第二章 锅炉燃料
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第2章 锅炉燃料

可燃成分与不可燃成分
(1)碳 主要的可燃成分,其含量一般为40% 90% 碳的燃烧反应 固定碳的定义及固定碳的燃烧特性
(2)氢 氢的发热量比较高但含量较少(3% 6%)氢燃烧后生成H2O,其物态影响 反应的发热量 2H2+O22H2O(l) +143112 KJ/Kg
2H2+O22H2O(g)+120522
灰分对锅炉工作的危害: (1)降低发热量 (2)阻碍着火及燃烧 (3)烟气携带飞灰流过受热面产生结渣、积灰、磨损、腐蚀等 有害现象 飞灰对大气的污染
• 煤的元素分析法 –表示—质量百分含量 –作用—燃烧计算、煤的分类 –应用—正式场合(设计、研究、设 备鉴定等)
二、煤的工业分析
成分—水分(M)、挥发分(V)、固定碳(FC)、灰分(A)
4.褐煤( Vdaf >40%)
利用收到基高位和低位 发热量间的换算关系, 有 9 Har2 Mar2 Q ar2 ,net Q gr,ar1 K M1 M 2 r 100 100 100 M ar2 9 Har2 Mar2 Qgr,ar1 r 100 M ar1 100 100 9 Har1 Mar1 100 M ar2 9 Har2 Mar2 Q ar1 ,net r r 100 100 M ar1 100 100 100 因此可得 Q ar2 ,net Q ar1 ,net 100 M ar2 100 M ar1 r 100 M ar2 M ar1 M ar2 100 M ar 100 1
(5)水分 不可燃成分、有害成分,含量差别大(2% 60%) 水分的相关定义:表面水分(外在水分)、固有水分(内在水分) 和全水分 水分对锅炉工作的危害: (1)降低发热量 (2)阻碍着火及燃烧 (3)影响煤的磨制及煤粉的输送 (4)烟气流过低温受热面产生堵灰及低温腐蚀
锅炉原理_第2章_锅炉燃料燃烧及热平衡计算

z一次能源分布:绝大部分化石燃料的储藏量和一次能源产量 在干旱的三北,华北,西北和东北,而使用主要在东南沿海, 需要大量的远距离输送。
z人 口 众 多 , 能 源 相 对 不 足 , 人 均 拥 有 量 远 低 于 世 界 平 均 水 平,煤炭、石油、天然气人均剩余可采储量分别只有世界平均 水平的58.6%、7.69%和7.05%。
自然能源:CO2排放少,但经济性方面问题较多。
用途(便利性)
资源量(可采年数) 资源分布
石油
发电、热源 移动体利用易
41年
OPEC6国约占总 储量的3分之2
天然气
发电、热源 移动体利用可
67年
原苏联、中东、他 国家各占总储量的
约3分之1
煤炭
发电、热源 移动体利用难
164年
与石油、天然气相 比较,地区分布偏
煤- 可以“玩”的内容很多!
z2013我国煤炭消费量约为36.1亿吨,增幅为2.6%;2014年中国煤炭消费量约为 35.1亿吨,相比2013年,首次下降了2.9%;2015年则比2014年减少了3.7%,但是 2015年煤炭在中国能源消耗总量中的比重依然高达64%。
z《能源发展战略行动计划(2014-2020 年)》中天然气在一次能源消费中的比 重提高到10%以上,煤炭的主导地位将从当前的68%降至2035年的51%,天然气 的比重翻倍至12%,石油的比重保持18%不变
授课安排
时间
内容安排
20160427 周三1-2节 教材内容1-2节
20160429 周五5-6节 教材内容3-4节
20160502 周一7-8节 教材内容 5-6节(**)
2016年4月30日(星期六)按照课表照常上课。5月1日劳动节(星期日) 为法定节假日,全校停课。5月1日(星期日)的公休调至5月2日(星期 一),5月2日(星期一)全校停课 。根据学校通知,教材内容5-6节的 授课调整合并 其他课时中
z人 口 众 多 , 能 源 相 对 不 足 , 人 均 拥 有 量 远 低 于 世 界 平 均 水 平,煤炭、石油、天然气人均剩余可采储量分别只有世界平均 水平的58.6%、7.69%和7.05%。
自然能源:CO2排放少,但经济性方面问题较多。
用途(便利性)
资源量(可采年数) 资源分布
石油
发电、热源 移动体利用易
41年
OPEC6国约占总 储量的3分之2
天然气
发电、热源 移动体利用可
67年
原苏联、中东、他 国家各占总储量的
约3分之1
煤炭
发电、热源 移动体利用难
164年
与石油、天然气相 比较,地区分布偏
煤- 可以“玩”的内容很多!
