第07課時單元電廠熱力設(shè)備及運行第02章受熱面

蒸發(fā)受熱面過熱受熱面水和空氣的預(yù)熱受熱面整體布置第二章受熱面一、省煤器

1.省煤器作用定義：利用鍋爐尾部的煙氣熱量加熱給水的一種熱交換器。位置：位于鍋爐尾部煙道。進口連接給水操作臺(給水管道和閥門)，出口連接汽包或水冷壁下聯(lián)箱。主要作用：節(jié)省燃料。吸收尾部煙氣熱量，降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料。改善汽包工作條件。采用省煤器后，進入汽包的給水溫度升高，減少了汽包壁與給水之間的溫差，從而使汽包壁的熱應(yīng)力下降，延長了汽包的使用壽命。降低鍋爐造價。給水在省煤器中預(yù)熱，減少了水在蒸發(fā)受熱面中的吸熱量。也即用小管徑、管壁較薄、傳熱溫差較大、價格較低的省煤器代替了部分蒸發(fā)受熱面。2.省煤器類型

按使用材料分：鑄鐵式省煤器：耐磨損，耐腐蝕，但承壓能力差，只能用于小容量低參數(shù)鍋爐。鋼管式省煤器：強度高，工作可靠，傳熱性能好，重量輕，價格低廉，結(jié)構(gòu)緊湊，但耐腐蝕性差。鋼管容易受氧腐蝕，給水必須除氧(當(dāng)水的流速大于0.5m/s時，就可以避免金屬的局部氧腐蝕）。能夠用于高壓及以上電站鍋爐。鑄鐵式省煤器結(jié)構(gòu)圖2-31鑄鐵式省煤器結(jié)構(gòu)鑄鐵式省煤器附件及管路圖2-32鑄鐵式省煤器附件及管路鋼管式省煤器結(jié)構(gòu)圖2-33鋼管式省煤器結(jié)構(gòu)1—集箱；2—蛇形管；3—空心支持架；4—支架鋼管式省煤器附件及管路圖2-34鋼管式省煤器附件及管路1—截止閥;2—逆止閥;3—給水調(diào)節(jié)閥；4—集箱；5—省煤器12345去鍋筒按出口水溫分：沸騰式省煤器：出口水溫為飽和溫度，省煤器出口工質(zhì)中含有一定量的飽和蒸汽，中低壓鍋爐采用。壓力較低的鍋爐，蒸發(fā)吸熱量大，為減少蒸發(fā)吸熱面一般采用沸騰式省煤器，一般出口蒸汽10～15%，不超過20%。非沸騰式省煤器：省煤器出口水溫低于其壓力所對應(yīng)的飽和溫度（一般低20～25℃），高壓以上鍋爐多采用。3.省煤器工作原理工作原理：給水在蛇形管管內(nèi)自下而上縱向流動，煙氣在管外自上而下橫向沖刷，通過蛇形管管壁實現(xiàn)煙氣與給水的熱量交換。由于煙氣與給水之間為逆向流動，平均傳熱溫差大，對流傳熱效果好。4.省煤器布置蛇型管垂直于前墻布置：水速最低，但每根管均會受到磨損。蛇型管平行于前墻布置，單側(cè)進水布置：水速最高，僅磨損幾根管子，支吊不方便。蛇型管平行于前墻，雙側(cè)進水布置，水速適中，支吊方便。

（a）（b）（c）圖2-35省煤器蛇形管布置(a)蛇型管垂直于前墻布置；(b)蛇型管平行于前墻布置，單側(cè)進水；（c）蛇型管平行于前墻布置，雙側(cè)進水省煤器垂直于前后墻雙面進水布置圖2-36省煤器垂直于前后墻雙面進水布置省煤器采用懸吊結(jié)構(gòu)，省煤器出口聯(lián)箱引出管就是懸吊管，用省煤器出口給水來進行冷卻，工作可靠。5.省煤器運行保護當(dāng)鍋爐點火、停爐和其他原因停止給水時，省煤器內(nèi)的水不流動，省煤器就得不到冷卻，會使管壁超溫而損壞。一般保護方法有兩種：第一種是在省煤器進口與汽包下部之間裝有不受熱的再循環(huán)管。第二種是在省煤器出口與除氧器之間裝有一根帶閥門的再循環(huán)管。省煤器再循環(huán)示意圖圖2-37省煤器再循環(huán)示意圖再循環(huán)管再循環(huán)管汽包除氧器省煤器再循環(huán)操作要領(lǐng)：再循環(huán)管裝在爐外，是不受熱的。在鍋爐啟動時，省煤器便開始受熱，因而就在汽包-再循環(huán)管-省煤器-汽包之間，形成自然循環(huán)；或者在省煤器-再循環(huán)管-除氧器-給水泵-省煤器之間，形成強制循環(huán)。省煤器內(nèi)有水流動，管子受到冷卻，就不會燒壞。但要注意，在鍋爐汽包上水時，再循環(huán)閥門應(yīng)關(guān)閉，否則給水將由再循環(huán)管短路進入汽包，省煤器又會因失水而得不到冷卻。上完水以后，就可關(guān)閉給水閥，打開再循環(huán)閥。二、空氣預(yù)熱器

