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1、1,第二章 燃料及燃烧产物,1 燃料的成分及其主要特性 2 燃料的燃烧特性 3 燃料的燃烧计算 4 烟气分析方法及其应用 5 空气和烟气焓的计算,2,1.定义,第一节 燃料的成分及其主要特性,为了取得热量而使之燃烧的工质,德米特里伊万诺维奇门捷列夫,锅炉设计：炉型、整体结构与布置 锅炉运行：稳定性、结渣、积灰等 辅机选型,2.重要性,3,3.分类,分类1：物态和获得方法,动力燃料 工艺燃料,分类2：用途,4,固体燃料,生物质 原煤 页岩 煤矸石,天然,煤粉 焦炭 型煤,人工,垃圾 污泥,人工 ？,天然 ？,锅炉用燃料,5,液体燃料,原油,天然,柴油 重油,人工,水煤浆,液体 ？,固体 ？,锅炉
2、用燃料,6,气体燃料,天然气 煤层气,天然,高炉煤气 焦炉煤气 发生炉煤气 水煤气 液化石油气,人工,锅炉用燃料,7,碳（C）(有机碳游离碳) 随煤种变化(5090%) ，主要发热元素，发热量32.7MJ/kg,氢（H）（有机物） 含量16%，发热量大，发热量120MJ/kg，,氧（O）（有机物） 含量随煤种变化大（140%），助燃,氮（N）（有机物） 含量0.52.5 %，几乎不燃，少量生成NOx，有害,1.煤的元素分析成分（ultimate，技术分析）,不完全燃烧时9282kJ/kg,固定碳,煤的元素分析成分,8,硫（S）(有机硫硫铁矿硫酸盐) 含量不固定（2%）；有机硫、硫铁矿硫发热量9
3、.0MJ/kg 有害（低温腐蚀），,灰（A）（金属氧化物、非金属氧化物、盐类） 常量元素（0.5%）：铝、硅、铁、钙 少量元素（0.020.5%）：钾、镁、钠、钛 微量元素（0.02）： 影响燃烧方式，不利（结渣、积灰影响传热、磨损）,9,水（M） 含量随煤种变化很大 外在水分（表面水分）：附着、润湿表面和煤粒大孔 内在水分：吸附、凝聚煤粒小孔 结晶水分：石膏、高岭土 影响着火，带走潜热，低温腐蚀,10,元素分析的意义 计算发热量 燃烧所需空气量 计算燃烧产物组成,可燃元素 不可燃元素,内部杂质O、N 外部杂质M（内、外）、A,C、H、S,元素 分析,11,水（M） 规定条件下（105110）
4、，保持一段时间失去的重量,2.煤的工业分析成分（proximate，实用分析）,挥发分（V） 规定条件（隔绝空气，900 ），保持一段时间失去的重量 组成：可燃（CmHn，H2，CO，HS） 不可燃（O2，CO2，N2） 重要指标：煤炭分类、着火与燃烧，含量随煤种变化很大,煤的地质年龄，Volatile,12,固定碳和灰分（FCA） 失去水分和挥发分形成的物质?,焦炭,焦炭燃烧后失去的重量固定碳 剩余的重量灰分,13,工业分析的意义 估算发热量 煤基本性质,可燃成分 不可燃成分,灰分 水分,挥发分 固定碳,工业 分析,焦炭,14,收到基（应用基、工作基） Car+Har+Oar+Nar+Sar
5、+Aar+Mar=100 %,3.煤的元素分析成分计算基准（计算条件： 4种）,空气干燥基（分析基） Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100 %,干燥基 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100 %,干燥无灰基（可燃基） Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100 %,炉前煤,自然干燥,去除全部水分,去除全部水分灰分,15,4.新旧基准的对比,16,5.各种基准之间的换算,原则：质量守恒,换算：已知收到基，求干燥无灰基,设收到基煤的质量为P，变为干燥无灰基煤的质量为Q，则 P（Mar/100Aar/100）PQ P （Car/100 ）Q（Cdaf/10
