单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章、燃 料,*,第二章,.,燃料及燃烧计算,沙鹏,10/13/2024,1,第二章、燃 料,第一节、燃料的成分及其主要特性,燃料分为：,固体燃料,、,液体燃料,和,气体燃料,固体燃料主要以煤为主，锅炉燃用的燃料亦称为动力燃料煤是由多种有机物质和无机物质混合组成的复杂的固体碳氢燃料由于埋入地下的,深度,和,时间,不同，就会形成不同的煤种其主要分为：,褐煤,、,烟煤,和,无烟煤,三大类10/13/2024,2,第二章、燃 料,一、,煤的成分及分析基准,：,（一）煤的组成成分及其性质,煤的元素分析的成分包括：碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分，各化学元素成分用质量百分数表示表示，即：,C,ar,+,H,ar,+O,ar,+,N,ar,+,S,ar,+,A,ar,+M,ar,=100%,1,碳,是煤中含量最多的可燃元素，发热量较大每,kg,纯碳的发热量为,32.7,10,KJ/kg,煤中的碳一部分与氢、氧、氮和硫结合成有机化合物，称为,挥发性碳,，其燃点较低10/13/2024,3,第二章、燃 料,而其余呈单质状态的称为,固定碳,，其燃点较高，不容易着火和燃尽,。
2.,氢,是煤中,发热量最高,的物质，但煤中氢的含量较少，一般约,3-6%,左右完全燃烧时纯氢的发热量,120,10,3,KJ/kg,，氢的燃点低，容易着火3,煤中的,氧,是不可燃物质，虽可助燃，但其含量较少,可视为,杂质,4,煤中的,氮,是不可燃物质，其含量也较少煤中的氮在,高温条件下,易生成污染大气的,NOx,，被视为,有害元素,5,硫,虽然在燃烧时也放出热量，但其燃烧产物,SO,2,和,SO,3,会造成锅炉金属的腐蚀并污染大气，也是,有害元素,10/13/2024,4,第二章、燃 料,煤中的硫常以三种形式存在，即,有机硫,、,硫化铁硫,、,硫酸盐硫,，前两种可燃称为,可燃硫,，后一种归入灰分称为,固定硫,6,煤中的,灰分,为不可燃物质灰分的存在不仅使单位燃料量的发热量减少，而且影响燃料的着火和燃尽，也是造成锅炉受热面积灰、结渣、磨损的主要因素7,水分,会使炉内温度下降，影响燃料的着火，并增大排烟热损失，也会加剧尾部受热面的腐蚀和堵灰在自然干燥条件下失去的水分部分称为,外部水分,，而剩余部分称为,内部水分,，两部分之和称为,全水分,也就是,收到基水分,10/13/2024,5,第二章、燃 料,（,二,）,、,煤的,工业分析,在实验室条件下的煤样，通过分析得出水分、挥发分、固定碳和灰分这四种成分的质量百分数称为,工业分析,。
将自然干燥后的煤粉样取,1g,左右放入预先加热至,145,5,的干燥箱中,干燥,1,小时,后，试样质量减轻的量占原质量的百分数即为空气干燥基水分将失去水分的煤样在,隔绝空气,条件下放入,920,电炉中加热,7,分钟,后，,放入干燥器,内冷却至室温后称重可得出空气干燥基挥发分，即：,(2-1),10/13/2024,6,第二章、燃 料,式中：,G,原煤样质量，,g,；,G,1,加热以后剩余质量，,g,；,M,ad,空气干燥基水分，,%,挥发分是煤在加热过程中有机质分解而析出的气体物质它,主要,是由,各种,C,m,H,n,、,H,2,、,CO,、,H,2,S,等可燃气体,组成，还有少量的,O,2,、,CO,2,、,N,2,等不可燃气体,随着煤的碳化程度的不同，挥发分的析出温度不相同，挥发分的成分及含量也不同由于挥发分对锅炉的工作影响较大，,其含量的多少常做为煤的分类的重要依据,10/13/2024,7,第二章、燃 料,煤在失去水分和挥发分后剩余部分即为,焦碳,，它包括,固定碳,和,灰分,将煤粉样放在高温炉中，按规定方法升温至,815,10,，并加热,1,小时,，冷却至室温后称重，剩余质量占原煤样质量的质量百分数即为空气干燥基灰分的含量。
