鍋爐及鍋爐房設(shè)備-02燃料與燃燒計(jì)算課件

能源與燃料能源是自然環(huán)境中存在的，通過(guò)人類開發(fā)能夠產(chǎn)生各種能量的物質(zhì)資源，是人類賴以生存的基礎(chǔ)和國(guó)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)分類燃料能源——以化學(xué)能或原子能形式儲(chǔ)存于物質(zhì)中，通過(guò)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、核燃料非燃料能源——以光能、機(jī)械能或熱能形式存在，可以直接利用的能量資源。如太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、地?zé)崮艿诙氯剂吓c燃燒計(jì)算能源與燃料能源是自然環(huán)境中存在的，通過(guò)人類開發(fā)能夠產(chǎn)生各種能能源與燃料一次能源——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(yáng)能等非再生能源——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(zhǎng)，最終會(huì)枯竭再生能源——在自然界的物質(zhì)和能量循環(huán)中能夠重復(fù)生產(chǎn)的能源，如水能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能、太陽(yáng)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)枯竭二次能源——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、蒸汽等能源與燃料一次能源——自然界中不需加工，可直接應(yīng)用的能源。煤

常規(guī)能源——在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活消費(fèi)中得到廣泛應(yīng)用的部分煤炭、石油、天然氣、水力、核裂變等新能源——其余的部分太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、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)和廣泛使用能源與燃料常規(guī)能源——在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活消費(fèi)中得到廣泛應(yīng)用的部分中國(guó)化石燃料儲(chǔ)量及消費(fèi)結(jié)構(gòu)項(xiàng)目煤／100Mt石油／100Mt天然氣／108m3截至94年底探明可采儲(chǔ)量(中國(guó)／世界總量）1145／10438.633／13731700／141000探明可采儲(chǔ)量在世界的排位3101194年一次能源中化石燃料的消費(fèi)結(jié)構(gòu)／％）75.015.71.9根據(jù)中國(guó)化石燃料的儲(chǔ)量及開采利用的情況，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，煤不僅是中國(guó)，也是世界上最重要的一次能源中國(guó)化石燃料儲(chǔ)量及消費(fèi)結(jié)構(gòu)項(xiàng)目煤／100Mt石油／100Mt第一節(jié)燃料的化學(xué)成分鍋爐常用燃料的組成可燃質(zhì)——高分子有機(jī)化合物惰性質(zhì)——多種礦物質(zhì)燃料的化學(xué)成分及含量，可通過(guò)兩種方法測(cè)得元素分析法——CHONSAM工業(yè)分析法——固定碳Cgd、揮發(fā)分V、水分、灰分。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(cè)定第一節(jié)燃料的化學(xué)成分鍋爐常用燃料的組成碳(C)氫(H)硫(S)氧(O)氮(N)水分(W)灰分(A)基本成分一、燃料的元素分析成分吸附和凝聚在顆粒內(nèi)部毛細(xì)孔。不易蒸發(fā)，105～110℃可烘干機(jī)械附著和潤(rùn)濕在燃料顆粒表面及大毛細(xì)孔中。易于蒸發(fā)外在水分(Mf)內(nèi)在水分(Minh)對(duì)于既定燃料，絕對(duì)含量不變隨開采、運(yùn)輸、貯存、氣候等條件變化碳(C)氫(H)硫(S)氧(O)氮(N)水分(W)灰分(A)碳燃料的主要可燃元素，含量最多純碳完全燃燒生成CO2，放熱32866kJ／kg；不完全燃燒生成CO，放熱9270kJ／kg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)熱量愈高純碳不易著火煤化程度越高，發(fā)熱量越高，越不易著火碳燃料的主要可燃元素，含量最多煤化程度越高，發(fā)熱量越高，越不氫燃料另一重要可燃元素，煤中含量不多，液體含量較高發(fā)熱量比碳高，約120370kJ／kg容易著火燃燒煤化程度愈高，氫含量愈小燃燒過(guò)程容易析出炭黑而冒黑煙、污染大氣氫燃料另一重要可燃元素，煤中含量不多，液體含量較高氧、氮不可燃，習(xí)慣作為可燃成分，使燃料可燃成分相對(duì)減少，發(fā)熱量降低氧隨煤化程度加深而減少煤中氮含量很少，屬于有害元素高溫條件下，氧化生成NOx，排入大氣，破壞生態(tài)平衡氧、氮不可燃，習(xí)慣作為可燃成分，使燃料可燃成分相對(duì)減少，發(fā)熱硫可燃，發(fā)熱量不大9050kJ／kg有害元素生成物腐蝕鍋爐尾部受熱面污染環(huán)境硫可燃，發(fā)熱量不大9050kJ／kg灰分燃料的主要雜質(zhì)、有害成分，夾雜在燃料中的不可燃礦物質(zhì)。如灰分含量多：著火燃燒困難容易積灰，如提高煙速加劇受熱面磨損污染環(huán)境若灰熔點(diǎn)低，爐排和爐內(nèi)受熱面容易結(jié)渣，破壞燃燒、惡化傳熱液體和氣體燃料灰分含量少灰分燃料的主要雜質(zhì)、有害成分，夾雜在燃料中的不可燃礦物質(zhì)。如水分主要雜質(zhì)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煤發(fā)熱量降低汽化吸熱導(dǎo)致爐膛溫度下降，影響煤著火燃燒增大煙氣體積，排煙熱損失增加加劇尾部受熱面的腐蝕和堵灰燃料油一般需進(jìn)行脫水處理水分主要雜質(zhì)煤中哪些元素隨如水分多二、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)燃料的實(shí)際應(yīng)用成分實(shí)驗(yàn)室條件下風(fēng)干后的成分不受水分影響穩(wěn)定成分，用于判斷煤的燃燒特性和分類二、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，提各種基換算已知Cdaf，求Car換算公式x＝Kx0換算基相應(yīng)成分已知基相應(yīng)成分換算系數(shù)例題自學(xué)各種基換算已知Cdaf，求Car換算公式x＝Kx0換算基相第二節(jié)煤的燃燒特性發(fā)熱量揮發(fā)分焦結(jié)性灰熔點(diǎn)第二節(jié)煤的燃燒特性發(fā)熱量揮發(fā)分焦結(jié)性灰熔點(diǎn)一、發(fā)熱量燃料的發(fā)熱量——單位質(zhì)量(單位容積)燃料完全燃燒所放出的熱量。kJ／kg或kJ／Nm3高位發(fā)熱量Qgr——每kg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，水蒸氣全部凝結(jié)成水排煙溫度在110～200℃，水蒸氣處于蒸汽狀態(tài)，汽化潛熱隨煙氣帶走低位發(fā)熱量Qnet——從高位發(fā)熱量中扣除水蒸氣的汽化潛熱Qnet接近鍋爐運(yùn)行實(shí)際情況，在鍋爐設(shè)計(jì)、試驗(yàn)中以此作為計(jì)算依據(jù)一、發(fā)熱量燃料的發(fā)熱量——單位質(zhì)量(單位容積)燃料完全燃發(fā)熱量間的換算高低位發(fā)熱量間關(guān)系計(jì)算發(fā)熱量時(shí)，各種基Qgr間可用表2-1的換算系數(shù)進(jìn)行換算。而Qnet

