燃料及燃料燃烧计算
冶金热工基础燃料燃烧及计算
24
第四章 燃料及燃烧计算
无焰燃烧：煤气与空气在进入热设备前预先进行了 充分混合，所以燃烧速度快，火焰很短 甚至看不到火焰。
特点：燃烧空间旳热强度高；火焰短，炉内温度 分布不均匀。
4.2.2 液体燃料旳燃烧
燃烧过程：油旳雾化、油雾与空气旳混合、混合物旳 预热分解、着火燃烧、完毕燃烧反应。 关键性阶段，影响燃烧速度。
燃烧产物温度 冷却到燃烧反应物旳初始温度(20℃） 燃烧产物中旳水蒸气 冷凝为0℃旳水
试验室内鉴定燃料旳指标 （2）低发烧量QDw
燃烧产物温度 冷却到20℃旳蒸气状态
工程上，燃料旳发烧量是指QDw
16
第四章 燃料及燃料计算
20℃旳水蒸气 20℃旳水 0℃旳水
QGw y QDw y 2517 kJ/kg(水)
干空气： (O2 ) 21% (N2 ) 79%
(N 2 ) 3.762 (O2 )
(空气) 4.762 (O2 )
湿空气：水分含量按空气温度下旳饱和水蒸汽含量 计算。
（5）完全燃烧条件 根据：燃烧旳化学反应方程式。 已知：（1）燃料旳种类和构成（湿成份、 供用成份）
28
第四章 燃料及燃烧计算
泥煤 褐煤 烟煤（0.929-1.072） 无烟煤(1.115-1.143) 焦炭 0.908-0.936 高炉炼铁 煤粉：高炉喷吹
20
第四章 燃料及燃料计算
作业
P226 4-2
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21
第四章 燃料及燃烧计算
第二讲：
燃烧计算
一、本课旳基本要求
1．掌握气体燃料燃烧过程旳三个阶段及关键性 阶段，有焰燃烧、无焰燃烧旳特点。
块煤： 层状燃烧 粉煤：悬浮燃烧
燃料及燃烧2 燃烧计算及燃烧理论
Va0 VO0 2
100 8.9Car 26.7 H ar 3.3( Sar Oar )(Nm3 / kg) 21
洛阳理工学院
材料工程基础
②气体燃料
院系：材料科学与工程系
教师：罗伟
可燃组成有CO2、 CO、H2、CH4、CmHn、H2S、H2O、N2、O2(体积百 分含量）
0 百分含量，VO 和 VO0分别为生成RO2和H2O的需氧量（ /m3） 2 2
0 0 (VO2 RO2 VO2 H 2 O ) O2
V
0 O2
RO2 V H 2 O
0 O2
令k
0 0 VO2 RO2 VO2 H 2O
RO2
K：单位燃料燃烧时的理论需氧量 与该烟气中RO2百分含量的比值。 组成变动不大的同种燃料的k值近 似为常数。列于表。
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材料工程基础
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第三节
燃烧计算
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材料工程基础
院系：材料科学与工程系
教师：罗伟
在设计窑炉时（设计计算） 1、已知燃料的组成及燃烧条件， 2、需计算单位质量（或体积）燃料燃烧所需的空气量、烟气 生成量、烟气组成及燃烧温度 3、以确定空气管道、烟道、烟囱及燃烧室的尺寸，选择风机 型号。
CO2=
VCO2 0 V
0
×100（%）
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② 气体燃料
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可燃组成有CO2、CO、H2、CH4、CmHn、H2S、H2O、N2、O2(体积百 分含量）
CO + 1/2O2 → CO2 CO2 H2 + 1/2O2 → H2O CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O CmHn +(m+n/4)O2→ m CO2 + n/2 H2O 1Nm3 H2生成 1 Nm3 HO2 …… ...... 1Nm3 CO 生成 1 Nm3
燃料及燃烧
理论燃烧产物量
（二）实际空气需求量和实际燃烧产物量的计算 实际空气需要量 实际燃烧产物量 （三）燃烧产物成分和密度的计算 1.燃烧产物成分 用
烟煤 ：烟煤比褐煤炭化更完全，水分和挥发分进一步减少，固体碳 增加。低发热量较高；一般都在23000~29300千焦/千克。 作冶金炉燃料时，主要考虑的指标是：挥发分和发热量；灰分 含量及其熔点；含硫量；煤的粒度大小。 分类：长焰煤、气煤、肥煤、结焦煤、瘦煤。 无烟煤 ：无烟煤是炭化程度最完全的煤，其中挥发分很少。无烟煤 挥发分少，燃烧时火焰很短，故在冶金生产中很少使用。焦炭缺乏 时，可用无烟煤暂代。
②氢（H）： H 2 1 O2 H 2O(汽) 119915( KJ / Kg )
③氧（O）：有害元素 ④氮（N）：惰性物质
1 C O2 CO 10258( KJ / Kg ) 2
2
⑤硫（S）：有害杂质。S
O2 SO2 409930 KJ
存在形式：有机硫，黄铁矿硫硫酸盐 ⑥水分（W）：有害成分。水分来源：外部水、吸附水、结晶水。 ⑦灰分（A）：
2.焦炭 要求：①化学成分 ②机械强度
③块度
④灰分 ⑤反应能力 3.粉煤 将块煤或碎煤磨至0.05~0.07毫米的粒度称为粉煤。
任务2 燃烧计算
一 概述 1.完全燃烧与不完全燃烧 燃料中的可燃物全部与氧发生充分的化学反应，生成不能 燃烧的产物，叫完全燃烧。 燃料的不完全燃烧存在两种情况： ①化学性不完全燃烧：燃烧时燃料中的可燃物质没有得到足 够的氧，或者与氧接触不良，因而燃烧产物中还含有一部分 能燃烧的可燃物被排走，这种现象叫化学不完全燃烧。 ②机械不完全燃烧：燃料中的部分可燃成分未参加燃烧反应 就损失掉的那部分。如灰渣裹走的煤，炉栅漏下的煤，管道 漏掉的重油或煤气。
燃料完全燃烧放出热量的计算公式
燃料完全燃烧放出热量的计算公式燃料完全燃烧时会放出热量，这是由于化学反应中的能量转化而产生的。
燃料的完全燃烧是指在充足的氧气存在下，燃料与氧气发生化学反应，生成二氧化碳和水，同时释放出大量的热量。
燃料的完全燃烧是一种放热反应，其热量的计算可以通过以下公式进行：燃料完全燃烧释放的热量 = （燃料质量）×（燃料的燃烧热）其中，燃料质量是指燃烧过程中所使用的燃料的质量，单位通常为克或千克；燃料的燃烧热是指单位质量燃料在完全燃烧时所释放出的热量，单位通常为焦耳/克或焦耳/千克。
燃料的燃烧热是一个物质的性质，不同的燃料具有不同的燃烧热。
常见的燃料如煤、石油、天然气等都具有指定的燃烧热。
例如，煤炭的燃烧热通常为25-35兆焦耳/千克，石油的燃烧热为40-45兆焦耳/千克，天然气的燃烧热为35-45兆焦耳/千克。
在应用这个公式计算燃料完全燃烧释放的热量时，需要确定燃料质量和燃料的燃烧热。
首先，需要准确测量燃料的质量，可以使用天平等工具进行测量。
其次，需要查找相应燃料的燃烧热数值，可以通过参考相关文献、手册或者燃料供应商提供的信息来获取。