将原煤粉样中水分、灰分、挥发分扣除后即为空气干燥基固定,碳,的质量百分数三）、煤的成分分析基准及其换算,根据煤存在的条件和根据需要而规定的,“,成分组合,”,称为分析基准，常用下列四种基准来表示：,10/13/2024,8,第二章、燃 料,1,、收到基（原应用基）,以收到状态的煤为基准计算煤中全部成分的组合称为,收到基,，其中包括全部水分，收到基以下角标,ar(as,receive),表示C,ar,+,H,ar,+O,ar,+N,ar,+S,ar,+A,ar,+M,ar,=100%,（,2-2,）,2,、空气干燥基（原分析基）,煤样在实验室规定的温度下自然干燥失去外部水分后，其余的成分组合便是,空气干燥基,，并以下角称,ad(air,dry),表示C,ad,+H,ad,+,O,ad,+,N,ad,+S,ad,+,A,ad,+M,ad,=100%,（,2-3,）,10/13/2024,9,第二章、燃 料,3,、干燥基,以假想无水状态煤为基准，以下角称,d(dry,),表示由于已不受水分的影响，灰分含量百分数相比较稳定，可用于比较两种煤的含灰量C,d,+,H,d,+,O,d,+,N,d,+,S,d,+A,d,=100%,（,2-4,）,4,、干燥无灰基（原可燃基）,以假想无水、无灰状态的煤为基准，以下角称,daf(dry,ash free),表示。
由于不受水分、灰分影响，常用于比较两种煤中的碳、氢、氧、氮、硫成分含量的多少C,daf,+,H,daf,+,O,daf,+,N,daf,+,S,daf,=100%,（,2-5,）,元素分析成分和工业分析成分的关系如图,2-1,所示10/13/2024,10,第二章、燃 料,元素分析成分和工业分析成分的关系,收 到 基,空气干燥基,干 燥 基,干燥无灰基,C,M,f,M,ad,S,r,N O H S,ly,A,C,hf,C,gd,水 分 挥 发 分 固 定 碳 灰 分,焦 炭,10/13/2024,11,第二章、燃 料,基准换算,各基准间可进行换算，其换算系数,K,如表,2-1,所示，,换算公式为,：,x=Kx,0,（,2-6,）,10/13/2024,12,第二章、燃 料,表,2-1,中换算系数,K,不仅可以用于各基准间百分数的换算，也可以用于各基准的高位发热量和挥发分之间的换算但是，不能用于水分间的换算而水分之间换算可用下式：,（,2,7,）,式中：,M,f,外部水分，,%,二、煤的主要特性,10/13/2024,13,第二章、燃 料,（一）,、煤的发热量：,煤的发热量,是指单位质量的煤在完全燃烧时放出的全部热量。
1,、高位发热量和低位发热量,高位发热量：,当发热量中包括煤燃烧后所产生的水蒸汽凝结放出的汽化潜热时，称为高位发热量，用,Qgr,表示低位发热量：,当发热量中不包括水蒸汽凝结放出的汽化潜热时，称为低位发热量，用,Qnet,表示我国在锅炉的有关计算中,采用,低位发热量,高位发热量与低位发热量之间的关系为：,Qar,，,net=,Qar,，,gr-206Har-23Mar,（,2-8,）,10/13/2024,14,第二章、燃 料,2,、发热量的测,定方法及估算,：,煤的高位发热量可由氧弹式量热仪先测得弹筒发热量,Q,ad,，,b,，再由下式换算为高位发热量：,Q,ad,，,gr,=,Q,ad,，,b,（,95S,ad,，,b+,Q,ad,，,b,）,（,2-9,）,式中：,Q,ad,，,gr,空气干燥基高位发热量,（,KJ/kg,）,；,Q,ad,，,b,空气干燥基弹筒发热量,，（,KJ/kg,）,；,S,ad,，,b,弹筒洗液中测得的含硫量，,%,；,硝酸生成热的比例系数由公式,（,2-9,）,得到的空气干燥基高位发热量可根据表,2-1,的换算系数换算成收到基高位发热量,10/13/2024,15,第二章、燃 料,量，即：,（,2,10,）,氧弹式量热仪,如图,2,2,所示，它是取,1g,左右的煤样放在氧弹中，氧弹中充满氧气后点火燃烧，当燃烧产物冷却至原始温度后，测得的单位质量的煤放出的热量即,弹筒发热量,。
