工业锅炉课件chapter2锅炉燃料.ppt

第二章 锅炉燃料1本 章 要 点n2.1 煤的组成及特性n2.2 煤炭转化技术和型煤技术n2.3 燃料油的组成及特性n2.4 气体燃料的组成及特性任务：煤的组成及特性、燃料油的组成 及特性、气体燃料的组成及特性2n燃料：由有机可燃成分、不可燃成分和水 分等物质组成，在燃烧过程中能放出大量 的热量 n燃料种类：煤、石油和天然气等 n燃料分类： ⑴按状态：固体、气体、液体和核燃料 ⑵按获得的方法：人工燃料、天然燃料 ⑶按用途： Ø 动力燃料：动力、电力用燃料 Ø 工艺燃料：冶金工业用燃料 3§2-1 煤的组成及特性n燃料的化学成分及含量，通常是通过元 素分析法测定煤的主要组成元素有： 可燃的五种： 不可燃的二种： 4一、煤的元素分析n1．碳（C）：是燃料的主要可燃元素完全 燃烧时能放出33404kJ/kg的热量，是决定煤的 发热量的主要元素 n 2．氢（H）：是另一种重要的可燃元素，发 热量高，燃点低，易着火完全燃烧时能放出 125600kJ/kg的热量，煤中的氢含量不多，只 占可燃成分的2~6% 5n3.氧（O）和氮（N）：氧和氮是煤中的不可燃元素， 但是习惯上把他们列入可燃成份由于它们的存在，煤 中的可燃碳和可燃氢的含量减少，降低了煤的发热量。

在高温条件下，氮被氧化生成NOX，随烟气排入大气， 造成严重的环境污染在各种煤中，氧的含量是1%～ 2% ，氮的含量在0.5%～2.0%之间 n4.硫（S）：是燃料中的有害元素，可燃，但发热量不 大，仅9050kJ/kg煤中硫的含量约在可燃成分的 0.1~8.0%煤中硫分为可燃硫和不可燃硫可燃硫包括 有机硫和硫铁矿硫，但硫的燃烧产物是SO2和SO3,而硫 酸盐硫属于不可燃烧，成为灰分的一部分6n5.灰分（A）：是不可燃的矿物质，是燃料的杂质 ，煤中灰分的含量占10~50%Ø减少了煤中可燃成分含量、降低了煤发热量；Ø灰分增加了煤的开采、运输的工作量；Ø灰分在煤的加工和磨制过程中，增加了电能的 消耗和设备的磨损；Ø灰分影响煤的着火、燃烧和燃尽，造成锅炉受 热面结渣、积灰、磨损和腐蚀，使传热效果下 降，降低了锅炉效率；Ø飞灰随烟气排入大气，污染环境7n6．水分（M）：是燃料中的主要杂质固体燃 料的水分分为：外在水分、内在水分煤中的水分 少则2~5%，多则50~60% Ø 煤中水分↑，可燃物质↓，发热量相应↓ Ø 在燃烧过程中，水分↑，需吸收的热量↑，蒸发 时间↑，着火慢，燃烧困难 Ø 水分↑，烟气体积↑，烟道尺寸↑，通风设备容 量↑，投资↑和电耗↑。

Ø 水分↑，烟气体积↑，排烟热损失↑，锅炉效率↓ 8二、煤的分析基准n基准的表示方法：四种：9n⑴接收基：以进入锅炉房准备燃烧的燃料为分 析基准，即对炉前应用燃料取样按质量百分数 表示：n⑵空气干燥基：以在实验室条件下（20℃，相 对湿度为60%）进行风干（即去掉外在水分） 作为分析基准10n⑶干燥基：以去掉全水分的干燥燃料作为 分析基准n⑷干燥无灰基：以除去全部水分和灰分的 燃料作为分析基准11n各种基之间的关系见图2-1返回12n各种基之间的换算Ø如：已知干燥无灰基含碳量 ，求接收基含碳 量 ？ （取某一元素如Car，质量守恒）是从干燥无灰基换算到接收基的换算系数 13Ø接收基与空气干燥基之间的换算Cad（100-Mf）＝Car×100 →Cad＝Car×100/(100-Mf) 而 Mar＝ Mf＋ Minf → Minf＝ Mar－ Mf Mad＝100 Minf/(100- Mf)＝100(Mar－Mf)/(100-Mf) 有： Mf＝100（Mar－Mad）/（100－Mad） 所以：Cad＝Car（100－Mad）/ (100 －Mar) 显然：Kar-ad＝ （100－Mad）/ (100 －Mar)14n各种基之间的换算系数见表2-1。