必須考慮水分的汽化潛熱？對(duì)于高位發(fā)熱量來(lái)說(shuō)，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)了質(zhì)量的一定分額，而且還要吸收汽化潛熱發(fā)熱量間的換算高低位發(fā)熱量間關(guān)系計(jì)算發(fā)熱量時(shí)，各種基Qgr間將Qnet,ad換算成Qnet,ar

將Qnet,ad換算成Qnet,ar

鍋爐及鍋爐房設(shè)備_02燃料與燃燒計(jì)算課件發(fā)熱量近似計(jì)算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)雜的化合關(guān)系。由氧彈發(fā)熱量計(jì)算門捷列夫公式煤科院發(fā)熱量近似計(jì)算取決于燃料中可燃成分的多少。由氧彈發(fā)熱量計(jì)算門標(biāo)準(zhǔn)煤假想煤，規(guī)定其收到基低位發(fā)熱量為29308kJ／kg標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量燃煤實(shí)際消耗量標(biāo)準(zhǔn)煤假想煤，規(guī)定其收到基低位發(fā)熱量為29308kJ／kg標(biāo)二、揮發(fā)分失去水分的干燥煤樣在隔絕空氣下加熱至一定溫度時(shí)，所析出的氣態(tài)物質(zhì)其百分?jǐn)?shù)含量即為揮發(fā)分由各種碳?xì)浠衔?、H2、CO、H2S等可燃?xì)怏w和少量O2、CO2、N2不可燃?xì)怏w等組成不是現(xiàn)成狀態(tài)存在于燃料中，在加熱中形成二、揮發(fā)分失去水分的干燥煤樣在隔絕空氣下加熱至一定溫度時(shí)，所揮發(fā)分

——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)煤化程度越淺，揮發(fā)分開始析出的溫度愈低。130~400℃揮發(fā)分含量對(duì)燃燒過(guò)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——大爐膛空間低——加強(qiáng)爐排冷卻揮發(fā)分