1.空氣預(yù)熱器作用定義：利用鍋爐尾部的煙氣熱量加熱燃料燃燒所需空氣的一種熱交換器。位置：位于鍋爐尾部煙道。進口連接送風(fēng)機，出口連接二次風(fēng)箱、一次風(fēng)箱和磨煤機。主要作用：進一步降低排煙溫度，提高鍋爐效率，節(jié)省燃料。改善燃料的著火與燃燒條件，降低不完全燃燒損失，進一步提高鍋爐效率。提高爐膛溫度水平，強化爐內(nèi)輻射傳熱。降低煙氣溫度，改善引風(fēng)機工作條件，降低風(fēng)機電耗。利用熱空氣在制粉系統(tǒng)中干燥煤粉，作為干燥劑。2.空氣預(yù)熱器類型

按傳熱方式分：導(dǎo)熱式空氣預(yù)熱器：導(dǎo)熱式空預(yù)器，煙氣和空氣各有自己的通道，熱量通過傳熱壁面連續(xù)地由煙氣傳給空氣。再生式空氣預(yù)熱器：煙氣和空氣交替流經(jīng)受熱面，煙氣流過時將熱量傳給受熱面并積蓄起來，隨后空氣流過時，受熱面將熱量傳給空氣。按傳熱方式分：管式空氣預(yù)熱器：按布置形式可分為立式和臥式兩種；按材料可分為鋼管式、鑄鐵管式和玻璃管式等幾種。回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器：按部件旋轉(zhuǎn)方式分為轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)或風(fēng)道回轉(zhuǎn)。3.管式空氣預(yù)熱器圖2-38管式空氣預(yù)熱器1—鍋爐鋼架；2—空氣預(yù)熱器；3—空氣連通罩；4—導(dǎo)流板；5—熱風(fēng)道法蘭；6—上管板；7—預(yù)熱器墻板；8—膨脹節(jié)；9—冷風(fēng)道法蘭；10—下管板管式空氣預(yù)熱器箱體外形圖圖2-39管式空氣預(yù)熱器箱體外形圖管式空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)特點：整體為管箱。管箱由有縫薄壁鋼管和上、下管板組成。管子為Φ40～51mm×1.5mm。管子錯列布置。裝有中間管板。管式空氣預(yù)熱器工作原理：交叉流動：空氣預(yù)熱器中煙氣與空氣的流動方向互相垂直，為交叉流動。煙氣在管內(nèi)由上而下縱向流動?？諝鈴墓芡鈾M向流過。熱量連續(xù)地由煙氣通過管壁傳給空氣。圖2-40管式空氣預(yù)熱器工作原理圖管式空氣預(yù)熱器布置管式空氣預(yù)熱器組合布置圖2-42管式空氣預(yù)熱器組合布置圖單級管式空氣預(yù)熱器與省煤器組合布置圖2-43單級管式空氣預(yù)熱器與省煤器組合布置圖多級管式空氣預(yù)熱器與省煤器組合布置圖2-44多級管式空氣預(yù)熱器與省煤器組合布置圖管式空氣預(yù)熱器參數(shù)選擇：幾何尺寸:有縫管子為51㎜×1.5㎜或40㎜×1.5㎜。相鄰管子間隙至少保持10㎜。橫向節(jié)距與外徑之比為1.5～1.9。縱向節(jié)距與外徑之比為1.0～1.2。上、下管板厚度為15～20㎜,中間管板厚度為5～10㎜。煙氣流速：適當(dāng)煙氣流速：10～14m/s?？諝饬魉俸蜔煔饬魉俚暮侠肀戎担?.5。管式空氣預(yù)熱器的優(yōu)點、缺點和適用范圍優(yōu)點：無轉(zhuǎn)動部分，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。工作可靠，維修工作量少。嚴密性好。如果能采取措施解決預(yù)熱器的低溫腐蝕和磨損，則漏風(fēng)量不超過5％。缺點：體積很大，鋼材消耗多。漏風(fēng)量隨著預(yù)熱器管的低溫腐蝕和磨損穿孔而迅速增加。適用范圍：適用于100MW以下的鍋爐。4.再生式空氣預(yù)熱器

