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2、炉房设备 第2章 燃料及燃料计算 主要内容： 燃料的化学成分1 煤的燃烧特性 2 煤的分类3 液体燃料4 气体燃料 5 燃料的燃烧计算6 锅炉烟气分析及其结果的应用 7 Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, Zhengzhou UniversityZhe
3、ngzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou University锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备 燃料成分与性质燃料成分与性质 燃料的定义： 燃料是指从技术经济上讲适宜于用来获取大量热 量的物质。 燃料的分类： 一般可以将燃料分为两个大类：有机燃料和核子燃 料，后者用于核反应堆，不属于常规能源的范畴，我们 以下所说的燃料一般是指有机燃料。 1.1.燃料的化学成分及其性质 Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D.,
4、College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, Zhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou University锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备 有机燃料： 是指主要元素成分为碳和氢的物质，它在空气中燃 烧时可以释放出大量的热量。 最重要的有机燃料是化石燃料。所谓化石燃料是指 埋
5、藏在地下的远古生物的遗体，经过长期的地质作用所 形成的物质，主要有煤、石油、天然气、油页岩和煤页 岩，也包括石油伴生气和煤层气（瓦斯气），以及目前 还难以开采的天然气水合物。 生物质也是比较常见的有机燃料，主要是柴薪和各 种农林废弃物，如甘蔗渣、稻壳、木屑、农作物秸秆等 等。城市生活垃圾和某些工业废弃物中也含有可以燃烧 的有机组分，适当处理后也可以看成一种有机燃料。 燃料成分与性质燃料成分与性质 Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., College of Civil Engineering
6、, College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, Zhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou University锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备 有机燃料按照其状态可以分为三类：固体燃料、液 体燃料和气体燃料。 有机燃料的元素组成： 有机燃料由有机物和无机物组成。有机组分一 般含有碳C、氢H、氧O、氮N、硫S五种元素，而无 机组分一般
7、认为是由水分M和灰分A组成的，通常将 以上七个组分称为有机燃料的元素组成。 可燃基：高分子化合物，成分C,H,O,N,S 惰性基：多种矿物质，灰分 燃料成分与性质燃料成分与性质 Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, Zhengzhou Universit
8、yZhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou University锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备 有机燃料的元素解析： 碳 C 它是有机燃料中的最主要的可燃组分，在空气 中完全燃烧时每千克碳可以放出32866千焦的热量 ，其完全燃烧产物是二氧化碳。 氢 H 它是有机燃料中重要的可燃组分，在空气中完 全燃烧时每千克氢可以放出120370千焦的热量，所 以含氢较多的燃料一般发热量也较高，它的燃烧产 物是水蒸气。 燃料成分与性质燃料成分与性质 Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D.
9、, Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, Zhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou University锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备 氧O 它存在于燃料的有机组分中，是一种不可燃组 分。燃料有
10、机组分中的氧元素和其它元素之间总是 要由化学键连接起来，氧元素的存在必然会降低燃 料的化学能，使得燃料的发热量下降，所以含氧量 较多的燃料的发热量必然较低。 氮N 它也是存在于燃料的有机组分之中的不可燃组 分。燃料中的氮在燃烧之后绝大部分转化成氮气， 少部分经过复杂的中间过程生成各种氮的氧化物即 NOX（主要是NO），烟气中这部分NOX称为燃料型NOX 。 燃料成分与性质燃料成分与性质 Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., College of Civil Engineering, Col
11、lege of Civil Engineering, College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, Zhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou University锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备 硫 S 硫也是一种可燃组分，每千克单质硫燃烧生成 二氧化硫时可以释放出的热量。燃料中的硫可以存 在于有机组分和无机组分中，分别称为有机硫和无 机硫。有机硫以硫醚、噻吩或其它形式存在于燃料 有机质的大分
12、子中，燃烧之后被氧化成硫的氧化物 （SO2或SO3，统称SOX）。无机硫有两种存在形式， 分别为硫铁矿和硫酸盐，相应地称作硫铁矿硫和硫 酸盐硫，其中硫铁矿中的硫份在燃烧过程中生成 SOX进入烟气，硫酸盐根据燃烧条件可以分解释放 出SOX或者维持原型进入灰渣。 燃料成分与性质燃料成分与性质 Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, College of Civil Engine
13、ering, College of Civil Engineering, Zhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou University锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备 硫 S 硫份是燃料中最为有害的成分。燃烧过程中生 成的SOX进入烟气之后，会对后续的受热面产生腐 蚀，并且是受热面上产生粘结性积灰的重要原因之 一，所以燃料中的硫份对于设备的工作有严重的不 利影响。另外，有机燃料的燃烧产生的SOX也是我 国大气污染最大的污染源。 燃料成分与性质燃料成分与性质 Rui
14、xin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, Zhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou University锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设
15、备 水分 M(Moisture) 燃料中的水分有多种可能的赋存方式。 存在于燃料中的游离水分称为外在水分，外 在水分的含量极其不稳定，容易随着环境条件的 变化而变化； 以表面力或其它方式吸附或凝聚在微孔隙之 中的水分称为内在水分，它相对比较稳定，只有 在燃料受热时才会释放出来； 以结晶水的方式存在于矿物质中的水分称为 结晶水。通常所说的燃料的水分不包括结晶水。 燃料成分与性质燃料成分与性质 Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., Ruixin_LI, Ph.D., College of Civil Engineering, C
16、ollege of Civil Engineering, College of Civil Engineering, College of Civil Engineering, Zhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou UniversityZhengzhou University锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备 水分 M(Moisture) 水分对燃料的燃烧过程有多方面的影响。燃 料受热后，所含水分的蒸发过程需要吸收大量的 热量，所以含水量较高的燃料着火比较困难，这 是水分的有害的方面；但是，水分的团聚作用可 以降低火床燃烧过程的飞灰量，更重要的是，烟 气中的水蒸汽可能直接或间接地参与燃烧反应， 这是其有利的方面。 燃料所含的水分在燃烧过程中以蒸汽状态进 入烟气，所以燃料的含水量影响到烟气中水蒸汽 的含量，从而影响到烟气的性质，进一步影响到 受热面的工作过程，包括辐射传热和对流传热过 程，以及受热面的腐蚀和积灰等。 燃料成分与性质燃料成分与性质 Ruixin_LI, Ph.D.,
