第二章燃料

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漏风系数：各部件所处烟道内漏入的空气量与 理论燃烧空气量的比值。用 Δα表示。
理论烟气量：燃料在供给理论空气量的情况下 完全燃烧后所产生的烟气量
2. 分析基: 上标符号“f” 以实验条件（20度，60%）进行风干后的燃料 作为分析基准，分析所得的组成成分的质量百 分数含量。 Cf+Hf+Of+Nf+Sf+Af+Wf=100%
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3. 干燥基: 上标符号“g” 以除去全部水分的干燥燃料作为分析基准， 分析所得的组成成分的质量百分数含量。 Cg+Hg+Og+Ng+Sg+Ag=100%
5．为什么在定义中只有碳（C）、氢（H）、 氧（O）、氮（N）、硫（S）五种成分。因为 这个五种成分和燃烧有关。其余的灰分和水分 和燃烧无关（不参与燃烧）。但是灰分和水分 是煤里面都有的，也占一定的百分比，因此元 素分析成分包括七种成分。
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工业分析的定义：分析煤粉中的灰分、水分、 挥发分和固定碳的分析。
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4．氮 煤中的氮的含量不多，只有0.5～2.0%。在 燃烧的时候有很少一部分与氧化合成氧化氮。 9
5．硫 煤中的硫有三种形态存在：有机硫、黄铁矿硫 （FeS2）和硫酸盐硫（CaSO4、MgSO4、FeSO4等）。 一般来说，硫酸盐是灰分，不参与燃烧。
6．水分 把煤样在102～105℃条件下干燥带恒重，失 去的就是水分。一般地质年代增加，水分减少。还和 运输、贮藏的方法有关。两个概念：内在水分（固有 水分、分析水分）和外在水分（外部水分）。长期放 在阴凉的地方，使水分的逸出和水分的吸收平衡时的 水分叫内在水分。用自然干燥法失去的水分为外在水 分。两部分之和叫全水分。
灰熔点低，受热面容易结渣，燃烧恶化。
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2.3 煤的分类
一．煤的分类方法
可以按照很多指标进行分类，分完大类再细分。
1. 通常把煤分成三个阶段：褐煤、烟煤和无烟煤。 2. 在无烟煤中根据挥发分的多少，分为: 1号（6.5～10%),2号(3.5～6.5%)和3号(<3.5%)。 3. 在烟煤中根据挥发分和粘结指数分类。分为:
贫煤、瘦煤、焦煤、亚焦煤、弱焦煤、不粘煤、 肥煤、肥气煤、气煤和长焰煤。
4. 褐煤用目视透光率来表征年轻煤的煤化程度的 比较好的指标。
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二．几种主要动力煤的特点
1．无烟煤有光泽、机械强度高、焦结性差、含 碳高、发热量高、难点燃、燃尽困难。
2．贫煤是变质程度最高的烟煤、介于无烟煤和 烟煤之间、挥发分少、燃烧接近无烟煤。
气体燃料
气体燃料是比较理想的燃料。气体燃料包括天 然气与人造煤气两种类型。气体燃料是由多种 可燃与不可燃气体组成的混合气体，除少数低 热值人造煤气外，其绝大部分为可燃气体成分。 天然气产生于气田或油田，是发热量很高的优 质燃料。
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2.1 燃料的化学成分
元素分析和工业分析
元素分析定义：元素分析一般指分析燃料中的碳 （C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S） 五种元素。这个方法、这个结果叫元素分析。
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三. 焦结性 煤在隔绝空气加热时，水分蒸发、挥发分
析出后的固体残余物是焦炭。 煤种不同，焦炭的物理性质、外观也各不相
同，有粉末状或焦块等。 焦炭的不同结焦性状，称为煤的焦结性。
不粘性和强粘接的煤，不易燃烧。 四. 灰熔点 当焦炭中的可燃物-固定碳燃烧完后，残留下来 的就是煤的灰分。 灰分的熔融性，是煤的灰熔点。
4．过量空气系数的定义：实际供给的空气量与 理论空气量的比值。
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5．最佳过量空气系数的定义：不完全燃烧热损 失最小，燃烧效率最高的过量空气系数。
6．漏风系数的定义：漏入的空气量与理论空气 量的比值。排烟的过量空气系数等于炉膛出口 的过量空气系数加上烟道漏风系数之和。