受熱面旋轉(zhuǎn)的再生式空氣預(yù)熱器風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器圖2-46風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器再生式空氣預(yù)熱器結(jié)構(gòu)特點：風(fēng)罩。換熱元件：波形板。圓筒形外殼。傳動裝置。密封裝置。再生式空氣預(yù)熱器工作原理：傳動裝置驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。對受熱面旋轉(zhuǎn)的再生式空氣預(yù)熱器，轉(zhuǎn)子是受熱面；對風(fēng)罩回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，轉(zhuǎn)子是風(fēng)罩。煙氣和空氣交替對傳熱元件放熱和吸熱，使煙氣和空氣間產(chǎn)生熱交換過程。圖2-47再生式空氣預(yù)熱器工作原理圖再生式空氣預(yù)熱器布置圖2-48再生式空氣預(yù)熱器布置圖再生空氣預(yù)熱器的優(yōu)點、缺點和適用范圍優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊：受熱面兩面受熱，傳熱系數(shù)高，單位體積內(nèi)受熱面大，傳熱面密度高，管式體積的1/10。重量輕，節(jié)省鋼材：蓄熱板薄。布置靈活：布置在鍋爐的任何部位，故可用于各種布置形式的鍋爐中。不易低溫腐蝕：蓄熱板常處于較高的溫度下，因而腐蝕較慢。受熱面腐蝕時，不增加漏風(fēng)量，更換方便。缺點：漏風(fēng)大：轉(zhuǎn)動與靜止部件之間。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運行維護工作多，檢修較復(fù)雜。適用范圍：特別適用于大容量鍋爐。三、尾部受熱面的飛灰磨損

1.磨損的機理磨損的定義：攜帶固態(tài)灰粒的煙氣，以一定流速流過受熱面時，灰粒對受熱面的撞擊會削去微小的金屬屑，這種現(xiàn)象稱為飛灰磨損。沖擊磨損：法向力（沖擊力）。摩擦磨損：切向力（摩擦力）。當(dāng)沖擊角30ｏ～50ｏ時，由于沖擊力與摩擦力的雙重作用最大，磨損最嚴重。磨損取決于磨擦、撞擊的綜合結(jié)果：磨損最嚴重的地方是一般情況的3倍。2.磨損的危害磨損會使受熱面管壁漸變薄，最終導(dǎo)致泄漏和爆破事故，直接威脅鍋爐安全運行。停爐更換磨損部件還要耗費大量的工時和鋼材，這將造成經(jīng)濟損失。3.磨損的影響因素?zé)煔饬魉伲耗p量與煙氣流速的三次方式正比。飛灰濃度：飛灰濃度大，則灰粒沖擊頻率高，磨損加劇?；伊Ｌ匦裕夯伊Ｔ酱?、越硬、磨損越嚴重。氣流沖刷情況：縱向沖刷：磨損輕；橫向沖刷：磨損重。管束排列：錯列比順列磨損嚴重。對于錯列，磨損最嚴重的管排為第二排（進入第一排后，流速增加，動能增大，而后動能被第二排管子首先其沖地消耗）；對順列：五排以后磨損嚴重（灰粒流動有加速過程，到第五排時達到最高速度）。4.磨損的計算T—管壁表面的磨損量，g/m2。C—比例常數(shù)，它代表灰分磨損性，與煤種有關(guān)。η—飛灰撞擊率，與灰粒所受慣性力及氣流的粘性力有關(guān)。Wy—飛灰流速，可認為等于煙氣的平均速度，m/s。τ—時間，s。如用磨損厚度來表示磨損量，則磨損厚度δ(m)為：ρjs—金屬的密度，g/m3。（2-3）（2-4）5.減輕磨損的措施控制煙氣流速：降低煙氣流速能減輕磨損，但煙氣流速降低增加積灰和堵灰，所以煙氣流速應(yīng)控制適當(dāng)。省煤器中煙速最大不宜超過9m/s;回轉(zhuǎn)式空預(yù)器：8～12m/s;管式空預(yù)器：10～14m/s。防止受熱面中產(chǎn)生局部過高的煙速和飛灰濃度。加裝防磨裝置：在磨損嚴重的部位裝置防磨裝置。在П型布置的鍋爐中，易產(chǎn)生磨損部位是水平煙道的兩側(cè)及底部、下降煙道轉(zhuǎn)彎的后墻。四、尾部受熱面的腐蝕