以煤炭为例，假设燃料质量为1千克，煤炭的燃烧热为30兆焦耳/千克，那么根据上述公式，燃料完全燃烧释放的热量为（1千克）×（30兆焦耳/千克）= 30兆焦耳。
对于不同的燃料，可以通过相应的燃烧热数值和燃料质量来计算燃料完全燃烧释放的热量。
这个计算结果对于工业生产、能源利用等方面具有重要的意义。
准确计算燃料的燃烧热量有助于合理安排燃料的使用和节约能源。
燃料的完全燃烧是一种高效的能量转化过程，通过将化学能转化为热能，可以应用于各个领域，如发电、供暖、烹饪等。
然而，在实际燃烧过程中，由于各种因素的影响，如不完全燃烧、热损失等，燃料的实际燃烧效率通常低于理论值。
因此，在实际应用中，需要进一步考虑这些因素，并进行相应的修正。
燃料完全燃烧放出热量的计算公式为（燃料质量）×（燃料的燃烧热），这个公式可以用于计算燃料完全燃烧释放的热量。
燃料燃烧计算
第三章 燃料及燃烧过程3-2 燃料燃烧计算一、燃料燃烧计算的内容及目的（一）计算内容：①空气需要量 ②烟气生成量 ③烟气成分 ④燃烧温度 （二）目的：通过对以上内容的计算，以便正确地进行窑炉的设计和对运行中的窑炉进行正确的调节。
二、燃烧计算的基本概念 （一）完全燃烧与不完全燃烧。
1、完全燃烧：燃料中可燃成分与完全化合，生成不可再燃烧的产物。
2、不完全燃烧：化学不完全燃烧：产物存在气态可燃物。
物理不完全燃烧：产物中存在固态可燃物。
（二）过剩空气系数 1、过剩空气系数的概念а=V a /V 0a2、影响过剩空气系数的因素：1）燃料种类：气、液、固体燃料，а值不同； 2）燃料加工状态：煤的细度、燃油的雾化粘度。
3）燃烧设备的构造及操作方法。
3、火焰的气氛：①氧化焰：а>1，燃烧产物中有过剩氧气。
②中性焰：а=1③还原焰：а<1，燃烧产物中含还原性气体（CO 、H 2）三、空气需要量、烟气生成量及烟气成分、密度的计算（一）固体、液体燃料：基准：计算时，一般以1kg 或100kg 燃料为基准，求其燃烧时空气需要量、烟气生成量。
方法：按燃烧反映方程式，算得氧气需要量及燃烧产量，然后相加，即可得空气需要量与烟气生成量。
1、理论空气量计算： 1）理论需氧量： V 0O2=12ar C +4ar H +32ar S －32ar O(Nm 3/kgr)2）理论空气量：V 0a =1004.22（12ar C +4ar H +32ar S －32ar O ）21100=0.089C ar +0.267H ar +0.033(S ar -O ar ) (Nm 3/kgr)2、实际空气量计算： V a =а×V o a3、理论烟气生成量的计算：V 0L =V CO2+V H2O +V SO2+V N2=1004.22 (12ar C +2ar H +18ar M +32ar S +28arN )×V o a +0.79V o a =0.01865C ar +0.112H ar +0.01243M ar +0.0068S ar +0.008N ar +0.79V o a4、实际烟气生成量的计算： 1）а>1时，V L = V 0L +(а-1)×V o a2）а<1时，在工程上进上近似认为其燃烧产物中只含有CO 一种可燃气体。
燃料燃烧计算
实际需要干空气量V 当实际空气量大于理论空气量时，V =αV 当实际空气量小于理论空气量时，V =α V
考虑空气中含有水分，湿空气量V = V + V = (1 + 0.00161d)αV
N
G N × 22.4 100
V =( ×V −
)×
100
100 × 28 79
参考文献 [3]
参考文献 [38]
努力降低熟料热耗和减少余热量为前提，然后再提高吨熟料发电量。
W ω=
M
（5 − 8）
式中 ω—单位时间段（如日、月、年）熟料余热发电量，kW•h/t ；
W—同一统计时间段水泥窑余热发电量，kW•h；
M—同一统计时间段水泥窑熟料产量，t。
（4）余热发电效率
余热发电效率 η 是指单位质量熟料产量下，余热利用系统吸收的热量转化
烟气平均比热容c /[kJ/（m ∙ ℃）] 0.372 0.376 0.380 0.383 0.387 0.389 0.392 0.395 0.398
注：窑尾废气中氧含量控制在 2%~3%为宜。
（3）单位熟料发电量
吨熟料发电量指余热发电系统的发电量与对应时间段熟料产量的比值。在评
价该指标时，要从企业生产目标主题和经济角度考虑，要求首先保证窑生产正常，
项目
计算式 理论烟气生成量
V = 0.0187C + 0.112H + 0.0124M + 0.007S + 0.008N + 0.79V + 0.21（α − 1）V 按燃料元素分析
V = 0.0889C + 0.3227H + 0.0124M + 0.333S + 0.008N + 0.0263O
第二章 燃料及燃料燃烧计算
(二）各类煤质的燃烧特性
烟煤 含碳量较无烟煤低 40％～70％； 挥发分含量较多 20％～40％，易点燃，燃烧快，火焰长； 氢含量较高 发热量较高。 褐煤
碳化程度低，含碳量低 约为40～50%，
水分及灰分很高 发热量低； 挥发分含量高 约40～50%，甚至60%，挥发分的析出温度 低，着火及燃烧均较容易。
热量。
约占2％～6％。 多以碳氢化合物的形式存在。
3、氧（O）和氮（N）
不可燃元素。 氧含量变化很大，少的约占1％～2％，多的占40％ 氮的含量约占0.5％～2.5％。
5
一、煤的成分及分析基准
4、硫（S）
有害成分，约占2％，个别高达8％～10％。 存在形式：
① 有机硫（与C、H、O等结合成复杂的有机物）
第二章 燃料及燃料燃烧计算
燃料的成分及其主要特性 燃料燃烧计算 烟气分析方法 空气和烟气焓的计算
1
§2.1 燃料的成分及其主要特性
燃料:
核燃料 有机燃料 固体燃料（煤、木料、油页岩等）
有机燃料 :
液体燃料（石油及其产品） 气体燃料（天然气、高炉煤气、焦炉煤气等）
电厂锅炉以煤为主要燃料，并尽量利用水分和灰分含
Q Q 226 H d , n, et p d , gr d
干燥基 高位发热量与低位发热量之间的换算： 干燥无灰基 高位发热量与低位发热量之间的换算： Q Q 226 H daf , net , p daf , gr daf
18
（一）煤的发热量
高位发热量(Qgr) 各基准间的换算采用表2-1换算系数
为反映煤的燃烧特性，电厂煤粉锅炉用煤还以VAMST及Q法 分类
28
(二）各类煤质的燃烧特性
热工基础教案第4章：燃料及燃烧计算
第二部分：热工计算(4-6章)第一次课课题： 4. 燃料及燃烧计算§4.1燃料的通性一、本课的基本要求：1.掌握燃料的化学组成及各种成分之间的相互转换。
2.燃料发热量的计算。
3.标准燃料的概念。
二、本课的重点、难点：1. 重点：燃料的化学组成。
2. 难点:：燃料成分之间的相互转换。
三、作业：第4章燃料及燃烧计算1.燃料的定义：凡是在燃烧时(剧烈地氧化)能够放出大量的热，并且此热量能有效地被利用在工业或其他方面的物质称为燃料。