6、0 ） Cdaf（100/（100MarAar）Car,核算：校核100,例1、已知：某种煤的组成成分如下： Mar=5.00%，Ad=20.00%，Cdaf=90.80%，Hdaf=3.80%， Odaf=3.10%，Ndaf=1.30%，Sdaf=1.00%， 求：该煤的收到基组成。 解：由干燥基换算到收到基的换算系数为 k1=（100-Mar）/100=（100-5.0）/100=0.95 则煤的收到基灰分Aar=k1Ad=0.9520.00=19.00% 由干燥无灰基换算到收到基的换算系数为 k2=（100-Aar-Mar）/100=（100-5.0-19.00）=0.76 则煤的收到
7、基组成为 Car=k2Cdaf=0.7690.80=69.01% Har=k2Hdaf=0.763.80=2.89% Oar=k2Odaf=0.763.10=2.36% Nar=k2Ndaf=0.761.30=0.99% Sar=k2Sdaf=0.761.00=0.76% 验算：Car+Har+Oar+Nar+Sar+Mar+Aar =69.01+2.89+2.36+0.99+0.76+5.00+19.00=100.01%,18,6.元素分析和工业分析的关系 以及各种基准的关系,元素分析,工业分析,元素分析仪 繁 科研机构,马弗炉加热干燥 易 电厂,19,7.燃料分析,取样：商品煤样采取方法G
8、B475,制样：煤样的制备方法GB474,分析：煤的元素分析方法GB476 煤的工业分析方法GB/T212,煤中全水分的测定方法GB/T211 煤的发热量测定方法GB/T213 煤中全硫的测定方法GB/T214,四分法,20,（1）定义 单位质量的燃料完全燃烧时所放出的热量。,1.煤的发热量,（2）高位发热量与低位发热量,高位发热量：包括烟气中的水蒸汽潜热的发热量 低位发热量：不包括,kJ/kg,燃料中的氢,潜热r2500kJ/kg,换算,第二节 燃料的燃烧特性,21,（3）不同基准发热量间的换算,同基准高位和低位发热量间的换算,不同基准高位发热量间的换算,不同基准低位发热量间的换算,Qar，
9、net,Qdaf，net,Qar，gr,Qdaf，gr,换算系数,？,同基高低位,不同基高位,22,第二节 燃料的燃烧特性,（4）发热量的确定,实验 氧弹量热计 计算（估算）,kJ/kg,按元素成分估算,kcal/kg,按工业成分估算,Vdaf10,Vdaf37,23,（2）煤的折算成分（对于S、A、M ）,Mar,red8%,2.与煤发热量有关的概念,（1）标准煤,发热量为29271kJ/kg（7000kcal/kg）,Aar,red4%,高硫煤,高灰煤,高水煤,1cal=4.1868J 国际蒸汽表卡 1cal=4.184J 热化学卡（与水的比热无关） 1cal=4.1855J 15卡（水1
10、4.515.5） 1cal=4.1816J 20卡,相对于每4182kJ/kg收到基低位发热量的煤中所含的收到基水分、灰分和硫分，称为折算水分、折算灰分和折算硫分,Sar,red0.2%,例2、已知：Qarnet=20935kJ/kg，Mar=15%，Aar=10%，Sar=2%， 求：MZS=？AZS=？SZS=？ 解：MZS=4182Mar/Qarnet。 =418215/20935=3.0% AZS=4182Aar/Qarnet。=418210/20935=2.0% SZS=4182Sar/Qarnet。=41822/20935=0.4% 答：MZS=3.0%，AZS=2.0%，SZS=