欲求基成分（B）=已知基成分（A）×换算系数（K）15Ø当水分由 Mar1=> Mar2时，则换算系数为：Ø即：16三、煤的发热量n煤的发热量是指单位质量的煤完全燃烧时所放出 的全部热量，单位为kJ/kg煤的发热量分为高位 发热量和低位发热量两种Ø高位发热量：1kg燃料完全燃烧时放出的热量，包括燃 烧产物中水蒸气凝结放出的汽化潜热Ø低位发热量：扣除水蒸气凝结放热的汽化潜热后的发 热量Ø高、低位发热量之间的关系：17n水蒸气的来源Ø燃料中M形成的水蒸气 Ø燃料中H形成的水蒸气 2512—汽化潜热，kJ/kg(600kcal/kg)18n各种基之间低位发热量的换算关系19n发热量的经验公式—门捷列夫经验公式：用来估算氧弹测热计的准确性 20n标准煤Ø标准煤是一假想煤，规定标准煤 （7000kcal/kg）Ø目的：用标准煤耗，比较不同锅炉、燃用不 同煤种锅炉的经济性Ø标准煤量Bb与实际煤量B的换算关系 21n煤的折算成分Ø定义：每送入炉内1MJ（即1000kJ）热 量，随燃料带入炉内的某种成分的质量 Ø目的：比较锅炉燃烧不同煤时，带入炉 内的水、灰和硫的质量Ø计算公式：22Ø1kg燃料中，含 kg灰分，即 g灰分 ，则 Ø折算硫分Ø折算水分23四、煤的特性n1.煤的工业分析通过煤的元素分析可以测得煤的各种元素成分含量。

但 进行元素分析需要比较复杂的仪器和较高的技术，一般 单位没有条件进行这项工作工业分析则比较简单，一 般情况下常采用工业分析法工业业分析主要测测定水分（ M）、挥发挥发 分（V） 、固定碳（Cgd）和灰分（A）四 项项的含量 n 煤的工业业分析成分也可以用各种“基”来表示，即24n煤的工业分析与燃烧Ø煤=>干煤=>焦炭 =>灰分即：在煤的着火、燃烧过程中，煤中各种成分的变化情 况为：将煤加热到一定温度时，首先水分（M）被蒸发 出来，接着再加热，煤中的H、O、N、S及部分C所组 成的有机化合物便分解，变成气体挥发出来，这些气体 称为挥发分（V），挥发分析出后，剩下的是焦炭，焦 炭就是固定碳（C）和灰分（A）再将焦炭加热灼烧 至其质量不发生变化时取出冷却，剩余部分即灰分（A ）25n水分Ø水分是指煤中的全部水分，包括外水分和内水分，不包 括结晶水分n挥发分Ø煤在限定条件下隔绝空气加热后，所得挥发性有机物质 称为挥发分Ø煤中挥发分的主要成分是碳氢化合物、氢气等Ø煤的挥发分与煤的种类、煤的碳化程度关系密切，煤龄 愈久远，挥发分含量愈少，挥发分逸出的温度和煤的着 火温度相应也愈高，与此相反，煤龄愈短，挥发分含量 愈高，挥发分逸出温度愈低，着火温度也愈低，则此种 煤量容易燃烧。

26n灰分Ø灰分是指煤完全燃烧后残留的固定物质n固定碳Ø从煤的试样中减去其中的灰分、水分及挥 发分，剩下的质量就是煤的固定碳含量27n焦结性Ø煤在隔绝空气下加热时，水分蒸发、挥发分析出后残余 固体物质是焦炭焦炭（焦渣）包括固定碳以及灰分Ø焦炭可能呈块状或呈粉末状，这种性质称为煤的焦结性, 它也是煤的燃烧特性指标之一Ø煤可分为：不结焦性煤、强结焦性煤和弱结焦性煤国 家标准规定，焦渣特性分为八级Ø在火床炉中，弱结焦性或不结焦性煤，焦炭呈粉末状， 使燃烧不完全；强结焦性煤，形成坚硬焦块，会使煤层 阻力增加，甚至会阻碍空气通过28n2.煤灰的熔融特性Ø灰熔点是指灰的融化温度Ø灰熔点对锅炉的燃烧工况影响很大，是煤灰的重 要指标之一通常采用“角锥法”测定其熔融性 Ø角锥法，就是将灰样制成高为20mm,底面为边长 7mm的正三角形、且一个棱面垂直于底面的灰锥 体，然后将灰锥体置于弱还原性气氛的高温加热 炉中升温加热，观察或拍摄试样变化情况，并记 录灰锥体形状发生变化情况，并记录灰锥体形状 发生变化的三个特征温度： 29•①变形温度t1（灰锥体尖端开始变圆或弯曲时的温度）；•②软化温度t2（灰锥体弯曲且锥尖触及底板，或灰锥体变 成球形，或高度小于等于底边长度的半球形时的温度）；•③熔融温度t3（灰锥体完全熔化或展开成高度小于等于 1.5mm的薄层时的温度）。