z2013我国煤炭消费量约为36.1亿吨,增幅为2.6%;2014年中国煤炭消费量约为 35.1亿吨,相比2013年,首次下降了2.9%;2015年则比2014年减少了3.7%,但是 2015年煤炭在中国能源消耗总量中的比重依然高达64%。
z《能源发展战略行动计划(2014-2020 年)》中天然气在一次能源消费中的比 重提高到10%以上,煤炭的主导地位将从当前的68%降至2035年的51%,天然气 的比重翻倍至12%,石油的比重保持18%不变
授课安排
时间
内容安排
20160427 周三1-2节 教材内容1-2节
20160429 周五5-6节 教材内容3-4节
20160502 周一7-8节 教材内容 5-6节(**)
2016年4月30日(星期六)按照课表照常上课。5月1日劳动节(星期日) 为法定节假日,全校停课。5月1日(星期日)的公休调至5月2日(星期 一),5月2日(星期一)全校停课 。根据学校通知,教材内容5-6节的 授课调整合并 其他课时中
锅炉原理第二章燃料解析

■ 硅比(G>72不结渣,G<65严重结渣)
沾污判别方法
■ 沾污指数
第二章 燃料
■ 第五节 煤的分类
一、我国煤的分类 ■ 以干燥无灰基挥发分为指标,分为:
褐煤、烟煤、无烟煤
具体见表2-4,2-5,2-6
二、发电厂用煤质量标准
■ 根据煤的燃烧特性, ■ 以挥发份、灰分、水分、硫分和灰熔融特性作为主要
■ 要产生同样的热量,带入锅炉的灰量取决于煤灰分含 量与发热量;
■ 与灰分含量成正比,与发热量成反比; ■ 采用此比例式来代表带入的灰量;
折算水分 折算灰分 折算硫分
■ 采用折算成分判断煤中水分、灰分和硫分高、中、低 的大致范围如表所示。
■ 折算水分: ■ 折算灰分: ■ 折算硫分:
>8% 高水分煤 >4% 高灰分煤 >0.2% 高硫分煤
■ 热重分析:热天平 ■ 热重;TG,物质质量与温度关系,曲线为TG 曲线; ■ 微商热重:DTG,TG曲线对温度(或时间)的一阶微商;
■ 差热分析:DTA,当给予被测物和参比物同等热量时(以参 比物与样品间温度差为纵坐标,以温度为横坐标所得的曲 线,称为DTA曲线。)
第七节 燃油和燃气特性
■ 一、燃料油的物理特性
■ 第一节 电站锅炉燃料
燃料的定义
■ 通过燃烧释放热能的可燃物质称为燃料。
燃料总类
核能燃料—可控核裂变与和聚变 有机燃料—以各种形式在自然界存在的碳氢化合物
有机燃料的物理状态分为: 固体燃料、液体燃料和气体燃料
锅炉燃料
固体燃料
煤—无烟煤、烟煤、褐煤等 油页岩 木材,生物质
液体燃料—石油及其制品—轻油、柴油、重油
•焦炭=固定炭+灰分:失去水分并放出挥发份后所剩余 的残留物称为焦炭。
沾污判别方法
■ 沾污指数
第二章 燃料
■ 第五节 煤的分类
一、我国煤的分类 ■ 以干燥无灰基挥发分为指标,分为:
褐煤、烟煤、无烟煤
具体见表2-4,2-5,2-6
二、发电厂用煤质量标准
■ 根据煤的燃烧特性, ■ 以挥发份、灰分、水分、硫分和灰熔融特性作为主要
■ 要产生同样的热量,带入锅炉的灰量取决于煤灰分含 量与发热量;
■ 与灰分含量成正比,与发热量成反比; ■ 采用此比例式来代表带入的灰量;
折算水分 折算灰分 折算硫分
■ 采用折算成分判断煤中水分、灰分和硫分高、中、低 的大致范围如表所示。
■ 折算水分: ■ 折算灰分: ■ 折算硫分:
>8% 高水分煤 >4% 高灰分煤 >0.2% 高硫分煤
■ 热重分析:热天平 ■ 热重;TG,物质质量与温度关系,曲线为TG 曲线; ■ 微商热重:DTG,TG曲线对温度(或时间)的一阶微商;
■ 差热分析:DTA,当给予被测物和参比物同等热量时(以参 比物与样品间温度差为纵坐标,以温度为横坐标所得的曲 线,称为DTA曲线。)
第七节 燃油和燃气特性
■ 一、燃料油的物理特性
■ 第一节 电站锅炉燃料
燃料的定义
■ 通过燃烧释放热能的可燃物质称为燃料。
燃料总类
核能燃料—可控核裂变与和聚变 有机燃料—以各种形式在自然界存在的碳氢化合物
有机燃料的物理状态分为: 固体燃料、液体燃料和气体燃料
锅炉燃料
固体燃料
煤—无烟煤、烟煤、褐煤等 油页岩 木材,生物质
液体燃料—石油及其制品—轻油、柴油、重油
•焦炭=固定炭+灰分:失去水分并放出挥发份后所剩余 的残留物称为焦炭。
锅炉原理-第二章-燃料及燃烧计算讲解

周围气体性质,灰含量 变形温度DT、软化温度ST、流动温度FT 图2-3
(p20) 灰锥实验
ST > 1400℃: 难熔灰分 ST < 1200℃: 易熔灰分 炉膛出口烟温 DT – (50~100)℃ 灰的熔融性对锅炉运行的影响
结渣指数
碱酸比
B Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O
第二章 燃料及燃烧计算
第一节 燃料的成分及其主要特性 第二节 燃料燃烧计算 第三节 烟气分析方法 第四节 空气和烟气焓的计算
第一节 燃料的成分及其主要特性
有关燃料的知识是贯穿《锅炉原理》课程的一条主线!