11、0.4%。,煤的灰分特性,影响灰的熔融性的主要因素 灰分成分的影响 煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；碱性氧化物使灰熔点降低 周围介质的影响 氧化性介质中，灰熔点较高；还原性介质中，灰熔点较低 ；弱还原性介质中 ，灰熔点很低。,煤的灰分特性 用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定 变形温度 DT 软化温度 ST 流动温度 FT,煤的结渣特性指标,结渣率:在一定的空气流速下燃料燃烧并燃烬时,大于6mm的渣块占灰渣总质量的百分数。 结渣率越大的煤越容易发生结渣。 煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高； 碱性氧化物使灰熔点降低 碱酸比B/A:灰中碱性成分与酸性成分含量之比。 B/A 易结渣 硅铝比: 即2SiO2/Al
12、2O3的比值。 硅铝比 易结渣,煤的常规特性对锅炉工作的影响,挥发分的影响: 地质年龄Vadf易着火易燃烬硬度但Q 水分的影响: MarQ着火燃烬积灰腐蚀 灰分的影响: AarQ积灰磨损结渣 灰熔点的影响: 灰熔点（DT、ST、FT） 结渣 硫分的影响: Sar 低温腐蚀 污染环境 煤粉仓自燃,煤的可磨性系数与磨损指数,煤的可磨性系数： 国际标准：哈德格罗夫法（Hardgrove法），测定哈氏可磨性指数HGI 煤的磨损性指数 表示磨损的轻重程度；旋转磨损试验仪；冲刷式磨损试验仪：KeE/At,29,30,1.按原始植物的质料和积聚环境,腐植煤（高等植物遗体在沼泽中形成）,腐泥煤（低等植物遗体在
13、湖泊等形成）,腐植腐泥煤（兼高、低等植物在过度区形成）,2.按技术指标分类,Vdaf干燥无灰基挥发分 G粘结指数（成焦的耐磨性） Y角质层指数（软化点与固化点距离） P透光率（溶于混合酸某波长透光）,煤的分类,31,（2）烟煤, Vdaf1037%，Car4060%，Aar730%， Mar 318% ，Qar,net2000030000kJ/kg 民用、锅炉、气化、炼焦 山西大同、太原古交,（1）无烟煤（白煤）, Vdaf 10 %，Car 4095%， Aar 525%， Mar ， Qar,net 2500032500kJ/kg ，着火困难，不结焦 民用、锅炉、合成气、炭素材料 华北、阳
14、泉、潞城、晋城,碳化程度高,32,（3）烟煤（劣质烟煤）, Vdaf 2030 %， Mar 和Aar较高， Qar,net1100012500kJ/kg 锅炉 太原西山,（2）烟煤（贫煤）, Vdaf 1020%，着火困难，不结焦 锅炉、气化 太原西山,33,（3）褐煤, Vdaf37%，Car4050%，Aar650%， Mar 2050% ，Qar,net1000021000kJ/kg 锅炉 东北、西南，储存困难、长距离运输？,34,（4）泥煤, Vdaf70%， Car ，Oar30%，Aar3050%， Mar 4050% ，Qar,net800010000kJ/kg 锅炉 西南 江
15、浙,35,（6）煤矸石, Aar， Qar,net 40008000kJ/kg 锅炉劣质燃料 选煤厂, Vdaf7080%，Aar70%，Qar,net 600011000kJ/kg 锅炉劣质燃料 东北、广东,（5）油页岩,36,3.电站锅炉用煤分类,收到基低位发热量 收到基水分 干燥基灰分 干燥基硫分 DT ST FT,五大类和十小类,参考指标,37,3.电站锅炉用煤分类,38,作业,1给锅炉工作带来什么危害？ 2、煤中所含的灰分、水分对锅炉运行有哪些不利影响？ 3、试述Vdaf、Sar及灰熔点对锅炉的工作有哪些影响. 4、灰渣熔融特性在锅炉设计和运行中有何意义？影响灰熔点的因素有哪些？ 5、什么是折算成分，在锅炉运行中有何意义？ 6、已知某锅炉燃用煤的元素分析成分如下： Car=58.14% Har3.86 Oar8.09 Nar=0.62% Sar0.22 Aar20.07 Mar =9% Mad =1% 试求：1、该燃料的空气干燥基和干燥基成分。2、判断属何种煤。3、按发电煤粉锅炉用煤标准划分属哪类。,第三节燃料的燃烧