1.低溫腐蝕的機理低溫腐蝕的定義：煙氣中的硫酸蒸汽在低溫受熱面上凝結(jié)，對金屬產(chǎn)生的強烈腐蝕稱為低溫腐蝕。燃料中所含硫分在燃燒中形成SO2,SO2在煙氣流動過程中部分轉(zhuǎn)化為SO3。SO3與煙氣中水蒸汽形成硫酸蒸汽，煙氣中的SO3（或硫酸蒸汽）使煙氣露點溫度升高，當(dāng)受熱面壁溫低于酸露點時，凝結(jié)成酸液腐蝕受熱面。水露點與酸露點：水露點（tsl）：煙氣中水蒸氣開始凝結(jié)的溫度。煙氣中蒸汽的水露點取決于煙氣中水蒸汽量的多少（或水蒸汽量的分壓力），一般約在30～60℃。酸露點（tl）：煙氣中硫酸蒸汽開始凝結(jié)的溫度。如果煙氣中含有SO3,則SO3與蒸汽形成硫酸蒸汽,含有硫酸蒸汽的煙氣露點大大升高,它的具體數(shù)值與SO3濃度、煙氣中蒸汽含量有關(guān)。根據(jù)研究，煙氣中只要有0.005％（50ppm）左右的SO3，煙氣露點即可高達150℃以上。酸露點的計算：tsl：按煙氣中水蒸汽分壓力計算的水蒸汽露點。：燃料折算硫分：燃料折算灰分：飛灰系數(shù)（2-5）2.低溫腐蝕的部位大容量高參數(shù)鍋爐由于給水溫度高，省煤器壁溫高，所以省煤器一般不會產(chǎn)生結(jié)露和腐蝕。低溫級空氣預(yù)熱器的低溫段（進口段）。煙道。除塵器。引風(fēng)機。3.低溫腐蝕的危害導(dǎo)致受熱面破壞泄漏，使大量空氣漏入煙氣中既影響鍋爐燃燒，又使引風(fēng)機負荷增大，電耗增加;與腐蝕同時，還會出現(xiàn)低溫粘結(jié)灰，積灰使排煙溫度升高，引阻力增加，鍋爐出力降低，甚至強迫停爐清灰；腐蝕嚴重，還將導(dǎo)致大量受熱面更換，造成經(jīng)濟上的巨大損失。綜上所述，低溫腐蝕將嚴重危及鍋爐安全、經(jīng)濟運行。4.低溫腐蝕的影響因素金屬壁溫：溫度↗，腐蝕速度W↗硫酸凝結(jié)量：凝結(jié)量↗，W↗硫酸濃度：不成正比關(guān)系，濃度為56%時腐蝕速度最高。腐蝕速度決定與三者綜合作用。圖2-49鍋爐尾部受熱面腐蝕速度與壁溫的關(guān)系★腐蝕嚴重區(qū)：105℃＜tb＜tl-20℃tb＜ts+20℃5.減輕低溫腐蝕的措施燃料脫硫。低氧燃燒。加入添加劑。

用白云粉(MgCO3CaCO3)作為添加劑在燃油上已取得一定的效果。它能與煙氣中的SO3發(fā)生作用而生成CaSO4,從而減輕低溫腐蝕。熱風(fēng)再循環(huán)。采用暖風(fēng)器?？諝忸A(yù)熱器冷端采用抗腐蝕材料

用于管式空氣預(yù)熱器的抗腐蝕材料有鑄鐵管、玻璃管、09鋼管等；用于回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器的，有耐酸的搪瓷波形板，陶瓷磚等。熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)圖2-50熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)圖(a)利用送風(fēng)機再循環(huán)；(b)利用再循環(huán)風(fēng)機再循環(huán)暖風(fēng)器預(yù)熱空氣系統(tǒng)圖2-51暖風(fēng)器預(yù)熱空氣系統(tǒng)圖第四節(jié)受熱面整體布置鍋爐設(shè)計是非常復(fù)雜的工作，需要考慮的因素很多，如蒸汽參數(shù)等級、燃燒的煤種、地區(qū)氣候、地質(zhì)以及地震烈度等級。同時要考慮到保證運行的安全性與經(jīng)濟性、調(diào)峰的性能、制造工藝條件，管理檢修方便、節(jié)約投資、對煤種具有一定的適應(yīng)性。受熱面整體布置影響因素尾部煙道受熱面布置受熱面整體布置型式一、受熱面整體布置影響因素