. 所谓有效地利用是指利用这些热源在技术上是可能的在经济上是合理的。
2.对燃料的要求：(1)在当今技术条件下，单位质量(体积)燃料燃烧时所放出的热可以有效地利用。
(2)燃烧生成物是气体状态，燃烧后的热量绝大部分含欲其气体生成物之中，而且可以在放热地点以外利用生成物中所含的热量。
(3)燃烧产物的性质时熔炼(加热)设备不起破坏作用，无毒、无腐蚀作用。
(4)燃烧过程易于控制。
(5)有足够多的蕴藏量，便于开采。
§4.1 燃料的通性一、燃料的化学组成1.固(液)体燃料的化学组成(1)固(液)体燃料的基本组成固液体燃料的基本组成有C、H、O、N、S、W(水分)及A(灰分)，其中C、H、S 能燃烧放热构成可燃成分，但S燃烧后生成的而氧化硫为有毒气体。
所以视硫为有害成分；氧和氮的存在相对降低了可燃成分的含量，属于有害物质；水分(W)的存在不仅相对降低了可燃成分含量，而且水分在蒸发时要吸收大量的热，所以视水为有害物质；灰分的存在不仅降低了可燃成分的含量，而且影响燃烧过程的进行，在燃烧过程中易溶结成块，阻碍通讯，造成燃料浪费和增加排灰的困难。
(2)固(液)体燃料的成分分析固(液)体燃料的成分分析方法有元素分析法和工业分析法两种。
元素分析法是确定燃料中C、H、O、N、S的重量百分含量,它不能说明燃料由那些化合物组成及这些化合物的形式。
只能进行燃料的近似评价,但元素分析法的结果是燃料计算的重要原始数据。
第2章 燃料及燃烧计算=长沙理工大学锅炉原理
煤的可磨性系数与磨损指数
煤的可磨性系数：
国际标准：哈德格罗夫法（Hardgrove法），测定哈氏可磨性指数HGI
煤的磨损性指数 表示磨损的轻重程度；旋转磨损试验仪；冲刷式磨损试验仪：Ke＝E/At
Page 14
Principles of Boiler
2013-8-2
长沙理工大学能动学院
煤的分类
我国动力煤的分类（分类依据: Vadf）
氧)可通过燃料中可燃元素（C、H、S）的燃烧化学反应方程式求得
V 0 1 (1.866 C a r 5.56 H a r 0.7 S a r - 0.7 O a r ) 0.21 100 100 100 100
0.0889(Car 0.375Sar ) 0.265H ar 0.333Oar
0 O Vy0 VRO2 VN2 VH 2O
(Car 0.375Sar ) N 0.8 ar 0.79V 0 100 100 H ar M ar 11.1 1.24 0.0161V 0 , Nm3 / kg 100 100 1.866
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长沙理工大学能动学院
煤的类型
无烟煤
碳化程度高，含碳量很高，达95%，杂质很少，发热量很高,约 为25000～32500 kJ/kg；
挥发份很少，小于10%，Vdaf析出的温度较高（可达400℃），着 火和燃尽均较困难,储存时不易自燃 褐煤 碳化程度低，含碳量低，约为40～50%，水分及灰分很高，发热 量低, 约10000～21000 kJ/kg； 挥发分含量高，约40～50%，甚至60%，挥发分的析出温度低 （＜200℃），着火及燃烧均较容易
节能基础知识--燃料与燃烧
（四）煤的分类
煤一般可以分为无烟煤、烟煤、贫煤、褐煤、石煤与煤矸石。见表 ! * %。
表!*% 特性 煤种 石 煤 褐 矸 煤 石 煤 !类 无烟煤 "类 #类 贫 煤 !类 烟 煤 "类 #类
注：!+,-. 6 %&!787+9
工业用煤分类表 水分 灰分 （(） 1 )# 1 )# 应用基低位热值 （ +,-. / +0） !### 2 ")## !)## 2 ")## "### 2 3)## 4 )### 1 )### 1 )### 1 %)## 1 "5## 2 35## 1 35## 2 %5## 1 %5##
一、燃料知识 （一）燃料的分类
燃料按状态可分成三类：固体燃料、液体燃料和气体燃料。 固体燃料有煤炭、油页岩、木柴和植物燃料（如农作物秸秆） 。其中煤炭应用最为 普遍，在我国目前和今后相当长时间内都是最基本的能源。 液体燃料有石油（原油）及其加工产品等。石油在常压下蒸馏可分别提炼出汽油、 煤油、柴油等高质量燃料。 气体燃料有天然气及人造煤气。天然气多从油田或煤田附近地层逸出，是一种高质 量的燃料。人造煤气种类很多，有石油气、焦炉煤气、高炉煤气、水煤气、发生炉煤气 及城市煤气等。
注：+"#$% 3 *)+(/("4
（三）煤的工业分析
对煤进行工业分析的主要目的是为了判断其燃料特性，从而在锅炉运行中采取相应 的技术措施，调节和控制燃烧过程。煤的工业分析项目有挥发物、固定碳、灰分、水分 和发热量等。 ：煤加热到一定温度，首先排放出一些气体，开始着火燃烧，这些 +) 挥发物（5） 气体就是挥发物，如一氧化碳、氢气和各种碳氢化合物等。挥发物析出后就很快着火燃 烧，使煤粒周围形成一层火膜，将煤粒迅速加热到较高的温度，同时挥发物析出后煤粒 中间出现孔隙，增加煤与空气的接触面积。当煤的挥发物含量相当比例时，容易着火， 有利于燃烧；但当煤的挥发物含量过高时，相对减少了固定碳的含量，使煤发热值降 低。一般锅炉用煤的挥发物含量最好在 2,! 以上。 ：煤中的挥发物燃烧后，剩下是固定碳和灰分。固定碳在完全燃烧 2) 固定碳（ 6） 时和氧化合成二氧化碳，将放出 00.,*"4 & "’（(,-,"#$% & "’）热量。 ：煤燃烧后，残留下来不能燃烧的固体杂质便是灰分。主要是混入煤 0) 灰分（7） 中的砂石、灰土、氧化铁、氧化钙等，灰分是煤中的有害成分，它含量过大，使煤发热 —
第6章 燃料的燃烧计算
6.2.1 理论烟气量和实际烟气量
标准状态下，l kg固体及液体燃料在理论空气 量下完全燃烧时所产生的燃烧产物的体积称为固 体及液体燃料的理论烟气量，用下式表示：
V VCO2 VSO2 V V
0 y 0 N2
0 H2O
Vy0 —标准状态下理论烟气量，m3／kg；
VCO2 —标准状态下 CO2 的体积，m3/kg；
2C+ O2 2CO 9270 kJ／kg（碳）
说明：
燃烧计算即燃烧反应计算，是建立在燃烧化学反应 的基础上的。在进行燃烧计算时，将空气和烟气均 看 作 为 理 想 气 体 ， 即 每 kmol 气 体 在 标 准 状 态 ( t =273.15K, P =0.1013MPa)下其体积为 22.4m3，燃 料以 1kg 固体及液体燃料或标准状态下 1m3 干气体 燃料为单位。按照国家质量技术监督局规定，“标准 状态”不标在单位上，而是写在文字中。
VSO2 —标准状态下 SO2 的体积，m3／kg；
0 3 — 标准状态下理论 体积， m ／kg； N VN 2 2
V
3 0 H2O —标准状态下理论水蒸气体积，m ／kg。
13
22.4 1.866 m3 的 标准状态下，1 kg 的碳完全燃烧后产生 12 22 .4 0.7 m3 的 SO2 。 标准状态下， 1 kg 硫完全燃烧后产生 CO2 。 32
