锅炉学第二章燃料及特性PPT资料

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,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,锅炉(gul)学第二章燃料及特性,第一页，共31页。,优选锅炉(gul)学第二章燃料及特性,第二页，共31页。,1、煤的成分,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(shjin)不同，就会形成不同的煤种。,三、煤的成分及分析(fnx)基准,2、煤的成分分析,元素(yun s)分析和工业分析,第三页，共31页。,碳:是煤中主要发热成分，发热量32866KJ/Kg，一部分为挥发分碳、一部分为固定碳。含碳量高的煤，发热量较高，但不易着火。,氢：是煤中最有利元素，发热量120520KJ/Kg，发热量大约是碳的4倍，燃点低，易着火，无污染。,氧和氮：不可燃物质，为有害元素。一部分N会与氧化合而生成(shn chn)NOx，造成大气污染,3、元素分析(fnx)分析(fnx)煤中各元素（C、H、O、N、S、A、M)的组成,第四页，共31页。,硫：可燃的有害物质；三种存在形式，有机硫、黄铁矿（FeS2)和硫酸盐硫。燃烧产物SO2、SO3污染大气，腐蚀设备(shbi)，磨损磨煤部件。,灰分：降低发热量，着火推迟；熔融灰吸热，燃烧温度降低，排渣热损失和机械未完全燃烧热损失增加；积灰、结渣，磨损的根源；增加制粉系统能耗；污染环境。,水分：降低发热量，着火推迟；燃烧温度降低，锅炉效率降低；加剧受热面腐蚀和堵灰；,各元素成分百分数表示：,C+H+O+N+S+A+M=100%,第五页，共31页。,4、工业(gngy)分析,煤,水 分,挥发分,固定碳,灰分,焦 碳,（一）、成分(chng fn)分析,挥发分是煤有机(yuj)分解后的气体物质，由 可燃物质：（碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等组成。）不可燃物质：（少量的氧、二氧化碳、氮）组成。,挥发分含量是煤的分类的重要依据。,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,外部水分和内部水分之和称为全水分。,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。,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。,第六页，共31页。,（二）、工业(gngy)分析过程,1、水分（外部水分和内部水分）,全水分测定：将原煤样置于105110（褐煤温度应为145）的烘箱内2h，使之干燥(gnzo)至恒重，所失去的重量。,2、挥发分,将失去(shq)水分的煤样，在（90010）的温度下，隔绝空气加热7min，失去(shq)的重量。,3、固定碳和灰分,原煤失去水分和挥发分之后，剩余为焦炭。,将焦炭放在箱形电炉中，在（81510）的温度下灼烧2h，失去重量为固定碳，剩余部分为灰分。,第七页，共31页。,四 煤的成分分析(fnx)基准及其换算,定义(dngy)：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。,收到基,空气(kngq)干燥基,干燥基,干燥无灰基,第八页，共31页。,1、收到基,以收到状态的煤为基准计算(j sun)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表示。,Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%,FCar+Var+Aar+Mar=100%,2、空气干燥基,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表示。,Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%,FCad+Vad+Aad+Mad=100%,第九页，共31页。,3、干燥基,以假想无水状态(zhungti)煤为基准，以下角称d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。,Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%,FCd+Vd+Ad=100%,4、干燥无灰基,以假想无水、无灰状态(zhungti)的煤为基准，以下角称daf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。,Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%,FCdaf+Vdaf=100%,第十页，共31页。,A,C,H,O,N,S,M,in,M,f,收到基,空气(kngq)干燥基,干燥(gnzo)基,干燥(gnzo)无灰基,灰分,固定碳,挥发分,水分,元素分析,工业分析,煤的成分及各种分析基准之间的关系,第十一页，共31页。,煤成分(chng fn)基准间的换算,不同基准之间的换算公式表2-1,未知成分(chng fn)X=换算系数K 已知成分(chng fn)X0,例:,第十二页，共31页。,所求,X,已知X,0,收到基,空气干燥基,干燥基,干燥无灰基,收到基,1,空气干燥基,1,干燥基,1,干燥无灰基,1,煤的成分基准(jzhn)换算系数,水分(shufn)换算,第十三页，共31页。,基准换算的依据：,任意两种不同基准下的同类成分的比值都相等(xingdng)；,分比定理,第十四页，共31页。,二、煤的主要(zhyo)特性,1、煤的发热量：,煤的发热量是指单位质量的煤在完全(wnqun)燃烧时放出的全部热量。