1.蒸汽參數(shù)的影響預(yù)熱熱Qyr:

參數(shù)↗，Qyr↗蒸發(fā)熱Qzf：參數(shù)↗，Qzf↙過熱熱Qgr:

參數(shù)↗，Qgr↗pQ（%）過熱蒸汽不飽和水QyrQzfQgr圖2-52蒸汽參數(shù)對工質(zhì)吸熱量比例的影響圖為分析方便，假設(shè)爐膛斷面熱強度qa和壁面熱強度qf不隨容量D變化而變化。燃料量B：B∝D，D↗，B↗爐內(nèi)放熱量：∝B，∝D，D↗，B↗，爐內(nèi)放熱量↗寬度a：，D↗，a↗深度b：，D↗，b↗高度h：，D↗，h↗斷面周界U：，D↗，U↗斷面面積A：A∝D，D↗，A↗壁面面積F：F∝D，D↗，F(xiàn)↗爐膛容積Vl：，D↗，Vl↗爐膛容積熱負荷qv：，D↗，qv↙2.鍋爐容量的影響鍋爐容量影響的深入分析：隨著鍋爐容量的增加，由于爐墻面積增加比容積增加的慢，所以就顯得水冷壁面積不夠，爐內(nèi)的相對吸熱量減少，僅憑水冷壁吸熱，不能把爐膛出口煙溫冷卻到對流受熱面不結(jié)渣的程度。需在爐膛內(nèi)布置大量橫向節(jié)距較大的屏式過熱器來降低出口煙溫。適當(dāng)降低爐膛容積熱負荷，擴大爐膛面積，滿足將出口煙溫冷卻到合理水平。3.燃料性質(zhì)的影響

對于固態(tài)排渣煤粉爐，不同性質(zhì)煤的要求爐膛容積大小相差很大。難以燃燒的無煙煤、貧煤要求有較大的爐膛容積，爐膛瘦長，以保證煤粉在爐內(nèi)有足夠停留時間。對容易燃燒的煙煤和褐煤則要求較小的爐膛容積，爐膛矮胖，以便節(jié)省鋼材消耗量。此處煤中灰分、水分含量及灰熔點對鍋爐設(shè)計都有很大的影響。二、尾部煙道受熱面布置一般空氣預(yù)熱器出口熱風(fēng)溫度要求不高時,在300℃以下,尾部受熱面可采用單級布置。熱風(fēng)溫度在350℃以上時，必須采用雙級布置。大容量現(xiàn)代鍋爐均采用回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，為蓄熱式熱交換，傳熱效率高，不存在最小溫差問題，均采用單級布置。三、受熱面整體布置型式