第6章 燃料的燃烧计算
6.1 燃烧所需空气量 燃烧是一种化学反应。
C+ O2 CO2 + 32860 kJ／kg（碳）
2H2 + O2 2H2O+120370
S+ O2 SO2 9050
kJ／kg（氢）
燃料与燃烧计算题
燃料与燃烧计算题例1 某厂使用高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气,煤气温度为 28 ℃，由化验室分析的煤气成分为求两种煤气的发热量和当焦炉煤气与高炉煤气按 3：7 混合时，混合煤气的成分和发热量。
解：(1) 查附表5的1米3干煤气吸收的水分重量 g=31。
1 把干煤气换算成湿成分：CO 湿2 =1.31124.010010031⨯+⨯% =99.103310%=2。
98％同理，其余如下表：（2) 计算发热量和成分焦炉煤气：Q低=30.2⨯8.66+25.8⨯55。
75+85.5⨯24。
45+141⨯2.79=4184 (kcal/m3）高炉煤气：Q低=30.2⨯25.22+25。
8⨯2.89+85。
5⨯0.59=886 （kcal/m3）按焦比为3：7混合时，混合煤气量为,CO2湿=（0.3⨯2。
99+0。
7⨯13。
38）%=10。
26％C2H4湿=0。
3⨯2。
79=0.84％O2湿=（0。
3⨯0.39+0。
7⨯0.29）%=0.32%H2湿=(0。
3⨯55.75+0.7⨯2.89）%=18。
75CH4湿=(0.3⨯24.45+0。
7⨯0.587)％=7。
74％CO湿=（0.3⨯8.66+0.7⨯25.22)%=20.25N2湿=（0。
3⨯3。
66+0。
7⨯540）%=38.12％H2O=3。
72％混合煤气的发热量为:Q低=0.3⨯4148+0.7⨯886=1875 （kcal/m3）例2 某厂采用焦炉煤气和高炉煤气的混合煤气,煤气成分同（例1)。
该炉子的热负荷为60⨯106kcal/h 试计算(1) 每小时供应给炉子多少立方米煤气？(2）为保证完全燃烧，若要求空气消耗系数n=1。
05，每小时应供应多少立方米空气?(3）废气量为多少?解：由前述例题，已知该煤气的成分和发热量，则：（1）每小时应供给炉子的煤气量为B=187510606⨯=3200 (m 3/h)(2) 该煤气燃烧的理论空气需要量，按式（4-8）为：L o =（25.20+275.18+2⨯7.74+3⨯0.84-0.30)10076.4=1。
燃料与燃烧计算
3.凝点
• 燃料油由液态变为固态时的温度
• 复杂的混合物，没有一定的凝固点：随温度逐渐降 低时，变得越来越稠，直到完全丧失流动性
• 测定方法
• 将试样油放在试管中冷却，倾斜450，试管中的油面 经过5~10s保持不变时的油温 • 汽油：<-80℃；柴油：-30~-50℃；重油：15~36℃
• 低温下输送凝点高的油时，油管易阻塞不通， 应采取加热或防冻措施
二、燃料成分分析数据的基准与换算
• 燃料各成分百分数经常变化，提供或应用燃料成 分分析数据，须表明其分析基准（计算基数） • 元素分析和工业分析，常采用四种分析基准
稳定成分，用于判断煤的燃烧特性和分类 不受水分影响 实验室条件下风干后的成分 燃料的实际应用成分
各种基换算
• 已知Cdaf，求Car
• 爆炸上限、爆炸下限
• 轻质燃料油的爆炸范围较小，重质燃料油的爆 炸范围较大，即其爆炸危险性大
• 汽油1.4~8% • 原油1.7~11.3%
三、锅炉常用燃料油
• 锅炉常用燃料油分柴油、重油
• 柴油一般用于中、小型供热锅炉、生活锅炉以及大 型锅炉的点火和稳定燃烧 • 重油大多用于电站锅炉
• 燃料油成分与煤一样，主要元素是碳和氢—— 清洁型燃料
• 燃点
• 油温继续升高，当油面上的油气与空气的混合物遇明火能着 火持续燃烧(持续时间不少于5s) 时的油温
• 燃点高于闪点，重油的闪点为80~130℃，燃点比闪点 高10~30℃ • 闪点是防止油发生火灾的一个重要指标，燃料油的预 热温度必须低于闪点
6.爆炸极限
• 引发爆炸时空气中含有燃料油蒸气的体积分数 或浓度
4.比热容
• 1kg燃料油温度升高1℃所需要的热量 • Ct=1.73+0.002t kJ/(kg .℃)
第二章-燃料及燃料燃烧计算
灰分（Ash）： 煤中不可燃矿物杂质，成分十分复杂，大多数煤的灰分 含量7%~40%。
1）A 可燃物减少，Qdw ，着火困难，灰渣量增加，运行 操作繁重；
2）A 且ST ，炉内易结渣，使受热面传热恶化， D
3）A
，烟气流速wy
wy wy
对流受热面磨损严重 对流受热面积灰、堵灰，传热系数K
Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% 2.空气干燥基ad； 表示在不含外在水分的条件下，燃料各组成成分的质量 百分数总和， 是实验室煤质分析所用煤样的成分组成。
Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%
3. 干燥基d； 表示在不含水分的条件下干燥燃料各组成成分的质量百 分数总和 干基中各成分不受水分变化的影响
与燃烧容易。
VAMST分类标准
四、液体燃料和气体燃料
锅炉燃用的液体燃料主要是重油和渣油。
重油——是石油提炼汽油、煤油和柴油后的剩余物， 渣油——是进一步提炼后的剩余物。 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(Car=81~87%，Har=11~14%)，而灰分、水分的含量很
空气中只有O2和N2成分，其容积比为： 气体容积计算的单位均为Nm3/kg。
Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100% 4. 干燥无灰基daf； 表示在不含水分和灰分的条件下，干燥无灰燃料各组成 成分的质量百分数总和， 干燥无灰基中只包含燃料的可燃成分，各成分不受水分 和灰分变化的影响， 煤炭交易。
燃料燃烧及热平衡计算参考