燃料包括核燃料 和 有机燃料。本课程研究的是有机燃料。 有机燃料主要包括:
1、固体燃料--煤、油页岩、木柴、植物秸秆等 2、液体燃料--柴油、重油、渣油、炼焦油 3、气体燃料--天然气、高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气
收到基: Car Har Oar Nar Sar Aar M ar 100% FCar Var Aar M ar 100 %
空干基: Cad Had Oad Nad Sad Aad Wad 100% FCad Vad Aad M ad 100 %
A
SiO2 Al2O3 TiO2
酸性高,碱性很高或很低,灰熔点高
碱酸比0.4-0.7时,灰熔点低
硅铝比 SiO2
Al O 2 3
>1.7 ,ST、FT 高 < 2.8 ,FT 大大降低
当量硅/硅比/硅酸含量
SP = 35% - 90% SP 增大,粘度增大
SP
SiO2
5. 灰分(A) 含量: 4~5% -- 60~70% 增加热损失,受热面磨损,结渣,增加制粉能耗
(p20) 灰锥实验
ST > 1400℃: 难熔灰分 ST < 1200℃: 易熔灰分 炉膛出口烟温 DT – (50~100)℃ 灰的熔融性对锅炉运行的影响
结渣指数
碱酸比
B Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O
第二章 燃料及燃烧计算
第一节 燃料的成分及其主要特性 第二节 燃料燃烧计算 第三节 烟气分析方法 第四节 空气和烟气焓的计算
第一节 燃料的成分及其主要特性
有关燃料的知识是贯穿《锅炉原理》课程的一条主线!
燃料包括核燃料 和 有机燃料。本课程研究的是有机燃料。 有机燃料主要包括:
1、固体燃料--煤、油页岩、木柴、植物秸秆等 2、液体燃料--柴油、重油、渣油、炼焦油 3、气体燃料--天然气、高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气
收到基: Car Har Oar Nar Sar Aar M ar 100% FCar Var Aar M ar 100 %
空干基: Cad Had Oad Nad Sad Aad Wad 100% FCad Vad Aad M ad 100 %
A
SiO2 Al2O3 TiO2
酸性高,碱性很高或很低,灰熔点高
碱酸比0.4-0.7时,灰熔点低
硅铝比 SiO2
Al O 2 3
>1.7 ,ST、FT 高 < 2.8 ,FT 大大降低
当量硅/硅比/硅酸含量
SP = 35% - 90% SP 增大,粘度增大
SP
SiO2
5. 灰分(A) 含量: 4~5% -- 60~70% 增加热损失,受热面磨损,结渣,增加制粉能耗
第二章燃料及燃烧

.
2)供给适量的空气, 便于煤粉中的可燃成分与空气中的氧 气发生化学反应, 降低不完全燃烧热损失, 提高锅炉热 效率。
3)有良好的燃烧设备, 保证空气与燃料能很好的混合接触, 加速煤粉的完全燃烧。
4)保证煤粉燃烧有足够的时间并提供一定的空间环境, 以 降低不完全燃烧热损失。
.
(三)过量空气系数 1.理论空气量:根据燃烧反应计算,1kg收到基煤完全燃烧
.
2、贫煤: Vr=10-20%;性质介于烟煤和无烟煤之间。 特点: 发热量低,储存时极易发生自燃。
3、烟煤: Vr=20-40%;含碳低于无烟煤,但挥发分较多; 特点: 易点燃,火焰长,含氢量高,发热量高;储存时
会自燃 4、褐煤: Vr>40%,含碳量少,挥发分高,水分、灰分
含量大; 特点: 发热量低,储存时极易发生自燃。
4 、干燥无灰基(可燃基): dry and ash free basis 除去全水分和灰分后的各个成分质量百分数。
.
三、煤的主要特性 (一)、发热量:单位质量的煤完全燃烧时所放
出的热量。 1.高位发热量和低位发热量 高位发热量:单位质量的煤最大可能发热量。 低位发热量:高位发热量中扣除汽化潜热后的发
第二章 锅炉的燃烧系统及其设备
§2-1 燃料及燃烧
一、锅炉燃料
燃料是指燃烧以后可以放出大量热量的物质。。 目前世界上所用的燃料可以分为两大类:一是核燃料, 二是有机燃料。电站锅炉都是燃用的有机燃料。有机 燃料就是可以与氧化剂发生强烈化学反应(燃烧)而 放出大量热量的物质。
有机燃料按其物态可以分为固体燃料(煤、木材 等)、液体燃料(石油、酒精)、气体燃料(天然气、 高炉煤气)三大类。
2)阻碍可燃质与氧接触,影响燃烧、燃尽: 3)受热面积灰、结查,影响传热: 4)烟中飞灰引起设备磨损、腐蚀,降低使用受命; 5)增加灰渣物理热损失 6)污染环境。 7)增加除尘、除灰设备;增加开采、运输费用,
2)供给适量的空气, 便于煤粉中的可燃成分与空气中的氧 气发生化学反应, 降低不完全燃烧热损失, 提高锅炉热 效率。
3)有良好的燃烧设备, 保证空气与燃料能很好的混合接触, 加速煤粉的完全燃烧。
4)保证煤粉燃烧有足够的时间并提供一定的空间环境, 以 降低不完全燃烧热损失。
.
(三)过量空气系数 1.理论空气量:根据燃烧反应计算,1kg收到基煤完全燃烧
.
2、贫煤: Vr=10-20%;性质介于烟煤和无烟煤之间。 特点: 发热量低,储存时极易发生自燃。
3、烟煤: Vr=20-40%;含碳低于无烟煤,但挥发分较多; 特点: 易点燃,火焰长,含氢量高,发热量高;储存时
会自燃 4、褐煤: Vr>40%,含碳量少,挥发分高,水分、灰分
含量大; 特点: 发热量低,储存时极易发生自燃。
4 、干燥无灰基(可燃基): dry and ash free basis 除去全水分和灰分后的各个成分质量百分数。
.
