锅炉讲课课件第四章

华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD发电部培训教材第四章煤的燃烧特性及我国动力用煤的燃烧特性 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 2 2发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD第一节、煤的燃烧特性第一节、煤的燃烧特性一、煤的热分解机理当煤粒被加热到超过一定温度后，即进入热分解阶段，放出挥发分并形成焦碳。煤在热分解时放出挥发分的重量和成分与热解的条件有关，即与加热温升速度、最终温度和在此温度下的持续时间有关。当加热时温升速度大于1104 /S时，称为快速热分解；而当加热时温升速度小于2/S时称为慢速热分解；温升速度介于两者之间的为中速热分解 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 3 3发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD煤的结构既复杂且又极不稳定，在热分解过程中的分解方式、热解产物的数量及性质均受外界因素的影响，如升温速度、加热温度、加热时间、周围气体的压力、成分和反应器的型式、煤的颗粒尺寸和流体动力条件等。热分解的过程是使煤中的热不稳定物质不断热解挥发，剩余部分不断地缔合增碳，形成热稳定产物。煤的热分解的发生是由于加热使温度升高，分子的振动加剧，当振动强度大于键的生成能时，分子和原子间的键断裂而引起的，同时发生一系列串联或并联的化学反应。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 4 4发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD一般情况下，在105以前，主要析出水分和部分气体，直到300 ，水分才能完全析出。在温度上升至200-300 时，析出的水分称为热解水，并伴有气态物质CO和CO2，还有少量焦油析出。当温度达300-550 时，大量焦油和气体开始析出，并被称为初次挥发物，其主要成分CH4和同系物，及不饱和烃和CO、CO2等。这些物质通过煤粒孔隙或燃料层向外扩散时，还有可能再次热分解或热解形成二次挥发物。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 5 5发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD当温度达500-750 时，半焦开始热解，含氢较多的气体开始析出。在759-1000 时，半焦继续热解并析出少量含氢为主的气体，半焦形成焦碳。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 6 6发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD二、煤的热重分析燃料特性是燃烧设备设计的主要依据，采用常规的方法，如元素及工业分析时，发热量和灰熔点，灰的成分和可磨性系数等参数，不能完全表征煤的燃烧特性。近年来，国内外开发了许多特种分析方法，如热天平、热显微镜、着火指数炉、一维炉等方法。由于仪器规范不同，即使同一种煤也会得出不同的结果。在使用分析数据时应弄清数据的来源单位，所用仪器和规范，否则可能造成错误。煤的失重分析是判别煤的燃烧特性而进行的专门分析，热天平是常用设备之一。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 7 7发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD热天平可测定煤燃烧着火稳定性和燃尽性，煤的热解性和焦碳燃尽性。Wct-2微机差热天平为高温型微机化的WTA-TG-DTG同时分析仪，可对微量试样同时进行差热分析、热重测量及热重微分测量，测量原理简介如下。1.差热分析将装有试样与参比物的坩埚分别放在天平一臂上方的样品座上，利用电炉对其加热，试样与参比物处于炉子的均温区内。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 8 8发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD若试样在某一温度下发生相变、分解、化合、吸附、解吸、脱水、熔化、凝固等现象并伴有焓的改变时，而参比物在测试温区内没有焓的改变，此时试样的温度与参比物的温度有一差值，利用差热电偶可以及时检测反映试样与参比物温差的热电势。再经过差热放大器进行放大，送入计算机即可得到DTA曲线的采样数据。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 9 9发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD2.热重测量将有试样的坩埚放在样品座上并利用电炉对其加热。当在某温度下发生分解、化合、吸附、解吸、升华、脱水等现象而发生质量改变使天平失衡，与天平横梁刚性连接的光栅产生位移，利用光电位移传感器及时检测出失衡信号，热重测量系统自动改变平衡线圈中的平衡电流，使天平恢复平衡。此电流变化量正比于试样质量变化量，变化量通过采样电阻输入计算机，即可得到TG曲线的采样数据。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 1010发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD3.热重微分测量及温度测量试样发生质量变化时，变化过程中各点的变化速率是不同的，将TG信号接入微分放大器进行微分，再送入微机，即可得到反映试样质量变化速率的曲线数据。将测温热电偶的热电势经过热电偶冷端补偿后送入计算机，即可得到温度T曲线的采样数据。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 1111发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD4.试样与参比物试样一般用100-300目的粉末，试样量一般不超过坩埚容积的4/5，对发泡试样不超过坩埚容积的1/2，或用氧化铝粉末稀释防止发泡溢出坩埚。参比物是在测试温区内对热高度稳定的物质参比物的导热性能及热容量最好与试样接近，以减少差热基线漂移。试样量较少或热容量很小时，也可以不用参比物。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 1212发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD热重分析法测定的煤的微分热重曲线（dtg）也称为燃烧分布曲线，它表示煤样失重率（燃烧速度）随温度变化的规律，是对煤的着火、燃烧性能进行综合判断的依据。不同煤种当燃烧分布曲线相似时，则它们在锅炉中的燃烧情况基本相同。下图为一些煤种的燃烧分布曲线（煤种：1、褐煤；2、烟煤；3、劣质烟煤；4、无烟煤）特征点意义：A、水分开始析出；B、水分最大失重率处；C、挥发分开始析出；D挥发分最大失重率处；E、燃尽 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 1313发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD下图为煤的燃烧分布曲线。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 1414发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD图中曲线从左至右，前部小峰B是水分析出峰，第二个峰D是燃烧峰。一般燃烧峰所围的面积对应于煤的可燃质份额。若燃烧峰偏向低温区，峰值越高，说明煤的反应能力越强，该煤易于燃烧。而且燃烧峰的后段越陡，煤的燃尽特性越好。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 1515发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD引入着火温度和可燃性指数，并以数字形式表示燃烧分布曲线的特征.