燃料燃烧及热平衡计算参考城市煤气的燃料计算燃料成分表 城市煤气成分%2成分 CO 2 CO CH 4 C 2H 6 H 2 O 2 N 2 合计 含量10522546210100城市煤气燃烧的计算 1、助燃空气消耗量 2 1理论空气需要量Lo=21O O 0.5H H 3.5C CH 20.5CO 22624-++⨯+ Nm 3/Nm 3式中：CO 、CH 4 、 C 2H 6 、 H 2 、 O 2——每100Nm 3湿气体燃料中各成分的体积含量Nm 3;则Lo=212465.055.322255.0-⨯+⨯+⨯+⨯= Nm 3/Nm 32实际空气需要量L n =nL 0, Nm 3/Nm 3式中：n ——空气消耗系数,气体燃料通常n=现在n 取,则L n =×= Nm 3/Nm 3（3）实际湿空气需要量L n 湿=1+2H O g 干L n ,Nm 3/Nm 3则L n 湿=1+××= Nm 3/Nm 3 2、天然气燃烧产物生成量 1燃烧产物中单一成分生成量CO)H 2C CH (CO 0.01V 6242CO 2+++⨯=’2O V 0.21(=⨯′0n-1)L22n N V (N 79L )0.01=+⨯′)L 0.124g H H 3C (2CH 0.01V n 干O H 2624O H 22+++⨯=式中CO 、CH 4 、 C 2H 6 、 H 2 ——每100Nm 3湿气体燃料中各成分的体积含量; 则0.475)5222(100.01V 2CO =+⨯++⨯= Nm 3/Nm 3 4.4131)(1.050.21V 2O ⨯-⨯== Nm 3/Nm 3 01.0)35.47910(V 2N ⨯⨯+== Nm 3/Nm 34.35)18.90.124465322(20.01V O H 2⨯⨯++⨯+⨯⨯== Nm 3/Nm 32燃烧产物总生成量实际燃烧产物量V n = V CO2+V O2+V N2+V H2O Nm 3/Nm 3则V n =+++= Nm 3/Nm 3 理论燃烧产物量V 0=V n -n -1L OV 0=--×= Nm 3/Nm 3 3 燃料燃烧产物成分2%100V V CO nCO 22⨯=%100V V O n O 22⨯=%100V V N nN 22⨯=100%V V O H nO H 22⨯=则9%%1005.2080.47CO 2=⨯=0.8%%1005.2080.046O 2=⨯=68%%1005.2083.54N 2=⨯=22.2%100%5.2081.152O H 2=⨯=天然气燃烧产物密度的计算3 已知天然气燃烧产物的成分,则：ρ烟=10022.432O 28N O 18H 44CO 2222⨯+++,kg/Nm 3式中：CO 2、H 2O 、N 2、O 2——每100Nm 3燃烧产物中各成分的体积含量ρ烟= 217.110022.40.832682822.218944=⨯⨯+⨯+⨯+⨯ Nm 3/Nm 3天然气发热量计算 高发热量Q 高=39842CH 4+70351C 2H 6+12745H 2+12636COkJ/Nm 3低发热量Q 低= 35902CH 4+64397C 2H 6+10786H 2+12636CO kJ/ Nm 3式中：CH 4、C 2H 6、 H 2、CO ——分别为天然气中可燃气体的体积分数%; 则Q 高=39842×+70351×+12745×+12636×=18777kJ/Nm 3 Q 低=35902×+64397×+10786×+12636×=16710kJ/ Nm 3 天然气理论燃烧温度的计算n 1Q t V C =低理式中：t 理——理论燃烧温度℃Q 低——低发热量kcal/ Nm 3,Q 低=16710kJ/ Nm 3 V n ——燃烧产物生成量Nm 3/Nm 3, V n =Nm 3C 1——燃烧产物的平均比热KJ/Nm 3 •℃;估计理论燃烧温度在1900℃左右,查表3取C 1= kJl/Nm 3 •℃则201859.1208.516710t =⨯=理℃加热阶段的热平衡计算采用热平衡计算法, 热平衡方程式：Q收1＝Q支1热收入项目天然气燃烧的化学热Q烧Q烧=BQ低式中:B1——熔化室燃料的消耗量Nm3/h 8热量支出项目1、加热工件的有效热量是物料所吸收的热量Q,用下式计算4 5：料Q料=Gt料-t初C料式中:G——物料的重量kg/h ,炉子加热能力为G=15×18×13=3510 kg/h.t料——被加热物料的出炉温度℃, 查表得t料=160℃,t初——被加热物料的进炉温度℃,为室温,则t初=20℃C料——物料的平均热容量,kJ/kg •℃查表得C料= kJ /kg •℃则Q料=3510×160-20×=432432 kJ/40min2、加热辅助工具的有效热Q料筐的吸热辅=G辅×t辅－t初Q辅G——辅助工具的重量kg/h , G=200×15=300 0 kgC料——物料的平均热容量,kJ/kg •℃查表得C料= kJ /kg •℃则Q=3000×160-20×=188160 KJ/40min辅3、通过炉体的散热损失Q散11炉墙平均面积炉墙面积包括外表面面积和内表面面积;简化计算可得：F外墙=+××2= m2F内墙=+××2= m2F 墙均 = F 外墙+ F 内墙÷2=+÷2= m 2 2炉底平均面积炉底面积包括外底面面积和内底面面积;简化计算可得：F 底均=×+×÷2= m 23炉顶平均面积由于炉子是规则的长方形,故炉底和炉顶近似看做相等的面积,故 F 顶均=F 底均= m 2计算炉墙散热损失：根据经验,参照生产中应用的同类炉子,本炉子炉墙所用材料及厚度如下选用： 外层为不锈钢钢板：s 4=6mm,λ4=m•℃钢板是外壳,厚度较薄,计算炉体散热损失时,最外层温度计算到炉衬材料的最外层,钢板不计算在内;以下都是这样; 内层也采用不锈钢板：s 1=,λ1=m•℃炉衬材料：第二层为硅酸铝耐火纤维,s 2=100mm, λ2=m•℃ 第三层硅钙板,s 3=75mm, λ3=+×10-3 tW /m•℃炉墙结构如下图：图 时效炉炉墙结构图计算炉墙散热,根据下式：1n 1ni i 1i it t Q s F +=-=λ∑散首先,炉内温度达到250℃才可以满足要求,因为炉膛内壁为不锈钢板,导热极好,可以计算可以忽略;第二层耐火纤维内侧温度为t 2=250℃;我们假定界面上的温度及炉壳温度,3t ′=135℃,4t ′=60℃,则耐火纤维的平均温度s2t 均=250+135/2=℃,硅钙板的平均温度 s3t 均=135+60/2=℃,则2λ= W /m•℃3λ=××10-3 ×= W /m•℃当炉壳温度为60℃,室温t a =20℃时,查表得∑α= W/m 2•℃ ①求热流②验算交界面上的温度3t 、4t083.01.04.95250t 2223⨯-=-=λs qt = ℃ ∆=%4.013506.135135t '33'3=-=-t t 〈5%,满足设计要求; ③计算炉壳温度t 17.270667.01.04.9506.135t t 33345=⨯-=-==λs qt ℃t 5=℃〈60℃,满足满足炉壳表面平均温度≤60℃的要求;④计算炉墙散热损失Q 墙散=q •F 墙均=×=10058W=36207 KJ/40min 计算炉底散热损失：根据经验,参照生产中应用的同类炉子,本炉子炉底和炉顶结构和炉墙类似,它们的热流密度平均综合起来计算;通过查表得知炉顶炉底的综合传热系数为：=∑顶α W/m 2.℃, =∑底α W/m 2.℃Q 顶底=∑顶α+∑底α÷2= W/m 2.