[精编]华北电力大学锅炉原理复试资料

华北电力大学锅炉原理复试资料

《锅炉原理》备课笔记2

第二章燃料

§2-1锅炉用燃料

1．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。

2．三种状态的燃料：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。

3．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。

4．我们这个锅炉原理课程介绍的是燃煤锅炉。

§2-2煤的成分

一．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。

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。3．元素分析成分：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、灰分、水分。

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。

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。

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。

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。

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。

二．煤的成分常将各个成分用百分比表示。

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。

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。

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（）。

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。

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。三．煤中某些成分对锅炉工作的影响

1．硫分与氧气作用有一部分形成SO3，进而形成硫酸，腐蚀尾部受热面；在炉膛里形成H2S对水冷壁产生高温腐蚀；形成的SO2对环境造成危害；硫化铁很硬，造成严重的磨损。

2．灰分挡住氧气和可燃成分接触，影响着火；造成结渣、积灰、磨损；污染大气环境。

3．水分影响煤粉着火（使着火困难）；降低炉膛温度，增大未完全燃烧损失；排入大气，增加排烟损失；增加烟气体积，使吸风机电耗增加；增加烟气的水蒸气分额，增加烟气的腐蚀；原煤水分多，制粉系统工作困难；磨煤机出力下降；原煤仓容易堵塞、给煤机粘结等。

4．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℃。四．成分基准及其换算

1．受到基（以前的应用基）脚标符号是ar

2．空气干燥基（以前的分析基）脚标符号ad

3．干燥基（以前的干燥基）脚标符号d

4．干燥无灰基（以前的可燃基）脚标符号adf

5．换算方法

（1）以干燥基（还有干燥无灰基）为基础写出分式的分子和分母。

（2）分析变化的大和小，确定分子和分母。

§2-3燃料的某些特性

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。

2．发热量分高位发热量和低位发热量，两者的区别是燃烧产物中全部水分凝结成水放出的汽化潜热。高位发热量包括；低位发热量不包括，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。两者的换算公式为（2-5）。

3．一般的发热量用氧弹测热仪的测量数据，如果没有测量数据，可以用下面的公式

（2-6）

在应用这个高位发热量公式的时候，还要通过换算关系把数值换算成低位发热量的数据。这是一个经验公式，不是准确的公式，误差不大。

4．煤的元素分析成分有各种基准基，所以发热量也有各个基准基的发热量，换算公式在P12～P13。