，化合態(tài)存在，多則易燃3硫（硫（S） 可燃，煤中硫的含量一般不超過2%。 煤中的硫以三種形態(tài)存在：l 有機(jī)硫；l 黃鐵礦硫（FeS2）；l 硫酸鹽硫。 前兩種硫可以燃燒放熱統(tǒng)稱為可燃硫（Sr）， 硫酸鹽硫(Sly)不能燃燒而并入灰分中。l影響：腐蝕（高溫、低溫） 可燃硫 4氧（氧（O）助燃，不可燃，兩種形態(tài)，多以化合態(tài)存在，含量1%40%5. 氮（氮（N）

3、不可燃，含量0.52.5%形成Nox,污染環(huán)境6水分（水分（M） 不可燃，有害雜質(zhì)。含量差別很大，2%60%。影響：磨煤、腐蝕，增大排煙損失q27灰分（灰分（A） 不可燃，含量10%50%，有外在灰分和內(nèi)在灰分組成，成分復(fù)雜影響：燃燒、積灰、結(jié)渣（高溫受熱面）、磨損（低溫受熱面）表面（外在）水分Mf內(nèi)在水分Mad全水分二、煤的元素成分含量及計(jì)算基準(zhǔn)二、煤的元素成分含量及計(jì)算基準(zhǔn)含量：燃料中各成分的質(zhì)量占燃料總質(zhì)量的百分比。含量：燃料中各成分的質(zhì)量占燃料總質(zhì)量的百分比。四種不同的基準(zhǔn)：收到基、空氣干燥基、干燥基、干燥無灰基四種不同的基準(zhǔn)：收到基、空氣干燥基、干燥基、干燥無灰基1收到基（舊稱應(yīng)用基

4、）。以收到狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)計(jì)算煤中收到基（舊稱應(yīng)用基）。以收到狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)計(jì)算煤中全部成分的組合稱為收到基。收到基以下角標(biāo)全部成分的組合稱為收到基。收到基以下角標(biāo)ar表示。表示。說明：說明：1）包含全部元素成分，以鍋爐實(shí)際燃燒的燃料來測定各成分）包含全部元素成分，以鍋爐實(shí)際燃燒的燃料來測定各成分含量；含量；2）收到基成分用于熱力計(jì)算，是燃料燃燒計(jì)算的原始依據(jù)）收到基成分用于熱力計(jì)算，是燃料燃燒計(jì)算的原始依據(jù)=100%煤樣中該成分的質(zhì)量某成分的含量煤樣的總質(zhì)量2空氣干燥基（舊稱分析基）。以與空氣溫度達(dá)到平衡狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)空氣干燥基以下角標(biāo)ad表示。說明：1）水分只包括內(nèi)在水分，是以實(shí)驗(yàn)室條件下失

5、去外在水分的燃料來測定各成分的含量2）空干基成分用于實(shí)驗(yàn)室分析3干燥基（舊稱干燥基）。以假想無水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，用下角標(biāo)d表示。 說明：最大特點(diǎn)是無水分，各成分含量不受水分的影響，可用于準(zhǔn)確表示灰分的含量 4干燥無灰基（舊稱可燃基）。以假想無水、無灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，以下角標(biāo)daf表示。說明：a)最大特點(diǎn)：去掉了易變的水分和灰分，表示了燃料中最本質(zhì)的部分b)可用于區(qū)別燃料的種類A Sly C H O N Sr Mad Mf煤的成分及成分基準(zhǔn)的劃分注：Mf外部水分； Mad內(nèi)部水分； Sr可燃硫或稱全硫； Sly硫酸鹽硫，已歸入灰分 灰分水分揮發(fā)分干燥無灰基干燥基空氣干燥基收到基固定碳0Kxx 各

6、基準(zhǔn)間的換算：各基準(zhǔn)間的換算：未知成分未知成分= =換算系數(shù)換算系數(shù)* *已知成分已知成分二、煤的工業(yè)分析成分二、煤的工業(yè)分析成分1、概念：、概念： 用干燥、加熱、燃燒的方法，將煤分成水分、揮發(fā)用干燥、加熱、燃燒的方法，將煤分成水分、揮發(fā)分、固定碳和灰分。分、固定碳和灰分。2、 揮發(fā)分揮發(fā)分1）定義：失去水分的煤樣在隔絕空氣中加熱到）定義：失去水分的煤樣在隔絕空氣中加熱到850+-20，煤，煤分解逸出的部分氣態(tài)物質(zhì)分解逸出的部分氣態(tài)物質(zhì)2）性質(zhì)：）性質(zhì)：a)易著火、燃燒，熱值易著火、燃燒，熱值Q=1700071000KJ/KGb)含量：隨地質(zhì)年代增加而減少，含量：隨地質(zhì)年代增加而減少，4%40