由于过剩氧的作用生成,SO,3,和,NO,x,并溶解在氧弹中的水中形成硫酸和硝酸，而酸的反应会放出热量因此弹筒发热量比锅炉实际燃烧放出的热量要高，须经公式（,2-9,）换算成高位发热量后才能使用10/13/2024,16,第二章、燃 料,氧弹式测热计,10/13/2024,17,第二章、燃 料,3,、,标准煤和,煤的折算成分,：,为了更准确地比较煤中硫分、水分、灰分的大小，可用折算成分表示硫分、水分、灰分的含量折算水分,：,%,（,2,11,）,折算灰分,：,%,（,2,12,）,折算硫分,：,%,（,2,13,）,10/13/2024,18,第二章、燃 料,当煤中的,M,ar,，,zs,8%,时称为,高水分煤,；,当,A,ar,，,zs,4%,时称为,高灰分煤,；,当,S,ar,，,zs,0.2%,时，称为,高硫分煤,标准煤,:,按照规定，,收到基,低位,发热量为,29,31,0KJ/kg,的煤,为,标准煤,折合成标准煤的计算公式：,10/13/2024,19,第二章、燃 料,（一）,、煤灰的熔融特性,1,、灰熔点及其影响因素：,煤灰在某一确定的温度下开始融化，称为,灰熔点,灰熔点与灰的化学组成、灰周围高温环境介质性质及煤中灰的含量有关。
灰中含有,SiO,2,和,Al,2,O,3,越多，灰熔点越高比例大于,1.18,以后，,SiO,2,容易形成共晶体，降低熔点介质的性质影响大，半还原性气体最易结渣灰分越多，越易形成共晶体10/13/2024,20,第二章、燃 料,在煤粉锅炉的燃烧过程中，炉内灰的沉积一般可以分为,结渣,和,沾污,两种类型结渣,是指,炉内软化或熔化的灰粒碰撞并粘附在水冷壁和主要受热面上生成的渣层,；,沾污,则指,煤灰中挥发物质在受热面表面凝结并粘结灰粒形成的沉积灰层,因为煤灰的成分太复杂，各种试验方法得到的判别准则仅适用于少数国家自己的煤种，现介绍几种判别方法如下10/13/2024,21,第二章、燃 料,煤灰结渣性的常规判别准则,(1),碱酸比判别指数,（,2,14,）,式中：,B,煤灰中碱性成分含量；,A,煤灰中酸性成分含量10/13/2024,22,第二章、燃 料,对于固态排渣煤粉炉，当,B/A=0.4,0.7,时，为结渣煤；当,B/A=0.1,0.4,时，为轻微结渣煤；当,B/A0.1,时，为不结渣煤从防止结渣的要求来看，则,B/A0.5,为宜对液态排渣炉和旋风炉，,B/A0.27,时，灰渣的流动性较差。
2,）硅比判别指数,式中：,S,d,干燥基硫分，,%,当时，为,不结渣煤,；研究表明，较大的硅比意味着灰渣有较高的粘度当,S,R,65,时，,不易结渣,；当,S,R,72,时，有可能发生,严重结渣,，因为灰中铁和钙的含量增加会使粘度降低10/13/2024,23,第二章、燃 料,（二）灰熔融特性的测定,目前普遍采用的煤灰熔融温度测定方法主要为角锥法和柱体法两种，国内采用,角锥法,将煤灰制作成底边长为,7mm,的,等边三角形,，高为,20mm,的角锥将锥体放入,半还原性气体,的灰熔点测定仪中，以规定的速度升温，观测灰锥在熔融过程中的三个特征温度，来标示煤灰的熔融特性DT,变形温度,，灰锥顶端开始变圆或弯曲时的温度；,ST,软化温度,；锥顶变至锥底或变成球形或高度等于或小于底长时对应的温度；,FT,流动温度,；锥体熔化成液体或厚度在,1.5mm,以下时对应的温度10/13/2024,24,第二章、燃 料,灰锥变形实验,10/13/2024,25,第二章、燃 料,其次，煤灰,周围介质的性质,对灰熔融性有较大影响,当炉内处于氧化性气氛时，灰中铁呈氧化状态（,Fe,2,O,3,），熔点较高在还原性和半还原性气氛中，（,F。