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1、第三章 锅炉燃料特性及燃烧原理第一节 煤 的分 类我国煤炭资源丰富，种类繁多.按挥发份含量和胶质层厚度把煤划分为十大类，即无烟煤、贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱粘结煤、不粘结煤、长焰煤及褐煤等。我国电力用煤主要参照 Vr(可燃基挥发份）、 Qd（应用基低位发热量)、W（水份)、A（灰份)等来分类.一、 无烟煤无烟煤的特点是含碳量很高，挥发份含量很少，一般V0，故不易点燃,燃烧缓慢，燃烧时无烟且火焰很短;因无烟煤的可燃基含碳量达95%96%，但挥发份含量少,故无烟煤发热量可能较烟煤高。无烟煤呈黑色而有光泽；密度较大，且质硬不易研磨；贮存时不会自燃.二、 贫煤贫煤的特点介于无烟煤与烟煤之间，其炭
2、化程度比无烟煤稍低,挥发份含量较低，亦不易点燃,燃烧时火焰短,但稍胜于烟煤。三、 烟煤烟煤的特点是含碳量较无烟煤低，挥发分含量较高，一般Vr=20%40%，故大部分烟煤都易燃烧，燃烧快,燃烧时火焰长;烟煤因其含氢量较高，发热量也较高。烟煤是灰黑色,有光泽，质松易碎；储存时会自燃。四、 褐煤褐煤的特点是含碳量不多，含挥发分很高，极易点燃，火焰长;但其水份、灰分及氧的含量较高，故发热量低,不耐烧。褐煤外表多呈棕褐色,质软易碎,存贮时极易发生自燃. 第二节 煤的成分及性质煤是由有机化合物和无机矿物质等组成的一种复杂物质。煤的研究,一般按元素分析法和工业分析法研究其组成和性质。一、 煤的元素分析成分及
3、其性质。煤中的化学元素可达0多种。一般把燃料中不可燃的矿物质成分综合在一起称为灰分。用元素分析法测定煤的组成成份时共分为七项,这七项包括：碳（C），氢（H）,硫（），氧（O），氮(N）五种元素和水份（W），灰份（A)两种成份。其中碳和氢是可燃成分，其余都是不可然成分.煤的各种成分性质如下:1、碳是煤中的主要可燃元素，其含量一般为400%，煤中的碳一部分与氢，氮，硫等结合成挥发性有机化合物；另一部分则呈游离状态,称为固定碳。固定碳的特点是不易着火，燃烧缓慢,火苗短。所以，一般固定碳越多的煤，其着火和燃烧就越困难。2、氢:氢是煤中的可燃元素之一,其含量%,其含量少但发热量比硫高的多。但由于氢燃烧生
4、成的水在锅炉内还要吸热蒸发形成水蒸汽,随烟气一起排出炉外,所以氢在锅炉中燃烧后被利用的热量比实际的低。3、硫：煤中的硫一部分能放出一些热量，但其燃烧反应物是SO和SO，它则与烟气中的水蒸汽结合成亚硫酸或硫酸蒸汽，容易造成锅炉尾部烟道的低温腐蚀。煤中的硫含量约为1%8。4、水分:水分是煤中不可燃的成分，也是一种有害的杂质。水分对锅炉工作的危害是：水分的存在使煤中可然元素的含量相对减少，而且水分的蒸发还要吸收汽化潜热，所以水分会使煤的实际发热量降低；水分多会使煤的着火、燃烧十分不利,增加不完全燃烧损失；煤中的水分多还会影响煤的磨制、输煤设备和煤粉管道堵塞等现象，影响设备安全运行。、灰分：煤中的各种
5、矿物杂质，在燃烧后形成灰分。灰分对锅炉工作的危害是:影响燃烧燃尽,使受热面积灰,结渣，烟气中的飞灰还会引起设备的磨损、腐蚀等。炉膛下部的排渣带走一部分热量，造成热损失。我厂的燃煤特性如下表3-1表-1煤燃料特性：项 目单位设计煤种较核煤种（）较核煤种（2）应用基水份y%17。254.96121应用基灰份y%14713。44185应用基炭成份C54.156.3247.7应用基氢成份Hy2.73。23.54应用基氧成份Oy%9840。407应用基氮成份0。5061056应用基硫成份Sy%0。4057.5应用基挥发份V108410分析基水份Wy%21796586。4可燃基挥发份Vr%3。043.52