30n 灰熔点对锅炉安全经济运行有较大影响，主要 成分：Al2O3(2050℃)，FeO(1421℃)， Fe2O3(1550℃)， Fe3O4(1570℃),MgO(2800℃)，CaO(2570℃)、 Na2O(800~1000℃), K2O(800~1000℃)， FeS (1195℃)、 FeS2(1170℃) n 在层燃炉中，燃用低灰熔点煤时，灰渣会在炉 排及炉墙、炉拱上结渣，使锅炉不能正常运行 t2>1425℃ 难熔性灰 t2=1200~1425℃可熔性灰 t240% 还有泥煤、煤矸石和石煤n挥发分高的煤，易于着火和完全燃烧35n1．褐煤Ø外观呈棕褐色，碳化程度低， >40%，挥 发分析出温度低，易着火易吸水，发热量 低n2．烟煤Ø含碳量高，挥发分高， =20~40%，易 着火与燃烧，灰分和水分一般，发热量高 呈黑色，质地松软，有一定光泽，燃烧时多 烟36n3．贫煤Ø碳化程度低于无烟煤， =10~20%，与烟 煤相比，较难着火与燃烧，火焰短，结焦性 差发热量介于无烟煤与烟煤之间n4．无烟煤Ø又称白煤，碳化程度高，挥发分低， l00℃时，对燃料油的粘度影 响较小。

46n闪点：油温升高时油面上的油蒸气增多，其与空 气的混合气和明火接触后发生一闪就灭的短暂闪 光，这时的油温就称为该种燃料油的闪点 n燃点与自燃点：在常压下对燃料油加热，液体表 面的油蒸气与空气的混合物遇火源点燃，并连续 燃烧5s以上，这时油的最低温度称为该种燃料油 的燃点；在常压下对燃料油加热，液体表面的油 蒸气与空气的混合物，在没有外界火源阶情况下 ，能自行着火燃烧的最低温度称为该燃料油的自 燃点 47Ø静电特性：燃料油属不良导体，由于摩擦而产 生静电，电荷在油面上积聚，能产生很高的电 压•危害：一旦放电，产生火花，使油品发生燃烧 和爆炸•防止产生静电的方法：•输油管道和贮油设备：必须有良好的接地；•金属管道内的油品流速：控制在4m/s以内48Ø残留碳：当重油加热到很高的温度时聚合形成的 坚固油垢沉淀物，称为残留碳•危害：燃烧器喷口堵塞和磨损在燃烧器喷口堆 积碳化物，使重油雾化质量降低，燃烧状况恶化 Ø稳定性：重油在贮藏和加热过程中，形成重质粘 稠状物质和难溶解性物质•危害：油垢油渣物会引起贮油箱、油管路系统、 过滤器、加热器、燃烧器等堵塞，导致燃烧恶化 49Ø发热量：lkg燃料油完全燃烧所放出的全部热量， 称为该燃料油的发热量。

•与煤相同，也分为高位发热量和低位发热量•燃料油的发热量很高，常用燃料油 （ 37000~42000）kJ/kg•发热量的确定：实验方法测定或近似公式计算 50n常用的燃料油Ø重油:密度大的燃料油特点：密度大，粘 度大Ø渣油:石油炼制过程中形成的塔底渣油Ø轻柴油:密度小的燃料油特点：粘度小， 含硫量小，易挥发我国锅炉设计用燃料油品种和成分见表2-11 51n气体燃料是指在常温、常压下保持气态的 燃料，简称燃气n燃气的特点：易点火、易燃烧、易操作、 易实现自动调节，而且燃烧产物中无废渣 和废液，烟气中SOx和NOx的含量少燃 气是最理想的洁净燃料§2-4气体燃料的组成及特性52n燃气的组成Ø可燃组分 一氧化碳(CO)、氢(H2)和碳氢化合物 (CmHn)等Ø不可燃组分 氮(N2)、氧(O2)和二氧化碳(CO2)等Ø有害杂质 焦油与灰尘、萘、硫化氢、一氧化碳、氨 、水分、残液53n燃气的特性Ø气体燃料的体积分数：在相同温度和压力条件 下，燃气中各单一组分的体积和燃气总体积的 比值称为体积分数 Ø燃气的平均密度：单位体积的燃气所具有的质 量称为燃气的平均密度，用符号P表示，单位 为kg/m3。

Ø燃气的比体积：单位质量的燃气所占有的体积 称为燃气的比体积，用符号ν表示，单位为 m3/kg或Nm3/kg。