三、煤的主要特性 (一)、发热量:单位质量的煤完全燃烧时所放
出的热量。 1.高位发热量和低位发热量 高位发热量:单位质量的煤最大可能发热量。 低位发热量:高位发热量中扣除汽化潜热后的发
第二章 锅炉的燃烧系统及其设备
§2-1 燃料及燃烧
一、锅炉燃料
燃料是指燃烧以后可以放出大量热量的物质。。 目前世界上所用的燃料可以分为两大类:一是核燃料, 二是有机燃料。电站锅炉都是燃用的有机燃料。有机 燃料就是可以与氧化剂发生强烈化学反应(燃烧)而 放出大量热量的物质。
有机燃料按其物态可以分为固体燃料(煤、木材 等)、液体燃料(石油、酒精)、气体燃料(天然气、 高炉煤气)三大类。
2)阻碍可燃质与氧接触,影响燃烧、燃尽: 3)受热面积灰、结查,影响传热: 4)烟中飞灰引起设备磨损、腐蚀,降低使用受命; 5)增加灰渣物理热损失 6)污染环境。 7)增加除尘、除灰设备;增加开采、运输费用,
第二章 锅炉燃料及燃烧设备

Rf =1 / N 式中 τ98,τ98’ — 煤和煤焦烧掉98 % 时所需时间, min; T2max — 难燃峰最大反应速度时对应的温度,℃; G2 — 难燃峰下烧掉的燃料量,mg。
三、煤粉气流着火和燃烧
1.煤粉燃烧的特点 1.煤粉燃烧的特点 煤粒的燃烧一般分为四个阶段: 煤粒的燃烧一般分为四个阶段: 1)预热、干燥(吸热) 预热、干燥(吸热) 2)挥发分析出(热解),并着火 挥发分析出(热解) 3)燃烧(挥发分、焦炭) 燃烧(挥发分、焦炭) 灰渣) 4)燃尽(残余焦炭 灰渣) 燃尽( 而煤粉的燃烧,四个阶段往往交错进行,挥发分析 煤粉的燃烧,四个阶段往往交错进行, 的燃烧 出几乎延续到煤粉燃烧的最后阶段, 出几乎延续到煤粉燃烧的最后阶段,甚至是更小的粒子 先着火
2、煤粉气流着火和熄火的热力条件
1)、着火:由缓慢的氧化状态转变到反应能自动加速到高 1)、着火: 速燃烧状态的瞬间过程, 速燃烧状态的瞬间过程,此时反应系统的温度为着火温度 2)、 2)、着(熄)火条件分析: 火条件分析: 以燃烧室内煤粉、 以燃烧室内煤粉、空气混合物的燃烧为对象 燃烧时的放热量Q1 燃烧时的放热量 根据有关化学反应速度的原理: 根据有关化学反应速度的原理:
着火稳燃划分界限
Rs
<4.0
4.0~4.65
4.65~5.0
5.0~5.7
>5.7
等级
极难
难
中等
易
极易
燃烬划分界限 Rf 等级 <2.5 极难 2.5~3.0 难 3.0~4.4 中等 4.4~5.7 易 >5.7 极易
2.燃烬指标 燃烬指标用燃烬特性综合判别指数Rf来代表,如下:
N = 0.55G2 + 0.0043 T2max + 0.14 τ98 + 0.27 τ98’ – 3.7
锅炉原理-第二章燃料及燃烧计算

4190 ,%
0.2%
煤的常规特性
相关概念
标准煤 收到基低位发热量为29310 kJ/kg 的燃料为标准煤
标准煤耗量
Bb
Bs
29310
式中 B、b B—s —分别为标准煤耗量与实际煤耗量
煤的常规特性
煤灰的熔融性
高温下煤灰的熔融性 ➢ 用灰熔点表示,煤灰的角锥法确定
变形温度 DT(原t1) 软化温度 ST(原t2) 流动温度 FT(原t3)
煤的分类
我国煤的主要分类指标 干燥无灰基挥发分Vdaf含量
可分为三大类:褐煤( Vdaf含量>37% )、烟煤 ( Vdaf含量>10% )、无烟煤( Vdaf含量≤10% )
为实现能源的综合利用,考虑各种工艺(炼焦、 燃烧、气化或液化等)对煤质的要求,每一类煤 还要进一步划分为小类
煤的分类
为反映煤的燃烧特性,电厂用煤还以收到基低 位发热量Qar,net 、收到基水分、干燥基灰分、干 燥基硫分及灰的熔融特性DT、ST、FT作为参考 指标,分为五大类和十小类
不同基准之间的换算公式:X = KX0 式中 X0 、 X — 某成分原基准及新基准质量百分 比,%
K — 换算系数(见表1-1)
对于水分:
Mar
Mf
Mad
100 Mf 100
煤的常规特性
煤的发热量
煤的发热量(kJ/kg) 单位质量的煤完全燃烧 时所释放的热量
高位发热量(Qgr) 煤的理论发热量。由实验测得 的弹筒发热量(Qb)减去硫和氮生成酸的放热量校 正值确定。
燃油和燃气的特性
气体燃料
通常以各种气体的容积百分数来表示其成分
➢ 天然气:气田煤气和油田伴生煤气。主要成分 都是甲烷(CH4),气田煤气的甲烷含量高达75%98%,油田伴生煤气的甲烷含量为30%一70%, 而CO含量达5%。两者的发热量均很高,可达 35000-54400kJ/m3。
锅炉原理 第2章燃料

34
ST (0C)
无烟煤 贫煤
超低挥发分煤 低挥发分煤 中挥发分煤
烟煤 高挥发分煤 褐煤 超高挥发分煤
第五节
煤的分类
分类指标
大类别
小类别
挥发份Vdaf (%) ≤10 >10~20
灰分 (%)
水分 (%)
硫分 (%)
发热量Qar,net (MJ/kg) <21.0 <18.5
ST (0C)
低发热量煤
氧化气氛 还原气氛
24
第四节
煤的发热量和灰的熔融性
