锅炉原理课件2章

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1、 锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 12.1 燃料的化学成分及其性质质 2.2 煤的燃烧烧特性 2.3 锅锅炉燃料 2.4 燃料的燃烧计烧计 算 返 回第二章 燃料及燃烧计算2.5 锅锅炉运行时时烟气分析及其应应用锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 22.1 燃料的化学成分及其性质第二章一、燃料的化学成分及其性质燃料：由可燃成份和不可燃（惰性）成份组成。可燃成分：高分子化合物，成分C、H、O、N、S惰性成分：多种矿物质 灰分1碳(C)：主要的燃烧成分，约占5095%， kJ/kg。纯碳燃点高，燃烧缓慢。燃料中的碳多以化合物形式存在。2氢(H)：重要的燃烧成

2、分，煤中约占26%， kJ/kg。十分容易着火，燃烧迅速，易爆。液体和气体燃料氢含量较高,约占从百分之十 几到几十不等，燃烧室易析出碳黑而冒黑烟。3硫(S)：是燃料中的有害成分，约占可燃成分的8%，燃烧后的产物如 ： SO2、SO3，与水蒸汽相遇会生成亚硫酸和硫酸。锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 32.1 燃料的化学成分及其性质1）SO2、SO3排放造成大气污污染。2）锅锅炉尾部受热热面造成低温腐蚀蚀。4氧(O)和氮(N)氧和氮是不可燃成分。约约占40%，含氧量随煤化程度增 高而明显显减少。氮主要以有机氮形态态存在，约约占0.52%。高温燃烧烧生成 NOx，有害。第二章锅

3、炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 42.1 燃料的化学成分及其性质5水分(Water)：燃料中的主要杂质杂质 ，约约占560%。1）水分进进入炉内吸热热汽化成水蒸汽，对对燃烧烧不利；2）在烟气露点时时，水蒸气与SO2、SO3生成亚亚硫酸和硫酸，造成低温 腐蚀蚀；3） 6灰分(Ash)燃料中主要不可燃的矿矿物杂质杂质 成分，与成煤条件、开采方式、运输输 条件有关。1） 可燃物减少， ，着火困难难，灰渣量增加，运行操作繁重；2） ，炉内易结结渣，使受热热面传热恶传热恶 化，3） 第二章锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 52.1 燃料的化学成分及其性质二、燃料成

4、分分析数据的基准及换算1燃料成分表示方法1）应用基以进入锅炉房准备燃烧的煤为分析基准，以其重 量作为100%燃料的应用基成分是锅炉燃用燃料的实际应用成分，用于锅炉 的燃烧、传热、通风和热工试验的计算。2）分析基在实验室条件下（室温20，相对湿度60%）， 风干后的煤样作为分析基准。3）干燥基除去全部水分后的煤作为分析基准第二章锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 62.1 燃料的化学成分及其性 质4）可燃基将变变化较较大，对对燃烧烧不利的杂质杂质 灰分和水分除去后 的煤作为为分析基准燃料的可燃基成分不再受水分和灰分变变化的影响，是一种稳稳定的组组成 成分，常用于判断煤的燃烧烧特

5、性和进进行煤的分类类的依据，如可燃基挥发挥发 分Vr。煤矿矿提供的煤质质成分，通常也是可燃基各组组成成分。上述基准的 换换算关系如图图2-12燃料成分各种表示方法之间间的换换算1）换换算方法2）换换算系数k：见见表2-13全水分计计算方法全水分是分析基水分和应应用基风风干水分之和，由于其基准不同，需换换 算： % 或%第二章锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 72.2 煤的燃烧特性一、煤在炉内加热燃烧过程1预热预热 和干燥 2挥发挥发 物的逸出3焦炭的形成 4灰渣的形成二、燃烧特性1、发热量：单位重量的煤，完全燃烧时放出的热量，单位kJ/kg。煤的发热量分高位发热量 和低位发