7．漏风的害处，炉膛漏风使得炉膛温度降低， 增加机械未完全燃烧损失、增加烟气流量；烟 道漏风，影响受热面的传热、排烟温度升高 （具体要看什么地方漏风：离炉膛出口近的地 方漏风往往使得排烟温度升高；远离炉膛出口 的地方漏风使得排烟温度降低）；排烟温度升 高和排烟体积增大都增加排烟损失，增加风机 电耗。
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1. 固体燃料及液体燃料的燃烧计算方法是： 根据燃料中的可燃成分碳、氢、硫的完全燃 烧化学反应式，计算出理论空气量及理论烟 气量，再考虑过量空气的存在，计算出实际 所需要空气量，以及实际产生的烟气量。
2. 气体燃料燃烧计算的方法是： 先找出气体燃料中各种碳氢化合物的反应通 式，然后按他们各自的化学反应式分别确定 各种气体完全燃烧所需的空气量和产生的烟 气量，即可计算出单位容积气体燃料完全燃 烧时所需的空气量与产生的烟气量。
1．为什么要用元素分析：现有的分析方法中不能 直接分析煤中有机物的各种化合物，很多物质在分 析的过程中分解。所以一般用煤的元素分析表示煤 的有机物特性。
2．为什么不是完全彻底的元素分析？有一些化合 物在煤的燃烧前后没有改变，就是他们不参与燃烧。 分析他们的元素组成对于锅炉燃烧没用。这里指的 就是煤的水分和煤的灰分。
4．发电厂每天都要对煤进行工业分析，让运 行人员掌握煤种的变化情况，有利于锅炉运行。
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一.燃料的元素分析成分 (常将各个成分用
百分比示)
1．碳 是煤的各个成分中含量最多的元素，有的高 达90%，最少也有50%。是煤的发热量的主要来源。 其中一部分与其他元素化合，其余是单质状态，称 为固定碳。固定碳多了不容易着火。所以含碳多的 煤不好着火。
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燃烧所需空气量
理论空气量：1kg燃料完全燃烧时所需的最小空 气量。
实际空气量 = 理论空气量 + 过量空气量 过量空气量：在锅炉的实际运行中，由于现有 的燃烧设备难于保证燃料和空气的彻底混合， 因此，为使燃料尽可能的完全燃烧，必须多供 给一些空气，称为过量空气量。
过量空气系数：实际空气量与理论空气量的比 值，用α或β表示。
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2.5 燃料的燃烧计算
1. 燃烧计算的任务 确定燃料燃烧所需要的空气量、燃烧产 物烟气量、以及他们的热焓。
2. 燃烧计算的基本方法 在计算时，把空气和烟气均看作理想气 体，即每千摩尔气体在标准状况下其容 积为22.4标准立方米，以此原则计算空气 量和烟气量。
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4. 可燃基: 上标符号“r” 以除去全部水分和灰分的燃料作为分析基准 分析所得的其它组成成分的质量百分数含量。 Cr+Hr+Or+Nr+Sr=100%
5. 换算关系 见书13页
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2.2 煤的燃烧特性
一．发热量 1. 发热量的定义：单位质量或容积的燃料完全 燃烧时所放出的热量。单位是KJ/kg 2. 发热量分高位发热量和低位发热量，两者的
3．烟煤挥发分多、水分和灰分少、发热量高容 易着火和燃尽。
4．褐煤外表呈褐色，似木质、挥发分高、好着 火、发热量低。
5. 在两种煤的分界处，有的烟煤的挥发分比有 的贫煤低，但是是烟煤。同时有的贫煤挥发分 比有的烟煤高，但是是贫煤。这是因为这个贫 煤的着火性质（着火和燃尽）是贫煤的，这个 烟煤的着火性质（着火和燃尽）是烟煤的。
一. 燃烧所需空气量和过量空气系数
1 ． 理 论 空 气 量 定 义 ： 1 kg 应 用 基 燃 料 完 全 燃 烧
而又没有剩余氧存在，此时所需的空气量称为 理论空气量。
2．标准状态：0℃、一个物理大气压。在标准状 态下，1kmol气体的容积为22.41Nm3。
3．1kg固体或液体燃料完全燃烧所需的理论空气 量为：公式 2-18
人造燃料 木炭 焦炭 粉煤 型煤等 汽油 煤油 柴油 重油 渣油 煤焦油等 煤气 石油裂化气等
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液体燃料
目前，液体燃料均取自石油，是石油炼制而得 的各种产品。锅炉燃用的主要是重油，轻柴油 则作为锅炉点火时的用油。
石油炼制的基本方法是直接蒸馏法，即根据石 油中各种成分沸点不同，利用分馏原理得到不 同的产品。
第二章燃料
电厂是消耗燃料的大户，越发达的国家电厂 消耗的燃料越多。