碱金属氧化物、铁氧化物↓ 成分 硅、铝氧化物↑ 硅氧化物/铝氧化物↑→ ↓ 气氛 弱还原气氛→↓(Fe2O3还原FeO)
1550 ℃→1420℃
(3)影响因素
(4)对锅炉的影响 ◆t2<1200℃ 液态排渣 ◆t2-θf”>(50~100 ℃ )
◆受热面结渣
16
第三节 煤的成分 6.元素分析和工业分析的关系 以及各种基准的关系
元素分析仪
元素分析
繁
科研机构
马弗炉加热干燥 工业分析 易 电厂
17
第三节 煤的成分 7.燃料分析
取样:商品煤样采取方法GB475 制样:煤样的制备方法GB474 分析:煤的元素分析方法GB476 煤的工业分析方法GB/T212
(2)煤的折算成分(对于S、A、M )
Sar ,red
reduced
Sar 4182 Qar ,net Aar 4182 Qar ,net
Sar,red>0.2%
高硫煤
Aar ,red
Aar,red>4% Mar,red>8%
高灰煤
M ar .red
ST (0C)
无烟煤 贫煤
超低挥发分煤 低挥发分煤 中挥发分煤
烟煤 高挥发分煤 褐煤 超高挥发分煤
第五节
煤的分类
分类指标
大类别
小类别
挥发份Vdaf (%) ≤10 >10~20
灰分 (%)
水分 (%)
硫分 (%)
发热量Qar,net (MJ/kg) <21.0 <18.5
ST (0C)
低发热量煤
氧化气氛 还原气氛
24
第四节
煤的发热量和灰的熔融性
碱金属氧化物、铁氧化物↓ 成分 硅、铝氧化物↑ 硅氧化物/铝氧化物↑→ ↓ 气氛 弱还原气氛→↓(Fe2O3还原FeO)
1550 ℃→1420℃
(3)影响因素
(4)对锅炉的影响 ◆t2<1200℃ 液态排渣 ◆t2-θf”>(50~100 ℃ )
◆受热面结渣
16
第三节 煤的成分 6.元素分析和工业分析的关系 以及各种基准的关系
元素分析仪
元素分析
繁
科研机构
马弗炉加热干燥 工业分析 易 电厂
17
第三节 煤的成分 7.燃料分析
取样:商品煤样采取方法GB475 制样:煤样的制备方法GB474 分析:煤的元素分析方法GB476 煤的工业分析方法GB/T212
(2)煤的折算成分(对于S、A、M )
Sar ,red
reduced
Sar 4182 Qar ,net Aar 4182 Qar ,net
Sar,red>0.2%
高硫煤
Aar ,red
Aar,red>4% Mar,red>8%
高灰煤
M ar .red
第2章 工业锅炉的燃料

§2-1 燃料的成分分析和基的转换
ar (As received basis)收到基;
ad( Air dried basis)空气干燥基也称分析基; d ( Dry basis )干燥基或称干基; daf (Dry-ash- free)干燥无灰基;
§2-1 燃料的成分分析和基的转换
§2-2 煤的燃烧特性
§2-2-2 煤的工业分析
挥发分的测定:在预先经900 ℃灼烧至恒重的带盖的坩埚中 ,称取粒度
小于0.2mm的空气干燥基煤样1±0.01g,称准至0.0002g,将坩埚轻轻振 动,使煤样铺平后加盖→放入920 ℃的马弗炉中,关闭炉门,加热7min。 从炉中取出坩埚,在空气中稍冷,放入干燥器内冷却至室温后称重,则 空气干燥基挥发分含量 Vad : Vad
§2-1 燃料的成分分析和基的转换
元素分析
硫(S)
燃料的可燃元素、有害物质,含量=0.1~8.0%; 完全燃烧
Q=9050 KJ/Kg(2165kcal/kg); 生成硫化物,易低温腐蚀; 燃烧产物污染环境SOx; 必须脱硫( SOx ) ; S的存在形式:有机硫+硫铁矿硫→挥发硫 硫酸盐→灰分
锅炉用煤分类(干燥无灰基挥发份,低位热值)
石煤、煤矸石:4000~11300kJ/kg(950~2700);A>50%
褐煤:
Vdaf >40%;Q=8370~14650kJ/kg(2070~3500) 烟煤: Vdaf =10~40% 贫煤: Vdaf >10~20%; Q>18840kJ/kg() 无烟煤: Vdaf <10% ;Q<20930~25120kJ/kg
2016/9/6
《锅炉原理》第二章第一节分析

1 .收到基
收到基(ar) 以收到煤为基准计算煤中的全部成分组成
Car Har Oar N arSar Aar Mar 100%
FCar Var Aar Mar 100%
(作锅炉热力计算时采用,原煤水分也用收到基表示)
2 .空气干燥基
空气干燥基(ad)
以与空气温度达到平衡状态的煤为基准,即供分析化验 的煤样在实验室一定温度条件下,自然干燥失去外在水分, 其余的成分组合便是空气干燥基。
C O2 CO2 3 2 8 6 6kJ / kg C 1 2 O2 CO 9 2 7 0kJ / kg
b.形式:
① 与氢、氧、硫结合成有机物,受热时从煤中析出成为
挥发分;
② 以单质形式存在称为固定碳。
c.对运行的影响:含碳高的煤不易着火. d.发热量: 32700kj/kg.
2.氢(H) a.含量:3~6% 随地质年龄升高而降低. b.形式:与氧结合生成水,或成为有机物. c.运行:含量越高,越容易燃烧. d.发热量:120×103 kj/kg.
