新02燃料蓝白课件

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1、第二章 燃料及其燃烧特性,重要性 设计：炉型、整体结构与布置 运行：燃烧的稳定性、汽温、效率、结渣、积灰等经济安全问题 辅机选型 污染 煤质多变、煤质差,第一节 电站锅炉燃料,液体燃料石油及其制品轻油、柴油、重油,煤气城市煤气、高炉煤气、焦炉煤气,油页岩,锅炉燃料,气体燃料,固体燃料,煤无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、泥煤等,木材，生物质,沼气,天然气、液化石油气,尽量不烧油、气，以煤为主； 尽量不使用工艺燃料； 尽量采用当地的煤 坑口电站； 使用中尽量减少污染,我国燃料政策,第二节 煤的元素分析和工业分析, 一、成分（元素分析与工业分析）,1、元素分析 Ultimate Analysis,指对煤中

2、碳、氢、氧、氮、硫五种元素分析的总称。 用质量百分数表示。,1）碳（C）：含量最多(50-90%)；是发热量的主要来源（32.7MJ/kgCO2 9.27MJ/kgCO）；随煤化程度而增加； 侏 罗 纪,有机物与无机物的混合组成，地质年代,元素分析繁元素分析仪科研机构 工业分析易加热干燥电厂,2）氢（H）：含量少（16%）；主要存在于挥发分（CmHn）中；发热量很大120MJ/kg，影响整个煤的发热量，并影响着火。 随煤化程度加深而减少,3）氧（O）和氮（N）：不可燃成分，含量较少。 随煤化程度加深而减少 燃料中的氮是煤粉锅炉NOx生成的主要来源 NOx的三种生成机理（快速反应、温度型、燃料型

3、） 低污染燃烧技术,4）硫（S）：含量少，有害物质。 低温腐蚀、高温腐蚀、大气污染酸雨 有机硫30-40%、无机硫60-70%（黄铁矿、硫酸盐硫）、单质硫（少） 黄铁矿是煤中主要的硫成分，比重4.9-5.2，比煤矸石和煤都要重的多 本身无磁性，但在强磁场下能转变为顺磁性物质,选煤 洗煤 洗中煤 煤泥 煤矸石,硫化铁,全硫,硫酸盐不燃烧，含量很少，并入灰分,可燃硫（挥发硫），燃烧生成SO2,有机硫,2、工业分析 Proximate Analysis,按照煤的着火、燃烧过程中各成分的变化，分析煤中水分、挥发分、固定碳、灰分这四种成分的质量百分数，即煤的工业分析,自然干燥外部水分 加热干燥至145内

4、部水分 隔绝空气加热至920 挥发分,焦炭燃烧,灰分 余下的 固定碳 燃烧掉的,1）水分Moisture (M),外部水分(Mf)内部水分(Mad)全水分(Mar),外部水分容易受季节、湿度的影响,含量一般在130%，多在10%左右, 贵港的例子,将失去水分的煤，隔绝空气，加热至920，使燃料中的有机物分解而释放出的气体,主要成份：CmHn、H2、CO、H2S等可燃气体； O2、CO2、N2等不可燃气体,挥发分一般用干燥无灰基表示Vdaf,失去水分、挥发分后所余即焦炭（固定碳灰分）加热燃烧,2）挥发分Volatile (V),3）灰分Ash (A),来源于：形成煤的植物本身的矿物质和成煤过程中

5、进入的外来矿物质；开采、运输过程中掺杂进来的杂质 大多数煤的灰分含量7%40%,灰分,内在灰分,外在灰分产生于开采、运输、贮藏过程中,一次灰分成煤前植物中含有的矿物质，均匀分布在可燃质中,二次灰分在煤形成过程中，外界带入的杂质，呈粒状分布,灰分中的主要矿物成分：,4）固定碳Fixed Carbon (FC),第三节 煤成分的计算基准,1、收到基as received basis （入炉煤） 下标ar 2、空气干燥基(空干基)air-dried basis 下标ad 3、干燥基dry basis 下标d 4、干燥无灰基dry ash-free basis 下标daf 同一煤矿、煤层所采煤的可燃质