7、%之間之間c)組成：主要成分為組成：主要成分為CO、CmHn、H2、H2S等及少量等及少量O2 、 CO2、N2d)多則利于著火和燃燒多則利于著火和燃燒 一、發(fā)熱量一、發(fā)熱量 定義：定義：單位質(zhì)量的煤完全燃燒時所放出的熱量。單位是kJ/kg。 煤的發(fā)熱量常用三種規(guī)定值表示。 1彈筒發(fā)熱量 ：單位質(zhì)量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，其燃燒產(chǎn)物組成為氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、硝酸和硫酸、液態(tài)水以及固態(tài)灰時放出的熱量稱為彈筒發(fā)熱量彈筒發(fā)熱量。 bQ測定方法是：將約1g的煤樣置于氧彈中，氧 彈 內(nèi) 充 滿 壓 力 為（2.83.0）MPa的氧氣，點(diǎn)火燃燒，然后使燃燒產(chǎn)物冷卻到煤的原始溫度（約2025），

8、在此條件下單位質(zhì)量的煤所放出的熱量即為彈筒發(fā)熱量。氧彈式量熱計(jì) 2高位發(fā)熱量 。煤在氧彈內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱量（即彈筒發(fā)熱量）減去硫和氮生成酸的校正值后所得的熱量，稱為高位發(fā)熱量。高位發(fā)熱量是煤在空氣中完全燃燒時所放出的熱量。 3低位發(fā)熱量 。從高位發(fā)熱量中減去煤樣中水的汽化潛熱后的發(fā)熱量，稱為低位發(fā)熱量，用符號 表示。我國鍋爐技術(shù)中一般采用低位發(fā)熱量作為計(jì)算依據(jù)。grQnetQnetQ二、各種發(fā)熱量之間的換算二、各種發(fā)熱量之間的換算由彈筒發(fā)熱量換算成高位發(fā)熱量的公式，即 （2-15）式中 Qad,gr空干基煤樣的高位發(fā)熱量，kJ/kg； Qad,b空干基煤樣的彈筒發(fā)熱量，kJ/kg； Sad,b由

9、彈筒洗液測得的含硫量，%； 硝酸生成熱的比例系數(shù)。 ,(94.1)ad grad bad bad bQQSQ 由高位發(fā)熱量換算為低位發(fā)熱量公式， （2-16）由空氣干燥基高位發(fā)熱量Qad,gr換算為收到基高位發(fā)熱量Qar,gr的公式為 （2-17）,20623ar netar grararQQHM,100100arar grad gradMQQM三、標(biāo)準(zhǔn)煤和折算成分三、標(biāo)準(zhǔn)煤和折算成分 1. 標(biāo)準(zhǔn)煤。標(biāo)準(zhǔn)煤為收到基低位發(fā)熱量為29270 kJ/kg（7000kcal/kg）的煤。 29270netBQFF四、高溫下煤灰的熔融性四、高溫下煤灰的熔融性 1煤灰的熔融性及其四個特征溫度的測定煤灰的熔

10、融性及其四個特征溫度的測定 1 1）取粒度小于）取粒度小于0.2mm0.2mm的空氣干燥煤樣，按的空氣干燥煤樣，按GB 212GB 2129191規(guī)定將其完全灰化，然后研細(xì)至規(guī)定將其完全灰化，然后研細(xì)至0.1mm0.1mm以下，制成正以下，制成正三角錐體。三角錐體。 2 2）置于溫度可調(diào)節(jié)并充有適量還原性氣體的電爐）置于溫度可調(diào)節(jié)并充有適量還原性氣體的電爐中逐漸加熱，根據(jù)灰錐的狀態(tài)變化記錄以下幾個溫度中逐漸加熱，根據(jù)灰錐的狀態(tài)變化記錄以下幾個溫度數(shù)值，如圖數(shù)值，如圖2-42-4所示：所示： 變形溫度DT：錐體尖端或棱開始變圓或彎曲時的溫度；軟化溫度ST：灰錐彎曲至錐尖觸及托板或灰錐變成球狀時的