6、热量 。每kg煤燃烧生成水蒸气量为 kg。则应用基高低位发热量就 有如下关系：标准煤：是一种假想的煤，规定标准煤的应用基低位发热量为 29308kJ/kg，这样不同情况下锅炉燃煤的实际消耗量可通过以下公式换算 成标准煤的量Bb即：第二章锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 82.2 煤的燃烧特性（1）各成分分析的高、低位发热发热 量间间的关系1） 2）3）4） （2）发热发热 量的测测定采用氧弹测热仪弹测热仪p16 图图2-2 kJ/kgkJ/kgkJ/kgkJ/kg第二章锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 92.2 煤的燃烧特性（3）发热量的计算1 ）门捷列

7、夫经验计算公式 kJ/kg 2）煤碳科学研究院（p16 式2-12）3）计算值与实测值的误差当 时， kJ/kg当 时， kJ/kg第二章锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 102.2 煤的燃烧特性（4）折算灰分和折算水分在讨论杂质(水分、灰分)对锅炉工作的影响时,使用其折算值更合理。1）折算水分煤应应用基低位发热发热 量中每4186.8kJ热热量所对应对应 的水分 。%； 为为高水分燃料 2）折算灰分煤应应用基低位发热发热 量中每4186.8kJ热热量所对应对应 的灰分 。%； 为为高灰分燃料3）折算硫分煤应应用基低位发热发热 量中每4186.8kJ热热量所对应对应 的硫分

8、 。%； 为为高硫分燃料。第二章锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 112.2 煤的燃烧特性2、挥发分(Vr)：失去水分的干燥煤样，在隔绝空气的条件 下，加热到一定温度时，析出的气态物质的百分含量。1）挥发分主要有C-H化合物、H2、CO、H2S等可燃气体 和少量O2、CO2和N2组成；2) 挥发分是煤分类的主要依据；3) 煤中挥发分逸出后，如与空气混合不良，在高温缺氧 条件下易化合成难以燃烧的高分子复合烃，产生碳黑，造成 大量黑烟。第二章锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 122.2 煤的燃烧特性3、焦炭的性质质焦结结性焦炭煤在隔绝绝空气加热时热时 ，水分

9、蒸发发、挥发挥发 分析出 后固体残余物质质。焦结结性由于煤种不同，焦炭的物理性质质、外观观等各 不相同，这这种性状称煤的焦结结性。1）焦炭结结构特征粉状、粘结结、弱粘结结、不熔融粘结结、不膨胀胀熔融粘结结、 微膨胀胀熔融粘结结、膨胀胀熔融粘结结、强膨胀胀熔融粘结结第二章锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 132.2 煤的燃烧特性2)焦结结性对层对层 燃炉燃烧过烧过 程的影响(1)粉状焦炭堆积紧积紧 密，妨碍空气流动动烟气流速过过大，易被气流携带带，形成火床火口；烟气流速过过小，燃烧烧通风风不畅畅，易从通风风孔隙中 漏入灰坑。(2)强焦结结性煤挥发挥发 分逸出后，焦炭呈熔融状态

10、态，粘 结结成片内部固定碳难难与空气接触而燃尽；燃烧层烧层 通风风不畅畅。第二章锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 142.2 煤的燃烧特性4、灰分的熔融特性灰熔点灰分：焦炭燃烧烧后的残留物质质。灰分的组组成：SiO2、Al2O3、各种氧化铁铁、CaO、MgO、K2O、 Na2O等，不是单单一物质质，无固定熔点，采用角锥锥法测测定特征温度。t1变变形温度：测试测试 角锥锥开始变圆变圆 或弯曲时时的温度1）t2软软化温度：灰锥顶锥顶 弯曲到平盘盘上或呈半球形时时的温度 t3流动动温度：灰锥锥熔融倒在平盘盘上，并开始流动时动时 的温 度易熔性灰分2） 可熔性灰分难熔性灰分3）为避

