第二章锅炉燃料

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,*,煤的成分及性质,煤的特性,煤的特性对锅炉工作的影响,煤的分类,液体及气体燃料,第二章 锅炉燃料及热力辅助计算,引言,有机燃料种类：,1.,固体燃料：主要是煤，其次为油页岩及木材。,2.,液体燃料：主要是重油、各种渣油及炼焦油。,3.,气体燃料：天然气，液化石油气、各种工艺气（如高炉煤气，焦炉煤气，发生炉煤气等）,优质的有机燃料热值很高，很宝贵，不可再生，一般用于冶金和化工行业，一般不用于电厂锅炉。电力用煤应遵循以下原则：,尽可能不占用其他工业部门所必须的优质燃料；,尽可能采用当地燃料，减轻运输负担；,提高燃料的使用经济效果，节约能源；,尽可能减少燃料燃烧后生成的产物对环境的污染。,第一节 煤的成分及性质,煤由,有机化合物,和,无机化合物,组成，属于,有机燃料,，来源于古代植物。由于地壳变迁，地面上的植物残骸被长期埋在地层深处，在合适的温度和高压缺氧条件下，原始有机物不断分解化合，最终形成了煤。因此组成植物的有机质元素主要是,碳,、,氢,、,氧,和少量的,氮,、,硫,便也是煤的主要成分。另外在煤开采运输过程中，有部分水分和矿物质，也成为煤的组成成分。,煤是复杂的,高分子碳氢化合物,，其化学组成和结构十分复杂，但作为能源使用，只要了解它与燃烧有关的组成即可，例如,元素分析成分,组成和,工业分析成分,组成，就能满足电厂 锅炉的燃烧技术和有关热力计算方面的要求。,煤的元素分析成分,煤的元素分析成分,碳,(C),、氢,(H),、硫,(S),、氧,(0),、氮,(N):,含量：,C-,（,20%-70%,）；,H-,（,2%-6%,）；,O-,（,1%-2%,）（,40%,）；,N-,（,0,。,5%-2,。,5%,）；,S-,（,1,。,5%,）；,A-,（,10%-50%,）；,M-,（,10%-60%,）,其中，,可燃元素,C,（固定碳和挥发分中的,C,）,、,H,、,S,（可燃硫 和硫酸盐硫 ）,不可燃元素,（内部杂质）,O,、,N,不可燃成分,（外部杂质）,M,（内、外）、,A,可燃气体 挥发份,C,碳：,以两种状态存在。其主体形成晶格，也就是苯核，晶格中也有一些,S,N,原子。另一部分碳与氢、氮、硫、氧形成侧链。侧链靠健链接在晶格的边缘上。当在缺氧的条件下，链断裂，侧链成气态逸出，这就是,挥发份,。以晶格状态存在的碳被称为,固定碳,。固定碳的燃烧特点是不易着火，燃烧缓慢，火苗短。所以，一般含固定碳越多的煤，其着火和燃烧越困难。,煤的挥发份,是由各种碳氢化合物、一氧化碳、硫化氢等可燃气体，二氧化碳和氮等不可燃气体组成。,煤的挥发份与地质年代有关系。地质年代越短，挥发份越高。,煤的工业分析成分,水分,(M),、,灰分,(A),、,挥发分,(V),、,固定碳,(FC),煤的工业分析成分,煤的工业分析成分就是测定煤中的水分，挥发份，灰分，固定碳的质量百分量。根据工业分析数据，可以了解煤在燃烧方面的特性，以便正确的进行燃烧调整，改善燃烧工况，提高运行经济性。,煤的工业分析成分是按照煤燃烧过程来分析成分的。我国,GB/T211,1996,煤中全水分的测定方法,及,GB/T212,2001,煤的工业分析方法,的规定，测定方法很多。主要如下：,1.,煤中全水分测定：,取煤样,秤重,放入干燥箱,鼓风条件下放,2,小时或,3,小时后,趁热称重,即可。,1/8,煤的组成特性,2.,空气干燥煤样水分的测定：,取煤样,秤重,放入干燥箱,鼓风条件下放,1,小时或,1.5,小时后,冷却后称重,即可,。