11、溫度；半球溫度HT：灰錐形變至近似半球形，即高約等于底長的一半時的溫度；流動溫度FT：灰錐熔化展開成高度在1.5mm以下的薄層時的溫度。 2.影響煤灰熔融性的因素分析影響煤灰熔融性的因素分析）灰的成分：酸性氧化物增加，灰熔點(diǎn)升高；堿性氧化物增）灰的成分：酸性氧化物增加，灰熔點(diǎn)升高；堿性氧化物增加，灰熔點(diǎn)降低加，灰熔點(diǎn)降低）所處環(huán)境介質(zhì)的性質(zhì)：還原性氣體存在，共晶體生成，灰）所處環(huán)境介質(zhì)的性質(zhì)：還原性氣體存在，共晶體生成，灰熔點(diǎn)降低熔點(diǎn)降低）灰分含量：灰分越多，灰熔點(diǎn)降低）灰分含量：灰分越多，灰熔點(diǎn)降低一、揮發(fā)分的影響一、揮發(fā)分的影響 揮發(fā)分越多的煤，愈容易著火，燃燒也容易完全。揮發(fā)分越多的煤，

12、愈容易著火，燃燒也容易完全。二、水分的影響二、水分的影響 ）發(fā)熱量降低；）發(fā)熱量降低；）增加不完全燃燒損失；）增加不完全燃燒損失；）煙氣體積增大，排煙損失和引風(fēng)電耗增加）煙氣體積增大，排煙損失和引風(fēng)電耗增加）影響磨煤，堵塞煤粉管道；）影響磨煤，堵塞煤粉管道；）低溫受熱面堵灰、腐蝕。）低溫受熱面堵灰、腐蝕。三、灰分的影響三、灰分的影響 ）可燃元素減少，發(fā)熱量降低；）可燃元素減少，發(fā)熱量降低；）阻礙可燃質(zhì)與氧接觸，影響燃燒、燃盡：）阻礙可燃質(zhì)與氧接觸，影響燃燒、燃盡：）受熱面積灰、結(jié)查，影響傳熱：）受熱面積灰、結(jié)查，影響傳熱：）煙中飛灰引起設(shè)備磨損、腐蝕，降低使用受命；）煙中飛灰引起設(shè)備磨損、腐蝕

13、，降低使用受命；）增加灰渣物理熱損失）增加灰渣物理熱損失）污染環(huán)境。）污染環(huán)境。）增加除塵、除灰設(shè)備；增加開采、運(yùn)輸費(fèi)用，）增加除塵、除灰設(shè)備；增加開采、運(yùn)輸費(fèi)用， 制粉系統(tǒng)電耗。制粉系統(tǒng)電耗。四、灰渣熔融性的影響四、灰渣熔融性的影響 灰渣在高溫下的熔融性是造成爐膛結(jié)渣和高溫對流灰渣在高溫下的熔融性是造成爐膛結(jié)渣和高溫對流受熱面沾污和結(jié)渣的主要根源。受熱面沾污和結(jié)渣的主要根源。五、硫分的影響五、硫分的影響 燃煤含硫的最大影響，對低溫受熱面形成低溫腐蝕燃煤含硫的最大影響，對低溫受熱面形成低溫腐蝕一、我國煤的分類一、我國煤的分類 我國以煤的干燥無灰基揮發(fā)分我國以煤的干燥無灰基揮發(fā)分 作為分類指標(biāo)，

14、作為分類指標(biāo)，將煤分為三大類：將煤分為三大類：l 10%的煤為無煙煤的煤為無煙煤;l 在（在（1037）%之間的煤為煙煤之間的煤為煙煤;l 37%的煤為褐煤的煤為褐煤;dafVdafVdafVdafV1 無煙煤無煙煤 無煙煤為碳化程度最深的煤，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最多，一般大于50%，最高可達(dá)95%；灰分不多， =6%25%；水分較少， =1%5%；發(fā)熱量很高，可達(dá)2500032500kJ/kg；揮發(fā)分少，而且揮發(fā)分析出溫度較高；其焦炭沒有粘結(jié)性，著火和燃盡比較困難。無煙煤燃燒時無煙，火焰呈青藍(lán)色。 arAarM2 2煙煤煙煤 煙煤的碳化程度低于無煙煤，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為 =40%60%，個別可達(dá)75%；灰分不多， =7%30%；水分也較少， =3%18%；其發(fā)熱量一般為2000030000kJ/kg。除貧煤揮發(fā)分較少外，其余煙煤揮發(fā)分較高，著火、燃燒均較容易。 arAarMarC3褐煤褐煤 褐煤碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 =40%50%，水分和灰分含量較高， =2