——煤分類的重要依據(jù)之一煤的揮發(fā)分大小，大致代表煤的三、焦結(jié)性焦炭煤在隔絕空氣加熱時(shí)，水分蒸發(fā)、揮發(fā)分析出后的固體殘余物煤的焦結(jié)性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(guò)程和燃燒效率有很大影響層燃爐不宜燃用不粘結(jié)或強(qiáng)粘結(jié)的煤三、焦結(jié)性焦炭四、灰熔點(diǎn)灰分焦炭中的可燃物（固定碳）燃盡的殘留物灰熔點(diǎn)反映灰分的熔融性?；曳譀](méi)有固定熔點(diǎn)，只有融化溫度范圍角錐法測(cè)灰熔點(diǎn)一般以軟化溫度t2作為衡量熔融性主要指標(biāo)難熔融性，t2>1425℃可熔融性，1200～1425℃易熔融性，t2<1200℃四、灰熔點(diǎn)灰分一般以軟化溫度t2作為衡量熔融性主要指標(biāo)第三節(jié)煤的分類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(guò)幾千萬(wàn)年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，碳含量相應(yīng)增大形成各類不同品種的煤，表現(xiàn)出不同的特性按干燥無(wú)灰基揮發(fā)分（煤化程度）多少，對(duì)煤分類第三節(jié)煤的分類埋藏在地層深處的古代植物殘骸，在地殼壓力、地鍋爐及鍋爐房設(shè)備_02燃料與燃燒計(jì)算課件鍋爐及鍋爐房設(shè)備_02燃料與燃燒計(jì)算課件鍋爐及鍋爐房設(shè)備_02燃料與燃燒計(jì)算課件第四節(jié)液體燃料一、燃料油及其分類石油經(jīng)過(guò)蒸餾、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)物第四節(jié)液體燃料一、燃料油及其分類二、燃料油的物理特性特性指標(biāo)——影響輸運(yùn)、貯存和燃燒使用的正常和安全密度粘度凝固點(diǎn)比熱容閃點(diǎn)和燃點(diǎn)爆炸極限二、燃料油的物理特性特性指標(biāo)——影響輸運(yùn)、貯存和燃燒使用的正1.密度ρ420柴油：0.831~0.862重油：0.94~0.98ρ4t=ρ420-α(t-20)密度越小，含氫量越多，含碳量越小，發(fā)熱量越高1.密度ρ4202.粘度表征流動(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，裝卸和霧化困難燃料油在t℃時(shí)的恩氏粘度