℃ 则炉底和炉顶的散热量为 Q 顶底= q 1×F 底均+F 顶均23322a 295.4W/m12.1710.06670.0750.0830.120250α1λs λs t t q =++-=++-=∑=×+=5029 W =12069KJ/40min 通过炉体的散热量为Q 散= Q 顶底+Q 墙散=36207+12069=48276 KJ/40min 4、废烟气带走的热量Q 烟Q 烟=BV n t 烟c 烟式中：V n ——实际燃烧产物量N Nm 3/Nm 3,前面计算得V n = N Nm 3/Nm 3 t 烟——出炉废烟气温度℃, t 烟=160℃c 烟——出炉烟气的平均比热容,查表得c 烟= kJ/Nm 3•℃则Q 烟=B ××160×=1183B5、炉子的蓄热Q 蓄炉体的蓄热可分为三部分,金属的蓄热Q 金、耐火纤维毡的蓄热Q 耐、和硅钙板、蓄热Q 板;查表可知：金属的比热容C 金= KJ/Kg.℃ 耐火纤维毡的比热容C 耐= KJ/Kg.℃ 硅钙板的比热容C 板= KJ/Kg.℃ Q=GC 金t 均-t o则Q 金=435708 KJ/40min Q 耐=110565 KJ/40min Q 板=166725 KJ/40min Q 蓄=Q 金+Q 耐+Q 板=435708+110565+166725=712998 KJ/40min 6、燃料漏失引起的热损失Q 漏Q 漏=BKQ 低式中：K ——燃料漏失的百分数,对于气体燃料,指经储气器和气管漏气,取K=1% 则Q 漏=B ×1%×16710=7、燃料不完全燃烧的热损失Q 不在有焰燃烧炉中,废烟气中通常含有未燃烧的可燃气体,对于城市煤气,它的不完全燃烧的热损失用下式：Q 不=BV n bQ 低式中b 为不完全燃烧气体的百分比,取2%;Q不=B××2%×16710=1740B8、其它热损失Q它例如炉子计算内外表面积时,实际炉子比计算中的要复杂,表面积要比计算的大,这部分还有能量损失;等还有其它的损失;其它热损失约为上述热损失之和的5% 7%,取7%,故Q它=Q料+Q辅+Q散+Q蓄+Q烟+Q漏+Q不根据热量的收支平衡,由公式,可从中求出每小时的平均燃料消耗量B;Q烧=Q料+Q辅+Q散+Q蓄+Q烟+Q漏+Q不+Q它代入前面计算数值得16710B=+则B= Nm3/40min= Nm3/h在工程设计中,炉子的最大燃料消耗量应比理论消耗量大,即：B max=式中：为燃料储备系数;取,则B max=×= Nm3/40min=h根据最大燃料消耗量来确定燃烧器的数目,其总燃烧能力应大于B max利用求得的B值计算上面的未知量天然气燃烧的化学热Q烧= BQ低=×16710=1843113 kJ/40min废烟气带走的热量Q烟=1183B=1183×= 130485 kJ/40min燃料漏失引起的热损失Q漏==×=18431 kJ/40min燃料不完全燃烧的热损失Q不=1740B=1740×=191922 kJ/40minQ它=Q料+Q辅+Q散+Q蓄+Q烟+Q漏+Q不=×432432+188160+48276+712998+130485+18431+191922=120589 kJ/40min。
燃料及燃料燃烧计算
挥发分Vdaf 40～60 20～40 10～20 <10 挥发分对燃烧的影响： Vdaf高，容易着火和燃烧完全。
原因：
Vdaf高，难燃的固定炭少，煤炭易于燃烧完全 大量挥发分析出并燃烧后，可放出大量的热量，有助于固定 炭的着火和燃烧
挥发分析出造成煤中孔隙增大，使煤和空气的接触面积增大， 加快了煤的燃烧反应速度
动力燃料用煤的分类方法
煤种
无烟煤 贫煤
干燥无灰基挥 发份含量 Vdaf[%] ≤8
>8-19
燃烧特性
难着火及燃烧完全 较难着火及燃烧完全 易着火及燃烧完全
低挥发份烟煤 20-30
高挥发份烟煤 30-40
褐煤 40-50
易着火及燃烧完全
易着火及燃烧完全
用百分比表示煤的成份：
C + H + O + N + S + A + M = 100%
硫(S) 是煤中可燃成分之一，但也是有害的成分。发热量9100 kJ/kg，燃烧产物为SO2、SO3气体。煤中硫可以分为有机 硫和无机硫，我国煤中大约60～70％的硫为无机硫， 30～40％为有机硫
还有磷(P)（含量不超过1％）和其它稀有元素，如汞（Hg）、 砷（As）、硒（Se）、锗(Ge)、镓(Ga)、铍(Be)、锂(Li)、钒 (V)及放射性元素铀(U)等，一般含量甚微。
干燥无灰基：Cdaf + Hdaf + Odaf + Ndaf + Sdaf = 100[%] 煤的工业分析成份不同基准的表达： 收到基：Mar + Var + FCar + Aar = 100 [%] 空干基：Mad + Vad + FCad + Aad = 100 [%] 干燥基：Md + Vd + FCd + Ad = 100 [%] 干燥无灰基：Mdaf + Vdaf + FCdaf + Adaf = 100 [%]
燃料及燃烧
成分表示方法：供用成分、干燥成分、可燃成分、有机成分。
供用成分：实际组成，包括C、H、O、N、S和灰分（A）、水分（W）
C 用 H 用 O 用 N 用 S 用 A用 W 用 100%
干干 S 干 A干 100%
可燃成分：无水无灰为基准
干
干 H2 15.4%
干 CH 4 3.08%
C2 H 0.62%
干 4
CO
g
干 2
干 O 7.71% 2 0.21%
N
干 2
43.18%
干 H 2O
22.3 g / m 干气体。
3
2.液体和固体燃料的化学组成及各成分的换算 元素分析法：C、H、O、S、N和水分、灰分 ①碳（C）： C O2 CO2 33915( KJ / Kg )
分析成分是干成分，实际成分为湿成分；
干成分和湿成分之间的换算方法以CO为例：
湿 100 H O 2 CO湿 CO干 % 100
其余成分均照此类推。
式中H2O湿为湿气体燃料中水分的体积百分含量。 从饱和水蒸汽表中（见表2-2）：1立方米干气体所 干 能吸收的水蒸汽的质量（克），g H g/m3。 O
1.粘度
温度的升高而下降
表示方法：恩氏粘度（ 0 E ），用恩氏拉粘度计测得：
0
Et
t℃时200毫升油的流出时间 20℃时200毫升水的流出时间
2.发热量计算式
固、液体燃料发热量的计算公式：
Q低 339.1C 用 1256H 用 108.9(O用 S 用 ) 25.12(9H 用 W 用 )(KJ / Kg )
气体燃料发热量的计算公式：
Q低 127.7CO用 108H 2用 359.6CH 4湿 598.7C2 H 4湿 711.8Cm H n湿 231H 2 S 湿
燃料燃烧计算
燃料燃烧计算第三章燃料及燃烧过程3-2 燃料燃烧计算一、燃料燃烧计算的内容及目的（一）计算内容：①空气需要量②烟气生成量③烟气成分④燃烧温度（二）目的：通过对以上内容的计算，以便正确地进行窑炉的设计和对运行中的窑炉进行正确的调节。
二、燃烧计算的基本概念（一）完全燃烧与不完全燃烧。
1、完全燃烧：燃料中可燃成分与完全化合，生成不可再燃烧的产物。
2、不完全燃烧：化学不完全燃烧：产物存在气态可燃物。
物理不完全燃烧：产物中存在固态可燃物。
（二）过剩空气系数 1、过剩空气系数的概念а=V a /V 0a2、影响过剩空气系数的因素：1）燃料种类：气、液、固体燃料，а值不同；2）燃料加工状态：煤的细度、燃油的雾化粘度。
3）燃烧设备的构造及操作方法。
3、火焰的气氛：①氧化焰：а>1，燃烧产物中有过剩氧气。