6、8应用基低位发热量dw/kg19937237157可磨性系数(哈氏）KmKcal/kg476254428磨损指数Ke。74.12煤粉细度R0255二、 煤的工业分析成分煤的工业分析就是测定煤中的水分（W)、挥发分(V）、固定碳（Cg）和灰分()的质量含量。1、挥发分:把失去水分的煤在隔绝空气的条件下加热到一定的温度时,其有机物会分解成各种气体成分逸出，这些逸出的气体成分统称为挥发分。主要由可燃气体组成，如H2、CO、CH、H2及碳氢化合物CmHm等.还有少量的不可然气体，如2、C2等。其特点是自身极易着火，燃烧快,火焰长。所以，挥发份是煤燃烧的主要特性.2、焦碳：挥发份析出后剩下的固体物质称为
7、焦碳。各种煤的焦碳的物理性质差别很大，有的比较松脆，有的则结成不同硬度的焦块。焦碳这种不同粘结程度称为煤的焦结性。焦结性是煤的一个重要特性，它对锅炉工作有一定的影响。如在煤粉炉中,烧焦结性很强的煤时易引起炉内结渣,且形成坚硬的焦粒，使焦粒内部很难与空气接触，燃烧发生困难.所以煤的焦结性是对燃烧有影响的特性。三、 煤的成分分析基准及换算1、应用基：是以实际工作煤（即入炉煤）为基准进行分析所得的各成分质量百分数，用上角码“y”表示，即：元素分析：y+HyOy+Ny+Sy+y+Wy100工业分析:Cg+Vy +AyW100%在锅炉设计计算时采用应用基。2、分析基：分析基是用经历燃烧干燥除去外在水分的
8、煤为基准进行分析所得到的各成分质量百分数。用上角码“f表示,即：元素分析：Cf+ff+Nf+Sf+Af+Wf=10工业分析：Cgf+Vf+ A+=100%分析基是用来确定煤的真实内在水分，在实验中常用该基准对煤进行分析。3、干燥基是以除去全部水分的煤为基准进行分析所得到各成分质量百分数，用上角码“g”表示,即：元素分析：Cg+Hg+Og+Ng+r+g =100工业分析：CggVg+ =100%干燥基用来确定煤的真实灰分。、可燃基：可燃基是以除去全部水分和灰分的煤为基准进行分析所得的成分质量百分数用上角码“”表示： 元素分析:Cr+Hr+Or+rr=10 工业分析:Cr+Vr=10可燃基能反映煤
9、的燃烧特性，用它对煤进行分类。各种成分基准之间的换算公式：欲求基准成分已知基准成分系数K表3 煤的各基准之间的换算系数K已知煤的基准欲求煤的基准应用基分析基干燥基可燃基应用基110Wf 100-W1010-Wy000-Wy-A分析基10-Wy00W10010-f0100-Wf-A干燥基100Wy100100-Wf100100100Aq可燃基100100Ay0100Wyy10-A00第三节 煤 的 特 性一、发热量发热量是煤的主要特性之一。单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量称为煤的发热量或煤的热值。用符号Q表示，单位为KKg。高位发热量是指单位质量的煤最大可能发热量,它包括完全燃烧所生成的水蒸汽
10、全部凝结成水时放出的热量.用符号Qy表示.事实上煤在锅炉中燃烧后，排烟温度e110之间，烟气中的水蒸汽不可能凝结成水而放出汽化潜热，即这部分热量不可能被锅炉利用。低位发热量是指从高位发热量中扣除了水蒸气的汽化潜热后的发热量。用符号yd表示。我国锅炉技术中一般采用低位发热量作为计算依据.二、 标准煤的概念：不同种类的煤具有不同的发热量并且差别很大。同一燃烧设备在相同的工况（负荷、热效率)下，燃烧发热量低的煤其耗煤量就大;反之，燃烧发热量高的煤其耗煤量就小。所以,不能简单地用耗煤量大小作为比较各厂之间锅炉运行经济性好坏的依据.为了使各厂之间的运行经济性具有可比性及厂矿编制用煤计划.便有了标准煤的概
11、念.标准煤（简称标煤)是指应用基低位发热量为931KJ/g（700Kcal/kg)的煤。不同发热量的耗煤量均可折算成标准煤。即： 式31式中 -标准煤煤耗量 kg/h-实际煤耗量 kgh三、煤的焦炭特性煤中挥发分析出后，所余的残留物便是焦炭,焦炭特性随煤种不同而变化.根据国家标准规定，焦炭特性分为类，即:1、粉状:焦炭全部为粉状,无互相黏着的颗粒.2、黏着:用手指轻碰即成粉末，或基本上是粉状.3、弱黏结：用手指轻压即碎成小块。4、不熔融黏结：用手指重压才裂成小块,焦炭上表面无光泽，下表面稍有银白光泽。5、不膨胀熔融黏结：焦炭为扁平的饼状，炭粒界线不清,表面有明显银白色金属光泽，下表面尤为明显.