,煤的发热量,高位发热量,低位发热量,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(qhu)潜热时，称为高位发热量，用Qgr表示。,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,Q,net,表示。,第十五页，共31页。,我国在锅炉的有关计算中采用(ciyng)低位发热量。,高位发热量与低位发热量之间的关系为：,不同基准(jzhn)高位发热量之间的换算可以利用表2-1,第十六页，共31页。,若煤种不含水分，发热量就没有(mi yu)高位低位之分？,第十七页，共31页。,2、发热量(rling)的测量：,测量设备：氧弹式量热仪,测量原理：取1g左右的煤样放在氧弹5中，氧弹中充满氧气后点火燃烧，测得的单位质量的煤放出的热量(rling)即弹筒发热量(rling)。,弹筒发热量(rling)高于煤的高位发热量(rling)。,由于S和N在过剩氧的作用下生成的SO3和NOX与氧弹中的水形成硫酸和硝酸，而生成酸的反应会放出热量(rling)。,第十八页，共31页。,2、发热量的测量(cling)：,第十九页，共31页。,计算公式：,其中(qzhng)：,第二十页，共31页。,折算(sh sun)成分,折算(sh sun)水分(%),折算(sh sun)灰分(%),折算硫分(%),3、煤的折算成分：,根据折算成分，煤的分类：,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。,对应于每4190KJ/kg收到基低位发热量的,第二十一页，共31页。,4、标准煤,为了对燃用不同煤种的锅炉机组或电厂进行燃料(rnlio)消耗分析。,定义：收到基发热量为29310KJ/kg（7000Kcal/kg）的煤为标准煤,实际燃料(rnlio)消耗量折合成标准煤,第二十二页，共31页。,2、煤灰的熔融(rngrng)性,概念：煤在燃烧后残留的灰分是由各种矿物质成分组成的混合物，它没有固定的由固相转为液相的熔融温度，在一定温度下，有些组分会形成共熔体，从而(cng r)改变灰分的成分及其熔融特性。,灰分熔融温度的测定方法：角锥法和柱体法。国内采用角锥法。,第二十三页，共31页。,角锥法测量原理：,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(tzhng)温度，来标示煤灰的熔融特性。,特性(txng)温度：,变形(bin xng)温度 DT,软化温度,ST,流动温度,FT,第二十四页，共31页。,酸性(sun xn)氧化物：SiO2、Al2O3和TiO2等，,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。,）不可燃物质：（少量的氧、二氧化碳、氮）组成。,元素(yun s)分析和工业分析,（二）、工业(gngy)分析过程,二、煤的主要(zhyo)特性,燃烧产物SO2、SO3污染大气，腐蚀设备(shbi)，磨损磨煤部件。,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(tzhng)温度，来标示煤灰的熔融特性。,概念：煤在燃烧后残留的灰分是由各种矿物质成分组成的混合物，它没有固定的由固相转为液相的熔融温度，在一定温度下，有些组分会形成共熔体，从而(cng r)改变灰分的成分及其熔融特性。,为避免炉膛出口受热面结渣，应使炉膛出口烟温比DT低50100,锅炉(gul)学第二章燃料及特性,第二十八页，共31页。,2、发热量(rling)的测量：,干燥(gnzo)无灰基,（一）、成分(chng fn)分析,FCdaf+Vdaf=100%,熔融(rngrng)性的三个特性温度：,DT（t,1,）,ST（t,2,）,FT（t,3,）,ST软化温度，灰锥尖端弯曲到托板上或整个(zhngg)灰锥变成半球形时对应的温度；,DT变形温度，灰锥顶端(dngdun)开始变圆或弯曲时的温度；,FT流动温度，锥体熔化成液体并在托板上流动（厚度在1.5mm以下）时对应的温度；,第二十五页，共31页。,ST1400煤灰称为(chn wi)难熔灰。宜采用固态排渣。,ST-DT200时，说明灰渣的液态(yti)与固态共存的时间长。称为长渣。,ST-DT100时，说明灰渣的液态与固态共存的时间短。称为短渣。,对固态排渣，为减轻炉内结渣，应燃用具有短渣性质的煤。,为避免炉膛出口受热面结渣，应使炉膛出口烟温比DT低50100,第二十六页，共31页。,影响(yngxing)灰熔性的因素：,（1）煤的化学(huxu)组成：,酸性(sun xn)氧化物：SiO2、Al2O3和TiO2等，,碱性氧化物：,Fe,2,O,3、,CaO、MgO、Na,2,O和K,2,O等,煤灰中熔点高的酸性氧化物增加会使灰熔点提高；而熔点较低的碱性氧化物增多则会使灰熔点降低。,第二十七页，共31页。,（2）周围介质(jizh)的性质,当炉内处于氧化性气氛时，灰中铁呈氧化状态（Fe2O3），熔点较高。在还原性和半还原性气氛中，Fe2O3会还原成FeO，并可能与其它氧化物形成共熔体，灰熔点随含铁量的增加(zngji)将迅速下降。因此，介质气氛不同，会使灰熔点变化200300。,第二十八页，共31页。,3、煤的可磨性系数(xsh)和磨损指数,1）、煤的可磨性系数(xsh),概念：由于煤的机械(jxi)性质不同，有的煤较难破碎，有的却容易破碎，煤被磨成一定细度的煤粉的难易程度称为煤的可磨性。,用可磨性系数来表示煤的可磨性。,第二十九页，共31页。,测定(cdng)公式：,目前(mqin)国内采用哈德格罗夫（Hardgrove）法测定的哈氏可磨性系数，即：,式中：为通过孔径(kngjng)为74m的筛子的煤粉量。,第三十页，共31页。,哈氏可磨性系数(xsh)的测定方法为：,将空气干燥后，粒度为0.631.25mm的50g煤样放入哈氏可磨性试验机中。,在钢球上施加(shji)284N的总作用力，驱动电机进行研磨，旋转60转后，将磨制好的煤粉放入孔径74m的筛