②中性焰：а=1③还原焰：а<1，燃烧产物中含还原性气体（CO 、H 2）三、空气需要量、烟气生成量及烟气成分、密度的计算（一）固体、液体燃料：基准：计算时，一般以1kg 或100kg 燃料为基准，求其燃烧时空气需要量、烟气生成量。
方法：按燃烧反映方程式，算得氧气需要量及燃烧产量，然后相加，即可得空气需要量与烟气生成量。
1、理论空气量计算： 1）理论需氧量： V 0O2=12ar C +4ar H +32ar S －32ar O(Nm 3/kgr)2）理论空气量：V 0a =1004.22（12ar C +4ar H +32ar S －32ar O ）21100=0.089C ar +0.267H ar +0.033(S ar -O ar ) (Nm 3/kgr)2、实际空气量计算：V a =а×V o a3、理论烟气生成量的计算：V 0L =V CO2+V H2O +V SO2+V N2=1004.22 (12ar C +2ar H +18ar M +32ar S +28arN )×V o a +0.79V o a =0.01865C ar +0.112H ar +0.01243M ar +0.0068S ar +0.008N ar +0.79V o a4、实际烟气生成量的计算： 1）а>1时，V L = V 0L +(а-1)×V o a2）а<1时，在工程上进上近似认为其燃烧产物中只含有CO 一种可燃气体。
锅炉燃料及燃烧计算
（4）干燥无灰基daf（可燃基r ）：以除去全部水分和灰份 的煤作为分析基准。
换算关系详见表2-1
四、煤的发热量
煤的发热量是指1kg煤完全燃烧时所放出的热量， 单位kJ/kg。 煤的发热量分为高位发热量（Qgr）和低位 发热量（Qnet）。1kg煤完全燃烧时放出的全部热量称为 高位发热量，它包含煤燃烧时产生的水蒸气的汽化潜 热，即认为烟气中的水蒸气凝结成水放出它的汽化潜 热。但是，锅炉实际运行时，烟气还具有相当高的温 度，烟气中的水蒸气不可能凝结成水而放出汽化潜热， 故锅炉实际能利用的热量不包括水蒸气的汽化潜热。 从高位发热量中扣除烟气中水蒸气汽化潜热后，称为 煤的低位发热量，实际工程中常利用收到基低位发热 量，用符号Q ar,net表示。
燃料的燃烧计算包括燃烧所需提供的空气量、 燃烧生成的烟气量和空气及烟气的焓的计算，是锅 炉热力计算的一部分，燃烧计算的结果为锅炉的热 平衡计算、传热计算和通风设备选择提供可靠的依 据。
基本要求
1、应掌握煤中成分对锅炉工作的影响（重点）； 2、应掌握燃料成分的几种表示方法及换算； 3、了解液体燃料、气体燃料的特性； 4、熟练掌握燃料的燃烧计算方法（难点）； 5、重要的基本概念：低位发热量、标准煤、过量空气 系数、灰的特征温度。
§3-1 锅炉用燃料
锅炉设备（包括电站锅炉和工业锅炉）燃烧所用的燃料按 物理状态可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料三大类。具 体表示如下：
煤——无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、泥煤 固体燃料——油页岩
木材
液体燃料——石油及其制品——轻油、柴油、重油 气体燃料——天然气、液化石油气
煤气——城市煤气、高炉煤气、焦炉煤气
二、煤中某些成分对锅炉工作的影响
3、灰分 灰分是燃料中不可燃的固体矿物杂质。由于灰分的 存在，使固体燃料的发热量降低，燃料着火、燃烧 困难，增加运煤、出灰的工作量和运输费用。此外， 灰分中的一部分飞灰在锅炉中随烟气流动，造成受 热面和引风机磨损，排入大气污染环境。若灰的熔 点过低，会造成炉排和受热面结渣，影响传热和正 常燃烧。固体燃料中灰分含量变化很大，一般为5 －40％。通常将灰分含量超过40%的煤称为劣质煤。
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2）闪点和燃点 闪点——在大气压下，重油表面油气和空气的混合物在 标准条件下接触明火时，发生短暂的闪光（一闪即灭） 现象的最低油温。 燃点——当油面上的油气与空气的混合物遇明火能着火 持续燃烧（持续时间不少于5s）的最低油温。 重油的上闪点为80~130℃，燃点比闪点高10～30℃。 闪点是防止油发生火灾的一个重要指标，因此燃料油的 预热温度必须低于闪点。对于敞口容器中的油温至少应 比闪点低10℃，对于封闭的压力容器和管道内的油温则 可不受此限。
1） 水分进入炉内吸热汽化成水蒸气，对燃烧不利；
M Qdw l
2） 在烟气露点时，水蒸气与SO2、SO3生成亚硫酸和硫 酸，造成低温腐蚀；
3） M Vy Vpy q2
热能转换装置原理
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挥发份： 失去水分的煤样在隔绝空气的条件下加热到一定温度时， 煤分解逸出的部分可燃质和矿物质。 主要成分是CO、CO2、CmHn、H2等。 收到基挥发份含量在5%~40%之间。 挥发份的测定 挥发份对煤的着火、燃烧的影响
表示燃料中全部成分的质量百分数总和 是锅炉燃料燃烧计算的原始依据。
Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% 2.空气干燥基ad； 表示在不含外在水分的条件下，燃料各组成成分的质量 百分数总和， 是实验室煤质分析所用煤样的成分组成。
Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%
Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%
热能转换装置原理
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热能转换装置原理
图2-1
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二、煤 的主要特性 1．燃料的发热量Q：单位质量的固体、液体燃料，在完 全燃烧时所放出的热量(kJ/kg)；单位容积的气体燃料在 完全燃烧时所发出的热量（kJ/Nm3）
热能转换装置原理
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变形温度：测试角锥开始变园或弯曲时的温度
软化温度：灰锥顶弯曲道平盘上或呈半球形时的温度
流动温度：灰锥熔融倒在平盘上，并开始流动时的温度
煤的可磨性——衡量煤的机械强度的特性
可磨性系数：以风干状态下的硬质标准煤（一般以难磨 的无烟煤Kkm=1为基准）与待磨煤在相同颗粒度的情况下， 磨制成相同细度的煤粉，各自电耗量之比。
热能转换装置原理