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
31
3、不同成分基准之间的换算
换算依据:质量平衡 以收到基与干燥基之间的换算为例:
100 100 Ad
6.元素分析和工业分析的关系 以及各种基准的关系
– 人均消费能源低
1995年,中国发电业装机容量2亿千瓦,发电量1万 亿千瓦时,居世界第4位,但人均发电量仅为世界的 1/3
1989年,世界人均煤炭储量312.7吨,中国234.4吨, 同期苏联为1045吨,美国为1846吨
第二章 锅炉的燃料及燃烧计算31

锅炉及锅炉房设备.ppt, 05/2003 Page 15
§2.3
特点:
锅炉燃料
1) 氢含量多,发热量高,极易着火与燃烧, 2) 可以方便地实现管道输送,便于运行调节,贮存和管理都较简便。 3) 由于重油的灰含量甚低,既不需装置除渣设备,锅炉受热面很少积灰和腐损。 4) 由于重油中氢含量高,燃烧后会生成大量水蒸汽,容易在尾部受热面的低温部 位凝结,这样使重油中所含硫分要比煤中含等量硫分对锅炉受热面的低温腐蚀更为 有害。 5) 在贮存和燃用重油时,必须重视防火、防爆,避免意外事故。 2.燃料油的特性指标
锅炉及锅炉房设备.ppt, 05/2003 Page 14
§2.3
一、煤炭
锅炉燃料
1. 褐煤 、2. 烟煤、3. 贫煤 、 4. 无烟煤
二、燃料油
锅炉燃用的液体燃料主要是重油和渣油。 重油——石油提炼汽油、煤油和柴油后的剩余物。 渣油——进一步提炼后的剩余物。 1.重油 重油的成分与煤一样,也是由碳、氢、氧、氮、硫和灰分、水分组成。它 的主要元素成分是碳和氢,其含量甚高(Cr=81-87%,Hr=11-14%),而灰分、水 y 分的含量很少,其发热量高而稳定,通常 Qdw = 40600-43100kJ/kg。
§2.2 煤的燃烧特性
§2.4 燃料的燃烧计算
锅炉及锅炉房设备.ppt, 05/2003 Page 1
§2.1
燃料的化学成分及其性质
一、燃料的化学成分及其性质 燃料(s、l、g) 可燃基:高分子化合物,成分C、H、O、N、S
惰性基:多种矿物质、灰分
Qy 1.碳(C):主要的燃烧成分,约占50-95%, dw 33704 kJ/kg。纯碳燃点高,燃烧缓
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锅炉原理---第2章燃料及燃料燃烧计算

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00:56:36
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工业分析proximate analysis
• • • • • • • 工业分析成分: 水分(Moisture) 挥发分(Volatile) 固定碳(Fixed Carbon) 灰分(Ash) 分析标准:GB/T 212-2008煤的工业分析方法 工业分析简单易测,用于实际锅炉运行
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C+H+O+N+S+A+M=100%
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空气干燥基:
以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准,用下标“ad” (air dry basis)来表 示。(原分析基,如Cf) Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%
• 分析标准:GB/T476-2001 煤的元素分析方法
• 元素分析成分测量麻烦,用于锅炉设计计算
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碳是燃料中的主要可燃元素,一般占燃料成分的 20%~70% 。 1kg 纯碳完全燃烧生成 CO2 ,放热 32866kJ , 1kg 纯碳不完全 燃烧时生成CO,仅放热9270kJ。 煤中氢的含量为2%~6%,氢的发热量很高,1kg氢的低位发 热量为120370kJ。 氧和氮是不可燃成分。氮在高温下形成氮氧化物(NOx), 造成大气污染。 煤中硫含量一般在1%~5%。 1kg硫燃烧后生成9050kJ热量。 硫燃烧生成SO2对人体有害,大气中SO2会氧化成SO3并最终 形成酸雨,酸雨对工业、农业都有十分不利的影响。硫含 量增多,会造成锅炉高、低温受热面烟气侧的腐蚀和堵灰。 灰分和水分的影响下面讨论
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工业分析proximate analysis
• • • • • • • 工业分析成分: 水分(Moisture) 挥发分(Volatile) 固定碳(Fixed Carbon) 灰分(Ash) 分析标准:GB/T 212-2008煤的工业分析方法 工业分析简单易测,用于实际锅炉运行
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C+H+O+N+S+A+M=100%
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空气干燥基:
以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准,用下标“ad” (air dry basis)来表 示。(原分析基,如Cf) Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%
• 分析标准:GB/T476-2001 煤的元素分析方法
• 元素分析成分测量麻烦,用于锅炉设计计算
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碳是燃料中的主要可燃元素,一般占燃料成分的 20%~70% 。 1kg 纯碳完全燃烧生成 CO2 ,放热 32866kJ , 1kg 纯碳不完全 燃烧时生成CO,仅放热9270kJ。 煤中氢的含量为2%~6%,氢的发热量很高,1kg氢的低位发 热量为120370kJ。 氧和氮是不可燃成分。氮在高温下形成氮氧化物(NOx), 造成大气污染。 煤中硫含量一般在1%~5%。 1kg硫燃烧后生成9050kJ热量。 硫燃烧生成SO2对人体有害,大气中SO2会氧化成SO3并最终 形成酸雨,酸雨对工业、农业都有十分不利的影响。硫含 量增多,会造成锅炉高、低温受热面烟气侧的腐蚀和堵灰。 灰分和水分的影响下面讨论
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• (4)一氧化碳 无色无臭,是一种毒性很大的气体, 空气中含有0.06%时有害于人体,含0.2%时使人失去 知觉,含0.4%时致人死亡。空气中允许的一氧化碳浓 度为0.02g/m3。 • (5)乙烯 无色气体,具有窒息性的乙醚气味,有麻 醉作用,浓度达到0.1%时对人体有害。 • (6)硫化氢 无色气体,具有浓厚的腐蛋气味,易着 火,毒性大,空气中含有0.04 %时有害于人体,0.10 %时可致人死亡,大气中允许的硫化氢浓度为0.0l g/m3。
木柴,泥 木炭,焦炭,泥煤砖,煤矸石, 煤,烟煤, 甘蔗渣,可燃垃圾等 石煤,油 页岩
煤的分类
• (1)煤的技术型分类
• 采用表征煤化程度的主要参数干燥无灰基挥发 分作为分类指标的。按挥发分含量,煤可分为 三大类,褐煤、烟煤和无烟煤。凡≤l0%的煤 为无烟煤,>10%的煤为烟煤,>37%的煤为褐煤。
– 煤中硫含量为可燃成分的0.1~8.0%(南方地 区的劣质烟煤)。液体燃料以元素硫、硫化 氢存在。气体燃料中硫含量很少,主要是 H2S。 – 1Kg硫完全燃烧产生9050KJ热量,生成 SO2、SO3 – SO2、SO3与烟气中水蒸汽化合生成亚硫酸 和硫酸,会造成锅炉尾部受热面的腐蚀。 SO2、SO3会对人体和动植物带来危害。森 林酸雨。
一、燃料的元素分析成分
• 1.碳C(Cadafbon) 燃料的主要可燃元素, 约占可燃成分总量的50~95%
–
– –
–
–
1kg碳完全燃烧产生32866kJ的热量,是决定煤发 热量的主要元素 含碳量与煤形成的年代有关,时间越长,含碳量越高。 无烟煤最高。 煤中的碳不是以单质形态存在的,而是与H、S、O、 N等组成高分子有机化合物。 碳元素属于难燃物质,含碳量越多的煤,如无烟煤, 着火点越高,不易点燃,需预热、引燃且燃烧时间长。 液体燃料含碳量变化范围小,碳构成有机化合物。气 体燃料中,碳构成各种烷烃和烯烃类。
1952年被毒雾笼罩的特拉法加广场
• 发生1952年伦敦烟雾事 件的直接原因是燃煤产 生的二氧化硫和粉尘污 染,燃煤产生的粉尘表 面会大量吸附水,成为 形成烟雾的凝聚核,这 样便形成了浓雾。另外 燃煤粉尘中含有三氧化 二铁成分,可以催化另 一种来自燃煤的污染物 二氧化硫氧化生成三氧 化硫,进而与吸附在粉 尘表面的水化合生成硫 酸雾滴。这些硫酸雾滴 吸入呼吸系统后会产生 强烈的刺激作用,使体 弱者发病甚至死亡。
• 煤、石油、天然气都是有机的炭化物或碳氢化合物与多种 矿物质的混合物。为化石燃料,是地壳内动植物遗体经过 漫长的地质年代,经历数百万年的化学、物理变化而形成, 非常宝贵。锅炉设计及运行人员必须了解锅炉燃料的特性, 才能保证锅炉运行的安全性和经济性。
燃料分类
类 别
天然燃料
人工燃料
气体燃 料
液体燃 料 固体燃 料
3. 氧O (Oxygen) 燃烧料中的不可燃成分
– 不可燃,助燃。由于氧占有一定的质量百分比,使单 位质量燃料的发热量减少。
– 一部分是以CO2、H2O等化合态存在,一部分是游离态
氧,可助燃。
– 煤中氧含量变化很大,随煤化程度的加深而减少。无 烟煤只有1~2%,泥煤最高可达可燃成分的35%。液体 和气体燃料氧含量很小,液体0.1~1.0%,气体0~1.2%。
–燃料的种类和特性与锅炉造型、运行操作以及锅炉工作 的安全性和经济性有着密切的关系。 –燃料的化学成分及含量,通常是通过元素分析法测定求 得,主要元素有:碳(C) 、氢(H)、氧(O)、氮(N)和硫 (S),还包括一定数量的灰分(A)和水分(M) –对于固体燃料,组成成分还可通过工业分析法测定,工 业分析成分有水分、挥发分(V)、固定碳(Cgd)和灰 分
• 煤的水分含量差别很大,一般随煤化成度的增高 而减少,低者仅为2~5%,高者可达50~60%(云 南昭通褐煤)液体燃料为1~3%,气体燃料中一般 含有很微量的水蒸气
• 煤中水分的危害
• 好处
– 降低可燃成分的比例,减少了煤的发热量 – 水分汽化吸收热量,降低炉膛温度,使燃料着火困 难,延长燃烧时间 – 由于水蒸气的存在,燃用高水分的煤时,烟气体积 增大,使烟气带走更多的热量,锅炉热效率降低 – 加剧尾部受热面的低温腐蚀和堵灰