可燃性指数综合了煤的着火特性、着火后继续反应特性和燃尽特性。其值越大，煤的燃烧特性越 好。而着火温度越高，煤的燃烧特性越差。煤的热重分析仪还可测定判别煤中挥发分随温度升高析出情况的热解曲线 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 1616发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD无烟煤的挥发分随温度升高析出缓慢且无集中释放区，在整个升温过程中均有挥发分释放出来直到800挥发份也未释放完毕，说明无烟煤着火燃尽都较困难。用于判断煤燃烧快慢和燃尽时间的燃尽率曲线也可由热重分析测定 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 1717发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD三、煤的着火及燃烧特性(一)煤的着火及稳燃特性为了判断煤的着火的难易程度及稳然性能不同的研究者提出了一些相异的指标。每种指标都有一定的使用价值，但都不能准确地反映煤的着火特点，而且同一种煤用不同的指标判断，结论可能不同，所以只具有参考价值。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 1818发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD1.燃料比RRRR=C/V上式中的C、V表示燃料中的碳和挥发份上式中的C、V用于干燥无灰基和收到基的数值均可，但必须是同一基准 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 1919发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD 2.通用着火特征指标Fz 3.综合系数K1K1=u1/（t1t2）t1煤的热解开始温度 t2最大热解温度u1最大热解速度，%/min 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 2020发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD4.着火稳燃特性指数Rw5.热天平可燃性指标C6.热天平着火稳定性能指标7.着火指标 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 2121发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD（二）煤的燃尽特性 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 2222发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD1.燃尽性判别指数RJ2.热天平煤焦及煤热分析综合指数N3.煤焦比表面积S4.表面反应速率系数Ka 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 2323发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD第二节、我国动力用煤的燃烧特性一、我国煤的分类我国煤的分类方法，是采用表征煤化程度的干燥无灰基挥发分Vdar作为分类指标，并将煤分为褐煤、烟煤和无烟煤一般Vdar10%的煤为无烟煤，Vdar37%的煤为褐煤挥发分在它二者之间的为贫煤和烟煤。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 2424发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD无烟煤可再用干燥无灰基 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 2525发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD烟煤除用干燥无灰基挥发分划分外，还用工艺性能的参数指标作为划分指标 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 2626发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 2727发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD褐煤除用挥发分分类外，还用透光率和含最高内在水分的无灰高位发热量作为区分褐煤和烟煤的指标 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 2828发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD二、发电厂用煤的质量标准发电厂用煤的质量标准是根据锅炉设计、运行等方面有较大影响的煤质特性制定的，包括干燥无灰基、干燥基和收到基水分、灰的软化温度ST作为主要分类指标：见下表：锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 2929发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 3030发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 3131发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD发电厂用煤质量标准表可用于电厂建设中根据煤的来源确定煤所处的级区，作为设计部门选择电厂设备和系统的依据 锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 3232发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD三、各类煤质的燃烧特性1.无烟煤无烟煤是煤化程度最深的煤类，它有明亮的黑色光泽，硬度高不易研磨。它的含碳量很高，杂质少而发热量较高，大致为2100025000kj/kg，但由于挥发分含量较低，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，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。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 3333发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD2.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，但仍属于燃烧特性较差的煤种。3.烟煤烟煤具有中等的煤化程度，它的挥发分含量较高，水分和灰分也较少，发热量也较高。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，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。锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备.ppt,05/2003 Page ppt,05/2003 Page 3434发电部培训教材华能伊敏煤电有限责任公司发电厂华能伊敏煤电有限责任公司发电厂 HUANENG YIMIN COAL ELECTRICITY CO.LTD4.褐煤褐煤外观呈褐色，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，发热量较低，一般小于16750kj/kg.。含水分较高的年轻褐煤则燃烧性能较差，而且灰熔点比较低。褐煤的化学反应性强，在空气中存放极易风化成碎块，容易发生自燃。