,3.,煤中灰分的测定,见,P20,4.,煤中挥发份的测定,见,P20,5.,固定碳的计算,焦炭固定碳灰分原煤挥发份,煤的成分基准,收到基（,ar,）,（,原应用基,y,）,以入炉煤（包括煤的全部成分）,为基准,空气干燥基（,ad,）,（,原分析基,f,）,以风干状态煤（除外部水分）为基准,干燥基（,d,）,（,原干燥基,g,）,以去掉全部水分煤为基准,干燥无灰基（,daf,）,（,原可燃基,r,）,以去掉全部水分及灰分煤为基准,2/8,煤成分基准间的换算,不同基准之间的换算公式,X=K X,0,（,2-9,）,式中,X,0,、,X,某成分原基准及新基准质量百分比，,%,K,换算系数（见表,2-1,）,例,:,3/8,第二节 煤的特性,煤的发热量（,kJ/kg),单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量,低位发热量（,Q,net,）,烟气中的水蒸汽在锅炉中一般不会凝结，形成水蒸汽所吸收的汽化潜热无法被利用，使煤的发热量降低，降低后的发热量称为低位发热量。,低位发热量（燃料在锅炉中的实际发热量）小于高位发热量,高位发热量,(,Q,gr,),煤的理论发热量，由实验测得的,弹筒发热量（,Q,b,）,减去硫和氮生成酸的校正值所得的热量。,一、煤的发热量,干燥基,高、低位发热量之间的换算,式中,r,水的汽化潜热，通常取,r=2510 kJ/kg,收到基,高、低位发热量之间的换算,二、高、低,发热量间的换算,5/8,三、标准煤和折算成分,标准煤,收到基低位发热量为,29270 kJ/kg,的燃料为标准煤,标准煤耗量,式中 、,分别为标准煤耗量与实际煤耗量,折算成分,相对于每,4182 kJ/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,7/8,四、高温下煤灰的熔融特性,煤的灰分特性,用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定,灰的变形温度,DT,（原,t,1,）,灰的软化温度,ST,（原,t,2,）,灰的流动温度,FT,（原,t,3,）,8/8,易熔性灰分,t21425,3,为避免炉膛出口结渣，要求锅炉设计或运行时，炉膛出口温度,t2-100,灰分特性影响因素,煤灰的化学组成,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,煤灰周围高温介质的性质,氧化性介质中，灰熔点较高；还原性介质中，灰熔点较低,第三节、煤中成分对锅炉工作的影响,一、,挥发分,V,V,的,含量代表了煤的地质年龄，,地质年龄越短，煤的碳化程度越浅,V,含量越多。,V,含量越多（,C,含量越少），,V,中含,O,量亦多，其中的可燃成分相应减少，这时，,V,的,热值低,V,含量越多，,煤的着火温度低,，易着火燃烧,V,多，,V,挥发使,煤的孔隙多，反应表面积大,，反应速度加快,V,多，煤中难燃的,固定碳含量便少,，煤易于燃尽,V,多，,V,着火燃烧造成高温,，有利于碳的着火、燃烧,1/3,二、煤,中,M,、,A,对锅炉工作的影响,水分,M,、,灰分,A,M,、,A,高，煤中可燃成分相对减少，,煤的热值低,M,、,A,高，,M,蒸发,、,A,熔融均要吸热，,炉膛温度降低,M,、,A,高，,增加着火热或包裹碳粒,，使煤着火、燃烧,与燃尽困难；,M,、,A,高，,q,2,、,q,3,、,q,4,、,q,6,增加，,效率下降,M,、,A,高，,过热器易超温,M,、,A,高，,受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重,M,、,A,高，,煤粉制备困难或增加能耗,2/3,四、煤,中,C,、,S,、,ST,对锅炉工作的影响,灰熔点（,ST,软化温度）,灰分在熔融状态下粘结在锅炉受热面上造成结渣，危,及锅炉运行的安全性和经济性。