6、成分变化很小，而水分、灰分变化会很大,SP,收到基（原应用基）,空气干燥基(空干基) （原分析基）,干燥基,干燥无灰基（原可燃基）,收到基,干燥基,干燥无灰基,空气干燥基(空干基) （原分析基）, 基准间的换算,一、发热量 燃料的重要特性 Q (kJ/kg、kcal/kg),2、高位发热量 Qgr ： Qb 减去生成酸的放热量,1、弹筒发热量 Qb ：实验室用氧弹实测 1）正压氧气，充分反应；冷却到原始温度 2）水凝结放热；形成硫酸、硝酸的放热反应,3、低位发热量 Qnet ： Qgr 减去煤中水和氢燃烧生成水的蒸发潜热 设计、计算时常用Qar,net,第四节 煤的发热量及相关概念, 英制热量

7、单位 BTU,煤的折算成分,每送入锅炉1000kcal/kg热量，带入锅炉的水分、灰分、硫分,8% 高水分煤,4% 高灰分煤,0.2% 高硫分煤,以灰分为例，同一锅炉燃烧三种不同煤时，采用折算成分 的必要性, 标准煤：Qar,net=29270 kJ/kg 7000 kcal/kg,标准煤,单纯以燃煤量的多少来比较不同锅炉的经济性不妥，须折算到统一标准， 标准煤的概念，规定低位发热量为7000kcal/kg（或者kJ/kg，MJ/kg）的煤为标准煤， 将发热量不是7000 kcal/kg的煤统一折算到7000 kcal/kg来进行比较。 用于计算和比较标准煤耗等, 一、灰的熔融性,对于固态排渣

8、煤粉炉来说，在运行中，应使灰粒在接触水冷壁、炉膛出口受热面以及落入冷灰斗之前得到充分冷却，并形成固态或基本上没有黏性，以避免结渣沾污问题。,1、灰熔点的测定,第五节 煤灰的结渣和积灰特性判别,2、影响灰熔融性的因素,1、灰的化学组成 酸性氧化物：SiO2、Al2O3 灰熔点 上升 碱性氧化物：Fe2O3、CaO、MgO 灰熔点 降低,2、炉内气氛 还原性气氛 灰熔点 降低 氧化性气氛 灰熔点 防止灰熔点降低,还与铁含量有关:,灰的熔化温度随灰中含铁量增加而下降 铁对灰熔点的影响还和周围气氛有关 当含铁量很小时(小于5%)，炉内气氛对灰熔点没有明显的影响 但当含铁量较大时，炉内气氛的影响就非常显

9、著。,根据煤灰特性的预测方法,1、根据灰渣单一成分含量来预测 灰中碱金属氧化物的含量 Na2O 活性钠化合物 Fe2O3含量 2、灰成分综合比值 硅比 硅铝比（SiO2/Al2O3） 铁钙比（Fe2O3/CaO） 碱酸比B/A 沾污指数Rt ,二、煤的结渣性能指标与受热面结渣预测,3、灰熔点温度（分辨率5060%）,DT DT1289 ，不结渣 DT1108-1288 ，中等结渣 DT1107 ，严重结渣 ST ST1390 ，不结渣 ST1260-1390 ，中等结渣 ST1260 ，严重结渣 由灰熔融特性决定的结渣指数RT（综合考虑氧化、还原性气氛） 灰熔点温差：美国ASME FTDT14

10、9 不易清除，相反时疏松容易吹掉,4、根据灰渣的粘度特性 5、根据煤灰的烧结强度 6、根据渣型的微观特征,美国EPRI曾对130台300MW以上容量锅炉调研了各常规结渣指标的分辩率情况，结果显示，没有任何一项单一常规结渣指标可以完全正确地预报燃煤结渣倾向，但任何一项指标又都有一定的准确性。西安热工院采用美国B&W公司结渣指标对我国24个电厂入炉煤质的结渣性与现场运行情况对照研究后发现，灰熔点型结渣指标的分辩率为50%60%，而灰成分型结渣指标的分辩率为20%40%。,准确性,不准确的原因,1、煤质中矿物质的分布不均匀 2、煤灰成分在高温下可能发生反应 3、炉内加热速率、气氛的影响与实验条件不同

11、 4、煤的结渣倾向除了自身的原因外，还与锅炉的设计、结构、运行工况、炉内空气动力工况等有关,根据多项指标的综合预测方法,根据多项指标的综合预测方法,模糊判别法 加权平均法 基于模糊神经网络的方法,第六节 动力用煤的分类,采用表征煤化程度的干燥无灰基挥发分Vdaf作为分类指标,无烟煤 Vdaf10 % 烟煤 10%Vdaf37 % 褐煤 Vdaf37 %, 还可附加其它指标细分,一、煤的分类方法,发电厂用煤的质量标准,根据对锅炉设计、运行有较大影响的煤质特性制定,如某电厂用煤标号为V4A1M1S2ST1,我国发电厂用煤质量标准GB 75621998,二、几种动力煤的特性,煤化程度最深 明亮的黑色