11、免炉膛出口结渣，要求锅炉设计或运行时，出口烟温比 软化温度低100。第二章锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 152.3 锅炉燃料二、燃料油锅炉燃用的液体燃料主要是重油和渣油。重油是石油提炼汽油、煤油和柴油后的剩余物，渣油是进一步提炼后的剩余物。 重油：重油的成分与煤一样，也是由碳、氢、氧、氮、硫和灰分、水分 组成。它的主要元素成分是碳和氢，其含量甚高(Cr=8187%， Hr=1114%)，而灰分、水分的含量很少，其发热量高而稳定,通常低位 发热量在4060043100kJ/kg间。一、煤炭第二章煤 种Vr逸出温度（）着火温度（） 褐 煤40130170250450 烟 煤

12、2040170320400500 贫 煤1020370390600700 无烟煤700锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 162.3 锅炉燃料特点： 1) 氢氢含量多，发热发热 量高，极易着火与燃烧烧。2) 可以方便地实现实现 管道输输送，便于运行调节调节 ，贮贮存和管理 都较简较简 便。3) 由于重油的灰含量甚低，既不需装置除渣设备设备 ，锅锅炉受 热热面也很少积积灰和腐损损。 4) 由于重油中氢氢含量高，燃烧烧后会生成大量水蒸汽，容易 在尾部受热热面的低温部位凝结结，这样这样 使重油中所含硫分要比煤 中含等量硫分对锅对锅 炉受热热面的低温腐蚀蚀更为为有害。5) 在贮贮存和

13、燃用重油时时，必须须重视视防火、防爆，避免意外 事故。 第二章锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 172.3 锅炉燃料2燃料油的特性指标 1）粘度 粘度是液体对其自身流动具有的阻力，是表征流动性能的特性指标。粘 度大，流动性能差，在管内输送时阻力就大，装卸和雾化都会发生困难。恩氏粘度E是以200ml试验重油在温度为t时，从恩氏粘度计中流 出的时间与 200ml温度为20的蒸馏水从同一粘度计中流出的时间之比，即 式中20为粘度计常数或K值，20 =51l s。 (1)重油的粘度和它的成分、温度、压力有关。加热温度愈高，重油的粘 度愈小。因此，重油在运输、装卸和燃用时都需要预热。

14、 (2) 通常要求油喷嘴前的重油温度在100以上，粘度不大于4E。第二章锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 182.3 锅炉燃料2）闪点和燃点闪点在大气压下，重油表面油气和空气的混合物在标准条件下接触明 火时，发生短暂的闪光(一闪即灭)现象的油温，称为闪点。 燃点当油面上的油气与空气的混合物遇明火能着火持续燃烧(持续时间 不少于5s)的油温。重油的闪点为80130，燃点比闪点高1030。闪点是防止油发生火灾的一个重要指标，因此燃料油的预热温度必须低于闪 点。对于敞口容器中的油温至少应比闪点低10，对于封闭的压力容器和管道内的油温则可不受此限。3）凝固点重油在倾斜45的试管中，

15、经过1min不发生流动变化的最低温度。重油凝固点与所含石蜡含量有关,含蜡量越高,油的凝固点越高。第二章锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 192.3 锅炉燃料第二章三、气体燃料 1气体燃料的种类锅炉与锅炉房设备.ppt, 02/2012 Page 202.3 锅炉燃料2气体燃料的主要成分1）天然气 甲烷约烷约 占8098%，其次是烷烷属重碳氧化合物和H2S，还还含有少量N2、 CO2、H2O和矿矿物杂质杂质 ，发热发热 量很高，3349037680kJ/Nm3。 天然气是一种优质优质 燃料，也是优质优质 的重要化工原料。 2）高炉煤气是炼铁炼铁 的副产产品，产产量大。可燃气体CO约约占2030%，H2约约占515% ；惰性气体CO2约约占515%，N2约约占4555%，42006300 kJ/Nm3。含量高达6080g/Nm3；通常作为为工业业炉或锅锅炉掺掺加燃料。 3）焦炉煤气是冶金企业炼业炼 焦的副产产品，H2约约占4661%，CH4=2130%，N2=7