2. 氢H (Hyddafogen) 燃料中的重要的可 燃成分
• 1Kg氢完全燃烧释放出120370kJ的热量,是燃料中单位 发热量最高的元素,且易着火,是燃料中最有利的元素。 • 煤中氢占可燃成分的2~6%,煤化程度越高,氢含量越 少。 • 液体燃料的氢含量较高,约占10~14%。 • 气体燃料中焦炉煤气中H的含量最高,天然气中H的含量 极少。 • 氢含量高的燃料,容易引起高温缺氧而析出碳黑,冒黑 烟,污染环境。
ar ar
100f和Ad、Mar, 求各收到基(应用基)成分。
20120308
第二节 固体燃烧
类 别
气体燃 料 液体燃 料
天然燃料
天然气 石油
人工燃料
高炉煤气,发生炉煤气,焦炉煤 气,液化石油气 汽油,煤油,柴油,沥青,焦油
固体燃 料
天然气
石油
高炉煤气,发生炉煤气,焦炉煤气, 液化石油气
汽油,煤油,柴油,沥青,焦油
木柴,泥煤,木炭,焦炭,泥煤砖,煤矸石,甘 烟煤,石煤,蔗渣,可燃垃圾等 油页岩
• 气体燃料是多种气体的混合体,可燃的组分有甲烷 (CH4)、乙烷(C2H6)、氢气(H2)、一氧化碳(CO)、乙烯 (C2H4)、硫化氢 (H2S)等。气体燃料中还可能含有不 可燃的气体成分,如二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、水分 (H2O)和少量的氧气(O2)等,不可燃组分占去一定 体积,使可燃组分的量减少、热值降低。 • (1)甲烷 无色气体,微有葱臭,易爆炸。 • (2)乙烷 无色无臭气体,易爆炸。 • (3)氢气 无色无臭气体,燃烧时具有较高的火焰传 播速度,极易爆炸。
• 夹杂在燃料中的不可燃的矿物质,也是燃料的主要 杂质 • 煤中灰分含量在10%直至大于50% • 灰分的危害
– 灰分越多,煤的发热量就降低,着火和燃烧都会发生困难 – 灰熔化后会造成裹碳,造成不完全燃烧损失 – 如果灰的熔点较低,炉排和炉内受热面上还能引起结渣, 破坏锅炉正常燃烧和恶化传热过程。 – 灰积沉在管束,影响通风,影响传热 – 灰随烟气流动冲刷受热面,会造成机械磨损 – 随烟气排入大气,污染环境 • 灰分的优点:对于层燃炉,灰分有保护炉排作用,灰分不应 小于10%。
C+H+O+N+S A M
=100%
• 这样按不同的“成分组合”计算出来的各成分 的质量百分数就会差别很大,这种根据燃料存 在的条件或根据需要而规定的“成分组合”就 称为基准。所用的基准不同,同一种煤的同一 成分的质量百分数不同。 • 常用的基准有以下四种:
• 收到基(应用基)
– 在炉前准备燃烧的燃料的各种成分质量百分数 – Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% – 其特点是,包括全部水分在内的上述7种组成成分 的质量百分数之和为100%。 – 收到基(应用基)成分是实际的应用成分,用于锅 炉的燃烧,传热、通风和热工试验的计算。
daf ar ar
100
Car = 100
100 Aar M ar
Cdaf 100
Cdaf
Car 100% 100 Aar M ar
Car =Cdaf
100 Aar M ar 100
干燥无灰基的其它成分都可用同样的方法换算到相应的收到基 成分,它们的换算系数也都是 100 A M
第二章
锅炉燃料
燃料——可以燃烧并能释放出热能加以利用 的物质 燃料不同,性质各异,燃烧方式和燃烧设备 不同。 • 本章要求: 了解锅炉燃料的分类、组成、特性及分析这 些特性在燃烧过程中所起的作用。 重点掌握各种分析基准间的换算关系
第一节 燃料的化学成分
• 燃料是提供热能的物质。锅炉用燃料可分为气体燃料、液 体燃料和固体燃料。如果按燃料获得的方法来分,又可分 为天然燃料和人工燃料。 •
二、燃料成分分析数据的 基准与换算
• 为了便于燃料的热工计算和燃烧机理分析,对燃料的各组 成成分可用相应的质量占总质量的百分数表示,各成分的 质量百分数之和为100%
• 由于燃料中的水分和灰分会随外界条件的变化而变化,如 随着开采、运输和贮存等条件的变化而变化,甚至随着气 候条件的变化而变化。为了使用或研究工作的需要,在计 算燃料各成分的质量百分数时,可将某种成分 (如水分或 灰分)不考虑在内。
– 硫的存在形态:
燃料中的有害
• 有机硫(与C、H、O等结合成复杂有机化合物) • 无机硫(硫铁矿硫(FeS2)和硫酸盐硫
(CaSO4.2H20 FeSO4.7H2O))
• 有机物硫和硫铁矿硫能参与燃烧,合称为可燃硫。 硫酸盐硫不能参与燃烧而转化为灰分,我国硫酸盐 硫含量很少,因此一般所说的全硫含量即为可燃硫 含量
4.氮N (Nitdafogen)燃料中的不可燃 成分
• 煤中氮含量仅为可燃成分的0.3~2.5%,液体燃料中
氮含量通常在0.2%以下。天然气中氮气含量较少, 高炉煤其中最多,高的可达55%左右。
• 在高温下燃烧时,形成氮氧化物NOx(NO、NO2),是
一种有害物质,也可能形成酸雨。
• 5.硫S (Sulphudaf) 元素
• (2)工业锅炉用煤的分类 根据煤的挥发分、 水分、灰分以及发热量的不同,工业锅炉用煤 可分为石煤及煤矸石、褐煤、无烟煤、贫煤和 烟煤5大类。其中无烟煤、烟煤和石煤又各自 再分为3个小类
– 对粉末状煤加水,可减少灰损失,漏煤损失,防止 产生火口。 – 水分蒸发后,在煤层中会形成孔隙,加大燃料和空 气接触面积,有利于燃烧完全。
• 燃料油中水分的危害
– 引起管道和设备的腐蚀 – 增加排烟热损失 – 不均匀的水分含量会导致炉内火焰脉动, 甚至熄火