12、光泽 硬度高不易研磨 含碳量很高 杂质少而发热量较高，大致为21一25MJ/kg 挥发分含量较低，难以点燃，燃烧特性差 为保证着火和稳燃，在锅炉设计中常需要采取一些特殊措施（W型炉），对低灰熔点的无烟煤还须同时解决着火稳定性和结渣之间的矛盾 无烟煤的着火需要较高温度，燃烧时火焰较短，燃尽也较困难。但在贮存时不易自燃。,1、无烟煤,2贫煤,它的挥发量含量稍高于无烟煤，其着火、燃尽特性优于无烟煤，但仍属于燃烧特性差的煤种。,中等的煤化程度，挥发分含量较高 水分和灰分也较少，发热量高 烟煤燃点低，容易着火和燃尽 但某些含灰量较高的劣质烟煤则燃烧特性较差 对挥发分超过25%的烟煤，贮存时应防止其自燃;

13、制粉系统应考虑防爆措施 对劣质烟煤还应考虑受热面积灰、结渣和磨损问题。,3烟煤,外观呈褐色，少数为黑褐色甚至黑色 挥发分含量较高，有利于着火 但其灰分和水分较高，发热量低，一般小于16750kJ/kg。 含水分较高的年轻褐煤则燃烧性能较差，而且灰熔点较低 褐煤的化学反应性强，在空气中存放易风化成碎块，容易发生自燃。,4褐煤,延伸阅读一： 神华煤 的特性,神府东胜大煤田(称其煤为神华煤),于80年代末开发,现年产煤炭已达20以上。在2005年年产销煤炭60。神华原煤煤质优良,属低灰、特低硫、特低磷、中高发热量、中高挥发分的优质工业用煤,全国按神华煤设计的电厂远景容量已达4050,截止1999年已

14、投产发电的达100以上。,主要缺点：灰熔点低,国家的能源发展趋势决定煤炭开发向中西部转移,而中西部多为侏罗纪时期形成的煤炭,煤化程度低,灰熔点普遍偏低。,神华煤特定的成煤条件,在造就“神华煤”极具优良品质的同时,也给这块“年轻的煤”带来了无法避免的缺陷:变质程度低、灰熔融性低、水分大、挥发分高、CaO含量偏高等缺点,使“神华煤”在国华控股的热电厂燃用过程中出现了一系列问题,给用户的安全生产和经济效益均带来巨大的负面影响。,延伸阅读二： 某600MW超临界机组煤质分析,燃用神华混煤、淮南煤,第七节 煤的燃烧特性,煤粉燃烧特性对锅炉设计和运行有着重要影响 仅用元素分析、工业分析等常规方法还不能完全

15、反映煤在着火和燃尽这两重大环节中的表现 重量随温度升高的变化情况 不同的温升率下,微分热重曲线,热重分析仪 热天平,煤样的平均着火温度为512.4，该煤样的燃烧温度偏高，说明着火性能不是很好 该电厂燃用的煤样反应初期快速着火燃烧的能力较差，样品稳定燃烧和充分燃烬的性能较差,第八节 燃油和燃气的特性,重油：粘度大 加热 运输、雾化 比轻油闪点低、不易挥发，安全性好,1、凝固点 混合物，无固定值 石油工业规定：试样油在一定的试管内冷却，将试管倾斜45度，试管中油面在1min中内保持不变，对应的油温 2、粘度 国内电厂采用恩氏粘度E。 当压力较高时，粘度随之变大; 当温度升高时，油的粘度降低。 对燃

16、用粘度较大的重油，输送前应加热。为保证油喷嘴前粘度小于4E，以保证雾化质量，油温应在100以上。,3、闪点 提高油温会加速油气的挥发。当油面上的油气达到一定浓度时，如有火源，则会发出短暂的闪光，此时的油温叫该油的闪点。闪点是安全防火的重要指标。油库中的油温至少应比闪点低10，但压力容器和管道内没有自由液面，可不受此限制。 4、燃点 油温达闪点后遇明火即可闪燃，但要使油连续燃烧下去，必须使油温更高一些。当油面上的油气与空气的混合物遇明火能着火连续燃烧，持续时间不少于5s时，此时的最低油温为其燃点。,5、静电特性 油是不良导体，它与空气、钢铁、布等摩擦容易产生静电。电荷在油面上积聚能产生很高的电压。一旦放电，就会