1.Π型布置組成：由垂直柱體爐膛、水平煙道和下行對流煙道組成。優(yōu)點：燃料供給設(shè)備和排煙口都在鍋爐底層，送風(fēng)機、引風(fēng)機、除塵器等笨重設(shè)備可布置在地面，減輕了廠房和鍋爐構(gòu)架的負載，可以采用簡便的懸吊結(jié)構(gòu)；高度較低，安裝方便；易布置成逆流傳熱方式；尾部煙道向下流動，易于吹灰。缺點：占地大，大容量鍋爐尾部受熱面布置較為困難；鍋爐鋼架比較復(fù)雜，轉(zhuǎn)彎煙室無法充分利用。尾部煙道飛灰濃度不均勻，加速了飛灰磨損。適用范圍：應(yīng)用范圍最廣，適用于不同容量和各種燃料的電站鍋爐。圖2-53鍋爐Π型布置2.Γ型布置組成：由垂直柱體爐膛和下行對流煙道組成。即Π型布置中取消了中間的走廊與水平煙道。優(yōu)點：緊湊省鋼材。缺點：尾部煙道檢修不便。適用范圍：200MW以下鍋爐用的較多。圖2-54鍋爐Γ型布置3.塔型布置組成：對流煙道布置在爐膛的上方，鍋爐筆直向上發(fā)展，取消了不宜布置受熱面的轉(zhuǎn)彎室。爐膛呈正方形。優(yōu)點：占地面積??；對流煙道有自身通風(fēng)作用；煙氣在對流受熱面中不改變流動方向，對于多灰燃料非常有利；鍋爐表面積小，爐墻散熱少；受熱面水平布置，易于疏水。缺點：過熱器和再熱器布置在較高位置，蒸汽管道長；送、引風(fēng)機和除塵器位于廠房頂部，增加構(gòu)架載荷；安裝與檢修比較復(fù)雜。適用范圍：適用于燃用煙煤以及正壓燃燒的燃油、燃氣鍋爐。圖2-55鍋爐塔型布置4.半塔型布置組成：塔型和Π型相結(jié)合，過熱器、再熱器及省煤器等對流受熱面依次布置在爐膛上部，把空氣預(yù)熱器和送、引風(fēng)機、除塵器移到地面上。優(yōu)點：減輕鍋爐構(gòu)架和廠房的負載，避免汽、水管道過長。缺點：。適用范圍：用于燒多灰劣質(zhì)煤。圖2-56鍋爐半塔型布置5.T型布置組成：鍋爐兩側(cè)布置尾部煙道。優(yōu)點：解決Π型布置鍋爐尾部受熱面布置不下的問題；使?fàn)t膛出口煙窗高度縮小，減小煙氣沿爐膛高度的熱偏差。缺點：占地更大，汽水管道連接復(fù)雜，金屬消耗增多，燃燒器布置也不方便。適用范圍：用于燃燒劣質(zhì)煤的超大容量鍋爐。圖2-57鍋爐T型布置華北電力大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院電廠熱力設(shè)備及運行任課教師：楊官平二○一一年一月封面燃料特性煤粉制備鍋爐通風(fēng)第三章輔機系統(tǒng)第一節(jié)燃料特性燃料：指通過燃燒可放出大量熱能的物質(zhì)。動力燃料（也稱鍋爐用燃料）類型：固體燃料：包括煤、油頁巖、木材等。液體燃料：包括重油、各種渣油、煉焦油等。氣體燃料：包括天然氣、高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、煉焦煤氣等。我國的燃料政策：電站鍋爐以燃煤為主，并且盡量燃用劣質(zhì)煤。煤的組成成分煤的分析基準(zhǔn)煤的基準(zhǔn)之間的換算煤的發(fā)熱量揮發(fā)分灰熔融性動力煤的分類主要內(nèi)容：一、煤的組成成分煤的元素分析成分：測定煤中的碳、氫、氧、氮、硫、水分、灰分質(zhì)量百分數(shù)含量。比較復(fù)雜，主要用于鍋爐的設(shè)計、燃燒計算（電力設(shè)計院、鍋爐制造廠使用）。煤的工業(yè)分析成分：測定煤中水分、揮發(fā)分、固定碳、灰分質(zhì)量百分數(shù)含量以及煤的發(fā)熱量。簡單，主要用于了解煤的燃燒特性（電廠使用）。方法:把煤樣加熱,先失去水分,然后隔絕空氣繼續(xù)加熱,再失去揮發(fā)分,剩下的是焦碳（固定碳和灰分之和）。將焦碳燃燒,失去的是固定碳,余下的是灰分。1.煤的元素分析成分

碳(C)含量:50～90%。是主要可燃元素,含量多少與地質(zhì)年齡有關(guān)。煤的含碳量隨地質(zhì)年代增長而增加。無煙煤、煙煤、貧煤、褐煤、泥煤、煤矸石形式:固定碳(單質(zhì)狀態(tài))和揮發(fā)分碳。對運行的影響:含碳量高的煤，發(fā)熱量高，但碳的著火點也高，所以含碳量高的煤著火和燃燒均較困難，含碳高的煤不易著火和燃盡。發(fā)熱量:1kg純碳完全燃燒生成CO2，放熱32866kJ，1kg純碳不完全燃燒時生成CO，僅放熱9270kJ。氫(H)含量：3～6%。隨地質(zhì)年齡升高而降低。地質(zhì)年代愈久的煤，含氫量愈少。形式：與氧結(jié)合生成水,或成為有機物。運行：含量越高，發(fā)熱量高，而且容易著火燃燒。發(fā)熱量：1kg氫完全燃燒時可釋放120370kJ的低位熱量。硫(S)含量:一般為<1～1.5%。無煙煤、貧煤、劣質(zhì)煙煤可達3～8%。形式:可燃硫:有機硫、黃鐵礦硫（FeS2)