三种状态的燃料：固体、液体、气体。我国 煤是主要燃料，占总燃料发热量的90%，其 他的燃料很少。石油不到10%，天然气不到 10%（石油和天然气之和为10%左右）。而美 国的石油和天然气之和高达50%，比我国的 条件好。
我国电站锅炉利用燃料的原则：电站锅炉尽 量利用比较差的燃料，把好燃料让给其他的 部门，因为电站对燃料的燃烧研究最好。
我们这个锅炉原理课程介绍的是燃煤锅炉。
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燃料的定义
燃料是一种由有机可燃质，不可燃无机 矿物成分和水分等物质组成的复杂混合 物，在燃烧过程中，能够产生大量的热 能。
燃料的分类
按其物态，燃料可分为固体，液体，气体 三大类。
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天然矿物燃料 固体燃料 煤 油页岩 液体燃料 石油 气体燃料 天然气
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3．元素分析成分：碳（C）、氢（H）、氧（O）、 氮（N）、硫（S）、灰分、水分。
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Hale Waihona Puke Baidu
4．元素分析方法的简单介绍。有这个方面的 国家标准，可以查阅。简单说来就是把煤制成 煤样（磨成煤粉），在炉子里加热。先失去的 是水分。紧接着燃烧煤粉。分析燃烧产物可以 知道煤粉的元素分析成分。最后剩下的是灰分。
为排烟温度比较高（110～160℃），烟 气中的水蒸气通常不会凝结成水。
两者的应用基换算公式为： Qgwy=Qdwy+2512（9Hy/100+Wy/100)
= Qdwy+226Hy+25Wy
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二. 挥发分
定义：在隔绝空气的条件下加热850±20℃， 使得煤粉中的有机物分解而析出，称为挥发分。 主要成分：各种碳氢化合物、氢、一氧化碳、 硫化氢等可燃气体；少量的氧气、二氧化碳、 氮气等不可燃气体。释放挥发分的温度：煤化 程度比较低的煤，<200℃；煤化程度比较高的 煤，400℃左右。挥发分的含量：无烟煤2～ 10%；褐煤37～60%；挥发分多着火容易；挥发 分少着火困难。对着火温度的影响：褐煤 370℃；无烟煤700℃。
区别是燃烧产物中全部水分凝结成水放出的
汽化潜热。
高位发热量:1kg燃料完全燃烧后所放出的热量， 包括生成的水蒸气的汽化潜热，即水蒸气全部 凝结为水。
低位发热量： 1kg燃料完全燃烧后所放出的不包 括汽化潜热的热量。
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高位发热量包括汽化潜热； 低位发热量不包括汽化潜热，因而高位发
热量数值大一些。 低位发热量在热平衡中应用（我国），因
2．氢 大部分含量在3～6%的范围内。一部分和氧 结合成水；另一部分在有机物中，我们在元素分析 中的氢就是这一部分。在加热的时候形成氢气或各 种碳氢化合物，容易着火和燃烧。氢的发热量很高。
3．氧 一部分和氢化合成水，不能燃烧；另一部分 和碳化合成碳氢化合物，可以燃烧。含量差距很大， 最高达40%。随着煤化程度的提高，含量降低。
7．灰分 把煤样加热到800±25℃，灼烧二小时，余 下的就是灰分。最少为10%，最多可以达到50%以上。 灰分由多种元素组成，和开采方法、运输、贮存方法 有关。
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二 燃料成分分析数据的基准与换算
1. 应用基: 上标符号是“y” 以应用燃料取样，以其质量作为100%计算其 各组成成分的质量百分数含量。 Cy+Hy+Oy+Ny+Sy+Ay+Wy=100%
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3. 混合燃料的计算方法是： 若固体及固体燃料混合，或固体与液体燃 料混烧时均可按各自所占的质量百分比， 折算出各种成分的含量，作为一种新的燃 料进行燃烧计算；
若气体与气体燃料混烧，则可按各自所 占的摩尔容积百分数，折算出各种气体成 分的含量,作为一种型的气体燃料进行燃烧 计算。
1．为什么发电厂要用煤的工业分析。元素分 析比较复杂，一般发电厂不能做。而煤又要进 行快速分析，以指导运行。所以用比较简单的 工业分析。
2．工业分析成分：灰分、水分、挥发分和固 定碳。
3．工业分析简单介绍：和元素分析近似，也 借助于燃烧。把煤样加热，先失去水分，然后 隔绝空气继续加热，再失去的是挥发分。剩下 的是焦碳（固定碳和灰分之和）。把焦碳燃烧， 失去的是固定碳，余下的是灰分。