12、6、微膨胀熔融黏结:手指压不碎，焦炭上下表面均有银白色金属光泽，在表面上并有较小的膨胀泡.7、膨胀熔融黏结：焦炭上下表面均有银白色金属光泽、且明显膨胀，但膨胀高度不超过15.8、强膨胀熔融黏结:焦炭上下表面均有银白色金属光泽，焦炭膨胀高度超过15m。四、煤的着火、燃烧特性及其影晌1、煤的常规特性及其影响通常把煤的挥发分、水分、灰分、发热量、灰熔点以及焦炭特性等称为煤的常规特性,这些特性表征了煤的基本性质，可以作为分析煤的着火，燃烧特性的依据.(1) 挥发分及其影响挥发分由以下成分组成：各种碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等可燃气体，少量的氧,二氧化碳和氮等不可燃气体.固体燃料的挥发分含量与燃料
13、的地质年代有密切的关系。地质年代越短，即燃料的碳化程度越浅，挥发分含量就越高。这是因为煤中所含各种气体本身就有挥发性,埋藏时间越短，它受大自然干馏挥发得越少,所以含量便大。而且不同地质年代的燃料，开始析出挥发分的温度也是不同的,地质年代较短的燃料，不但挥发分含量多,而且在较低温度（2)下便迅速析出，例如褐煤。而地质年代长、挥发分含量少的无烟煤,则要到0左右才开始析出挥发分。挥发分燃烧时放出的热量多少，取决于挥发分的组成成分。不同燃料的挥发分的发热量差别很大，低的只有约170OKJg，高的可达1000KJ/k。这与挥发分中氧的含量有关,因而也与地质年代有关。含氧少的无烟煤的挥发分，其发热量很高，
14、而含氧量多的褐煤，挥发分的发热量则较低。所以挥发分是固体燃料的重要成分特性，它可作为固体燃料分类的依据,同时对燃料的着火和燃烧有很大的影响。挥发分含量越多的煤，越容易着火，燃烧也易于完全。这是因为,挥发分是气体可燃物，其着火温度较低，挥发分越多，其着火温度越低，煤易于着火.挥发分多，相对来说煤中难燃的焦炭便少。大量挥发分析出，着火燃烧时可以放出大量热量，造成炉内高温，有助于焦炭的迅速着火和燃烧，因而挥发分多的煤也较易于燃尽。挥发分是从固体燃料内部析出的,它析出后使固体燃料有孔隙性，挥发分越多,燃料颗粒的孔隙越多，燃料与空气接触面越大,便于燃烧完全。此外,煤中挥发分的成分和数量又与加热温度和加热速度有关.在现代煤粉炉中，煤粉颗粒很小，且炉内高温，加热速度很高，可达104/。挥发分的成分、数量可能与常规的工业分析方法得出的结果不同。不同加热速度下挥发分的析出过程示意图3301()水分的影响燃煤的水分对锅炉工作的影响很大。燃煤中水分多，燃烧时放出的有效热量便减少；水分多,会降低炉内