不可燃硫（灰分中硫）:硫酸鹽硫運行:生成二氧化硫,三氧化硫，對鍋爐設(shè)備和環(huán)境危害很大。所以燃料中的硫是一種有害成分。對水冷壁、過熱器的高溫腐蝕；在尾部煙道對空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕和堵灰。大氣中SO2會氧化成SO3并最終形成酸雨，酸雨對工業(yè)、農(nóng)業(yè)都有十分不利的影響。發(fā)熱量:低,9040kj/kg。氧(O)含量:1～40%。氧的含量隨燃料地質(zhì)年代的增長而降低，無煙煤1～2%，泥煤40%。形式:O與H或C結(jié)合,使可燃成分下降。運行:除游離氧可助燃外，化合氧是不可助燃?？梢暈殡s質(zhì)。氮(N)含量:0.5～2%。形式:主要以有機氮形態(tài)存在。運行:在高溫下形成NOx，它與碳氫化合物一起在紫外線照射下，會產(chǎn)生一種霧狀光化學(xué)煙霧破壞大氣臭氧層。所以燃料中的氮是一種有害成分。灰份(А)定義：燃料完全燃燒后形成的固態(tài)殘余物的統(tǒng)稱。含量:5～35%。運行：使燃料發(fā)熱量下降,妨礙可燃物質(zhì)與氧氣的接觸，影響燃料的著火和燃盡。當(dāng)爐膛溫度上升時，爐內(nèi)受熱面易結(jié)渣，嚴重時傳熱惡化，使蒸發(fā)量下降；過熱器管易結(jié)渣爆管。煙氣速度高時會引起飛灰對受熱面的磨損。煙氣速度低時會引起積灰。排入大氣污染環(huán)境?；曳质怯绊懭济嘿|(zhì)量的主要成分，影響鍋爐運行的經(jīng)濟性和安全性。水分(W)含量:2～50%。形式:外部水分(表面水分)-煤由于自然干燥所失去的水分；內(nèi)部水分(固有水分或分析水分)-空氣風(fēng)干狀態(tài)下仍殘留煤中的水分。運行：降低可燃成分及熱值；吸收熱量，降低爐內(nèi)溫度，對燃燒不利；增大鍋爐排煙容積、排煙熱損失和電耗；引起低溫受熱面的積灰和腐蝕，煤粉制備困難。煤中元素分析成分小結(jié)可燃成分：碳(C)、氫(H)和硫(S)。不可燃成分：氧(O)、氮(N)、灰份(А)和水分(W)。有害成分：硫(S)、氮(N)、灰份(А)和水分(W)。2.煤的工業(yè)分析成分工業(yè)分析成分:水分（Moisture）揮發(fā)分（Volatile）固定碳（FixedCarbon）灰分（Ash）分析標(biāo)準(zhǔn)：GB/T212-2008煤的工業(yè)分析方法。水分的測定外在水分的測定：原煤試樣在溫度為（20±1）℃、相對濕度為（65±1）%的空氣中自然風(fēng)干后失去的水分Mf。內(nèi)在水分的測定：稱取粒度為0.2mm以下的空氣干燥煤樣（1±0.1）g置于預(yù)先通入干燥氮氣并已加熱到105～110℃干燥箱中，煙煤干燥1.5h，褐煤、無煙煤、煙煤干燥2h，然后根據(jù)煤樣的質(zhì)量損失計算出水分的百分含量Mad。全水分的測定：原煤試樣在溫度為105～110℃（褐煤相應(yīng)的溫度為145℃）的烘箱內(nèi)約2h，使之干燥至恒重，其所失去的水分即為全水分Mar

。灰分的測定稱取一定質(zhì)量的空氣干燥煤樣，放入馬弗爐內(nèi)，然后以一定速度加熱到（815±10）℃，灼燒到恒重，并冷卻至室溫后稱重，以殘留物質(zhì)占煤樣原質(zhì)量的百分數(shù)作為灰分Aad。揮發(fā)分的測定定義：失去水分的干燥煤樣，在隔絕空氣的條件下，加熱到一定溫度時，析出的氣態(tài)物質(zhì)的百分含量。測定方法：稱?。?±0.1）g空氣干燥煤樣，放入帶蓋的瓷坩鍋中，在（900±10）℃的溫度下，隔絕空氣加熱7min，以所失去的質(zhì)量占煤樣原質(zhì)量的百分數(shù)減去該煤樣的水分（Mad）即為揮發(fā)分Vad。固定碳的計算揮發(fā)分析出后，剩下的是焦炭，焦炭就是固定碳和灰分。固定碳可以按下式計算：