,对于固态排渣炉，,ST6.5,10,21.0,贫煤 低挥发份煤,10,19,18.5,烟煤 中挥发份煤,高挥发份煤,19,27,27,40,16.5,15.5,褐煤 超高挥发份,煤,40,11.5,电厂锅炉用煤分类,2/5,电厂锅炉用煤分类,大类别 小类别,分 类 指 标,挥发份,V,daf,(%),灰 分,(%),水 分,(%),硫 分,(%),发热量,Q,ar,net,(MJ/kg),灰融特性,ST(,0,C),低质煤 低发热量煤,超高灰分煤,超高水分煤,高硫煤,易结渣煤,10,10,19,19,27,27,40,40,40,40,46,40,12,3,12.5,21.0,18.5,16.5,15.5,11.5,1350,3/5,第四节、煤的类型,4/5,无烟煤,碳化程度高，含碳量很高,，达,95%,，杂质很少,，,发热量很高,约为,25000,32500 kJ/kg,；,挥发份很少,，小于,10%,，,V,daf,析出的温度较高（可达,400,）,，着火和燃尽均较困难,储存时不易自燃,褐煤,碳化程度低，含碳量低，,约为,40,50%,，水分及灰分很高,，,发热量低,约,10000,21000 kJ/kg,；,挥发分含量高,，约,40,50%,，,甚至,60%,，挥发分的析出温度低（,200,）,，着火及燃烧均较容易,烟煤,碳化程度次于无烟煤，含碳量较高,，一般为,40,60%,杂质少，发热量较高,约为,20000,30000 kJ/kg,；,挥发分含量较高,，约,10,45%,，着火及燃烧均较容易,贫煤 挥发分含量,10,20%,的烟煤,挥发份较少，性质介于无烟煤与烟煤之间，燃烧性能方面比较接近无烟煤；,劣质烟煤,挥发份,20,30%,；但水分高，灰分更高的烟煤,发热量低，,为,11000,12500 kJ/kg,这两种烟煤着火及燃烧均较困难,煤的类型,5/5,五、液体及气体燃料,一、液体燃料,主要是重油和渣油，,其中重油是由裂化重油、减压重油、常压重油或腊油按比例调制而成。根据,800,时不同的运动粘度而分成,20,、,60,、,100,、,200,等牌号（表,2,6,）。,渣油没有统一质量指标。,重油的特性指标,：,1.,粘度、,重油在常温下必须加热才能保证输送和油喷嘴的雾化。,2.,凝固点,丧失流动性能时的温度。含石蜡高，凝固点高。,3.,闪电和燃点,闪点,在大气压下，重油表面油气和空气的混合物在标准条件下接触明火时，发生短暂的闪光,(,一闪即灭,),现象的最低油温。,燃点,当油面上的油气与空气的混合物遇明火能着火持续燃烧,(,持续时间不少于,5s),的最低油温。,重油的上闪点为,80130,，燃点比闪点高,10,30,。,闪点是防止油发生火灾的一个重要指标，因此燃料油的预热温度必须低于闪点。对于敞口容器中的油温至少应比闪点低,10,，对于封闭的压力容器和管道内的油温则可不受此限。,4.,含硫量,腐蚀问题,5.,灰分,灰中含有钒、钠、钾、钙等元素的化合物，所生成的燃烧产物的熔点很低，约,600,，对壁温高于,610,的受热面会产生高温腐蚀。,二、气体燃料,分：,天然气,和,人工气体,两种。,天然气,主要成分是甲烷，同时含有少量的烷烃、烯烃、二氧化碳和、硫化氢和氮气。发热量很高：,35000,54400KJ/m3.,人工气体,种类多：高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气（发热量低）、液化石油气（发热量高）等。高炉煤气以一氧化碳为主，还有氮及灰尘。因此发热量比较低，必须经过净化处理后才能采用。,严格的区分法：,