Et

＝τt／τ20

oE換算：運(yùn)動(dòng)粘度——恩氏粘度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在運(yùn)輸、裝卸和燃用時(shí)需預(yù)熱，通常要求噴嘴前油溫在100℃以上，粘度不大于4oE200ml試驗(yàn)油在溫度為t℃時(shí)從恩氏粘度計(jì)中流出的時(shí)間粘度計(jì)常數(shù)：200ml、20℃的蒸餾水從同一粘度計(jì)中流出的時(shí)間（51±1s）2.粘度表征流動(dòng)性能的特性指標(biāo)換算：運(yùn)動(dòng)粘度——恩氏粘度203.凝點(diǎn)燃料油由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)的溫度復(fù)雜的混合物，沒(méi)有一定的凝固點(diǎn)：隨溫度逐漸降低時(shí)，變得越來(lái)越稠，直到完全喪失流動(dòng)性測(cè)定方法將試樣油放在試管中冷卻，傾斜450，試管中的油面經(jīng)過(guò)5~10s保持不變時(shí)的油溫汽油：<-80℃；柴油：-30~-50℃；重油：15~36℃低溫下輸送凝點(diǎn)高的油時(shí)，油管易阻塞不通，應(yīng)采取加熱或防凍措施3.凝點(diǎn)燃料油由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)的溫度4.比熱容1kg燃料油溫度升高1℃所需要的熱量Ct=1.73+0.002tkJ/(kg.℃)重油在20~100℃時(shí)，平均比熱容近似為1.8~2.1kJ/(kg.℃)4.比熱容1kg燃料油溫度升高1℃所需要的熱量5.閃點(diǎn)與燃點(diǎn)閃點(diǎn)在溫度升高時(shí)，油面蒸發(fā)的油氣增多，當(dāng)油氣和空氣的混合物與明火接觸時(shí)，發(fā)生短暫的閃光(一閃即滅)時(shí)的油溫燃點(diǎn)油溫繼續(xù)升高，當(dāng)油面上的油氣與空氣的混合物遇明火能著火持續(xù)燃燒(持續(xù)時(shí)間不少于5s)時(shí)的油溫燃點(diǎn)高于閃點(diǎn)，重油的閃點(diǎn)為80~130℃，燃點(diǎn)比閃點(diǎn)高10~30℃閃點(diǎn)是防止油發(fā)生火災(zāi)的一個(gè)重要指標(biāo)，燃料油的預(yù)熱溫度必須低于閃點(diǎn)5.閃點(diǎn)與燃點(diǎn)閃點(diǎn)6.爆炸極限引發(fā)爆炸時(shí)空氣中含有燃料油蒸氣的體積分?jǐn)?shù)或濃度爆炸上限、爆炸下限輕質(zhì)燃料油的爆炸范圍較小，重質(zhì)燃料油的爆炸范圍較大，即其爆炸危險(xiǎn)性大汽油1.4~8%原油1.7~11.3%6.爆炸極限引發(fā)爆炸時(shí)空氣中含有燃料油蒸氣的體積分?jǐn)?shù)或濃度三、鍋爐常用燃料油鍋爐常用燃料油分柴油、重油柴油一般用于中、小型供熱鍋爐、生活鍋爐以及大型鍋爐的點(diǎn)火和穩(wěn)定燃燒重油大多用于電站鍋爐燃料油成分與煤一樣，主要元素是碳和氫——清潔型燃料氫含量多——發(fā)熱量高，易著火燃燒；燃燒后生成大量水蒸氣，容易在尾部低溫部位凝結(jié)，導(dǎo)致低溫腐蝕管道運(yùn)輸——便于運(yùn)行調(diào)節(jié)、儲(chǔ)存、管理灰含量低——不需除渣，受熱面很少積灰和磨損三、鍋爐常用燃料油鍋爐常用燃料油分柴油、重油1.柴油密度較小，黏度小，流動(dòng)性好，霧化不用預(yù)熱，可用直接點(diǎn)火方式啟動(dòng)鍋爐；含硫量不大，對(duì)環(huán)境污染小，容易揮發(fā)，發(fā)生火災(zāi)的可能性和危險(xiǎn)性大按餾分的組成和用途分輕柴油和重柴油輕柴油運(yùn)輸和使用溫度必須高于凝點(diǎn)3~5℃，避免油管堵塞輕柴油優(yōu)等品一等品合格品100-10-20-35-50按凝點(diǎn)按質(zhì)量1.柴油密度較小，黏度小，流動(dòng)性好，霧化不用預(yù)熱，可用直接點(diǎn)2.重油石油煉制加工工藝中提取輕質(zhì)餾分后的重質(zhì)餾分和殘?jiān)目偡Q，燃料油中密度最大的油品重油按0E50分四個(gè)牌號(hào)：20、60、100、200相應(yīng)于該油品在80℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度值2.重油石油煉制加工工藝中提取輕質(zhì)餾分后的重質(zhì)餾分和殘?jiān)目?.渣油蒸餾塔底的殘留物，不經(jīng)處理直接作為燃料。主要成分為高分子烴類和膠狀物質(zhì)，含硫量相對(duì)較高3.渣油蒸餾塔底的殘留物，不經(jīng)處理直接作為燃料。主要成分為高第五節(jié)氣體燃料天然氣體燃料自然界中直接開采和收集的，不需加工即可燃用的氣體燃料人工氣體燃料以煤、石油或各種有機(jī)物為原料，經(jīng)過(guò)各種加工而得到的氣體燃料沼氣——生物質(zhì)能源第五節(jié)氣體燃料天然氣體燃料鍋爐及鍋爐房設(shè)備_02燃料與燃燒計(jì)算課件第六節(jié)燃料的燃燒計(jì)算燃料中的可燃元素和氧氣在高溫條件下進(jìn)行的劇烈氧化反應(yīng)過(guò)程，同時(shí)放出大量的熱量。燃燒充分的條件高溫環(huán)境；充足氧氣；氧氣與燃料充分混合接觸；燃燒產(chǎn)物——煙氣和灰及時(shí)排走計(jì)算目的燃燒所需空氣量和生成煙氣量，空氣和煙氣的焓基本假設(shè)：空氣、煙氣均為理想氣體，每kmol體積等于22.4Nm3空氣中只有O2和N2成分，其容積比為：每kg燃料都是在完全燃燒的條件下計(jì)算第六節(jié)燃料的燃燒計(jì)算燃料中的可燃元素和氧氣在高溫條件下進(jìn)行一、燃燒所需空氣量計(jì)算理論空氣量Vk01kg收到基燃料完全燃燒，而又無(wú)過(guò)剩氧存在時(shí)所需的空氣量。m3／kg固液體燃料一、燃燒所需空氣量計(jì)算理論空氣量Vk0氣體燃料體積分?jǐn)?shù)氣體燃料