FCad=100-(Mad+Aad+Vad)(3-1)二、煤的分析基準(zhǔn)煤中水分和灰分的含量會隨外界條件而變化，其他成分的百分量也隨之變化，所以，在說明煤中各種成分的百分含量時，必須同時注明百分數(shù)的基準(zhǔn)，常用的基準(zhǔn)有以下四種：收到基空氣干燥基干燥基干燥無灰基1.收到基（ar）以收到狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，計算煤中全部成分質(zhì)量百分數(shù)的組合稱為收到基。收到基以下角標(biāo)ar(as

received)表示。元素分析：Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%(3-2)

工業(yè)分析：FCar+Var+Aar+Mar=100%(3-3)收到基包括全部水分和灰分。燃料的收到基成分是鍋爐燃用燃料的實際應(yīng)用成分，用于用于煤炭銷售及鍋爐的燃燒、傳熱、通風(fēng)和熱工試驗的計算。2.空氣干燥基（ad）煤樣在實驗室規(guī)定的溫度下自然干燥失去外部水分后，其余的成分質(zhì)量百分數(shù)的組合便是空氣干燥基，并以下角稱ad(airdry)表示。元素分析：Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%(3-4)

工業(yè)分析：FCad+Vad+Aad+Mad=100%(3-5)空氣干燥基包括內(nèi)部水分和灰分，即不包括外部水分。多為試驗室分析工作的基礎(chǔ)。3.干燥基（d）除去全部水分后的煤作為分析基準(zhǔn)，計算其余的成分質(zhì)量百分數(shù)的組合便是空氣干燥基，并以下角稱d(dry)表示。元素分析：Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%(3-6)

工業(yè)分析：FCd+Vd+Ad=100%(3-7)干燥基包括灰分，即不包括內(nèi)部水分和外部水分。干燥基中各成分不受水分變化的影響。用于比較煤炭質(zhì)量，為計算灰分、硫分等含量用。4.干燥無灰基（daf）以去掉全部水分及灰分煤為基準(zhǔn)，計算其余的成分質(zhì)量百分數(shù)的組合便是干燥無灰基，并以下角稱daf(dryandashfree)表示。元素分析：Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%(3-8)

工業(yè)分析：FCdaf+Vdaf=100%(3-9)干燥基不包括內(nèi)部水分、外部水分和灰分。干燥無灰基中只包含燃料的可燃成分，各成分不受水分和灰分變化的影響。用于了解和研究煤中的有機質(zhì)，常用于表示揮發(fā)分含量。5.煤的成分及各基準(zhǔn)之間的關(guān)系圖3-1煤的成分及各基準(zhǔn)之間的關(guān)系三、煤的基準(zhǔn)之間的換算

1.基準(zhǔn)之間換算系數(shù)表表3-1煤的成分基準(zhǔn)之間換算系數(shù)表2.基準(zhǔn)之間換算公式換算依據(jù)：同種煤，任意兩基準(zhǔn)下同類成分的比值相等。同種煤在不同基準(zhǔn)下，絕對質(zhì)量不變的成分其含量成比例變化。換算公式：X=kX0(3-10)X0—某成分原基準(zhǔn)質(zhì)量百分比，%X—某成分新基準(zhǔn)質(zhì)量百分比，%k—換算系數(shù)例:3.基準(zhǔn)之間換算公式的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)基準(zhǔn)之間換算公式的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是等比定理：等比定理為：如果:那么:4.已知收到基，求干燥基由式（3-2）和（3-6）可得：Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar=100-Mar(3-15)Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100(3-16)將式（3-15）和（3-16）代入式（3-14），得5.已知收到基，求空氣干燥基由式（3-2）和（3-4）可得：Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar=100-Mar(3-15)Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad=100-Mad(3-20)將式（3-15）和（3-20）代入式（3-19），得6.已知收到基，求干燥無灰基由式（3-2）和（3-8）可得：Car+Har+Oar+Nar+Sar=100-Mar-Aar(3-24)Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100(3-25)將式（3-24）和（3-25）代入式（3-23），得7.水分之間的換算關(guān)系表3-1中的換算系數(shù)不能用于水分之間的換算。已知Mf和Mad，求Mar。由式（3-2）和（3-8）可得：Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Minh=100-Mf(3-28)Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100

(3-29)8.例1：已知干燥無灰基，求干燥基—元素分析成分已知煤的干燥無灰基成份為Cdaf=85.00%，Hdaf=4.64%，Odaf=5.11%，Ndaf=1.32%，Sdaf=3.93%，同時已知干燥基灰分Ad=30.05%。求:煤的干燥基成份。