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标准煤 单纯以燃煤量的多少来比较不同锅炉的经济性不妥，须 折算到统一标准， 标准煤的概念，规定低位发热量为7000kcal/kg（或者 kJ/kg，MJ/kg）的煤为标准煤， 将发热量不是7000 kcal/kg的煤统一折算到7000 kcal/kg来 进行比较。 用于计算和比较标准煤耗等
kcal（工程），kJ（国际）， BTU（英制）…
热能转换装置原理
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H： 发热量很高，达28600 kcal/kg，极易燃烧， 煤中含量很少，仅为2%~5%， 液体燃料中可达到14%， 天然气中最多。 O： 1.氧不可燃，且不助燃，氧不以游离状态存在于煤中，与 煤中的氢和碳组成化合物，占据部分可燃质，使煤发热 量降低。 2.氧的含量1~15%，木柴中的氧含量达到20%~25%。
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折算成分的表达式
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， 因该比值很小，故乘1000。
折算水分
M zs ar
M ar 104 M ar
( Qnet,V ,ar )
煤的化学分析（元素分析）成分分为： C，H，O，N，S，A(ash)，M(moisture)
热能转换装置原理
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可燃成分—C，H，部分S 不可燃成分—N，水分，灰分 C： 最主要的可燃质，煤是富含碳的燃料 一般含量：20%~70% 碳含量取决于碳富集程度，炭化及年龄。 燃烧产物主要是CO2 碳的发热量：7800 kcal/kg，4.182×7800 kJ/kg 关于热量单位：
Kkm 1.6 为易磨煤
K km
Eb Es
Kkm 1.2 为难磨煤
煤的磨损指数
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三、发电用煤的分类 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的 分类指标， 以煤的发热量作为辅助分类指标
无烟煤：Vdaf≤10%，含碳最多，发热量高，难以 点燃；
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第二章 燃料及燃料燃烧计算
2-1 燃料的成分及其主要特性 2-2 燃料燃烧计算 2-3 烟气分析方法 2-4 空气和烟气焓的计算
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2-1 燃料的成分及其主要特性
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 一、煤的成分及分析基准 可燃成分和不可燃成分组成的复杂组合物，结构非常复杂。 各组成元素并不单独游离存在，而是以复杂的化合物存在， 成分十分不均匀。
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灰分（Ash）： 煤中不可燃矿物杂质，成分十分复杂，大多数煤的灰分 含量7%~40%。
1）A 可燃物减少，Qdw ，着火困难，灰渣量增加，运行 操作繁重；
2）A 且ST ，炉内易结渣，使受热面传热恶化， D
3）A
，烟气流速wy
wy wy
干馏煤气 — —利用焦炉、炭化炉等对煤进行干馏而得到
人工燃气高油气制炉化气煤煤气气—和——转用—炉石煤煤油在气系高—原温料—下经冶与热金气加企化业工剂炼制反铁成应、的所炼燃生钢气产的总的称副燃产。气气采。用如重水油煤或气渣、油发，生作炉掺煤混气气、或压缓力冲气气化
液化石油气 — —从油、气开采或石油加工过程中获得。炼油厂催化裂化气中提取。
2． 高位发热量 Qgw ：每公斤燃料完全燃烧后所放出的热
量，含所生产水蒸汽汽化潜热，(kJ/kg)
3．低位发热量 Qdw ：每公斤燃料完全燃烧后所放出的热
量，扣除随烟气带走的水蒸汽的汽化潜热的热量，(kJ/kg) 水分来自：①H与氧的反应；②燃料中的含水量Mar 4．各成分分析的高、低位发热量间的关系 5．发热量的测定：采用氧弹测热仪 6．发热量的计算
贫煤： Vdaf =10~20%，灰分较多； 烟煤： Vdaf =20~40%，含碳多，灰、水少，发热量高 褐煤： Vdaf >40%，水分与灰分高，发热量低，着火
与燃烧容易。
VAMST分类标准
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四、液体燃料和气体燃料 锅炉燃用的液体燃料主要是重油和渣油。 重油——是石油提炼汽油、煤油和柴油后的剩余物， 渣油——是进一步提炼后的剩余物。 重油
焦炭的性质——焦结性 焦炭——煤在隔绝空气加热时，水分蒸发、挥发分析出 后固体残余物质。 焦结性——由于煤种不同，焦炭的物理性质、外观等各 不相同焦结性状
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焦炭结构特征
1） 粉状 3） 弱粘结 5） 不膨胀熔融粘结 7） 膨胀熔融粘结
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2） 粘结 4） 不熔融粘结 6） 微膨胀熔融粘结 8） 强膨胀熔融粘结
对流受热面磨损严重 对流受热面积灰、堵灰，传热系数K
,
D
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水分(Water、Moisture)： 燃料中的主要杂质，约占5~60%。
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内部水分（固有水分）105~110 ℃ 外部水分（表面水分）45~50 ℃ 化合水分（结晶水）灰分的一部分
—瓷土Ａｌ２Ｏ３．２ＳｉＯ２．２Ｈ２Ｏ
N： 氮是一种不利的元素，在高温环境下，与氧形成氮氧化 物，对环境危害极大。 煤中氮的含量ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1%。
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S: 部分S属于可燃质， 发热量仅2160 kcal/kg， 对锅炉设备及环境的危害很大， 硫的含量0.2~5%，甚至更高，超过2%，既为高硫煤。
有机硫 全硫St 无机硫硫 硫酸 铁盐 矿中 中硫 硫SSsp
Qnet,V ,ar
1000
g / MJ
折算灰分
Azs ar
Aar ( Qnet,V ,ar
)
104
Aar Qnet,V ,ar
1000
g / MJ
折算硫分
S zs ar
Sar
( Qnet,V ,ar )
104 Sar Qnet,V ,ar
1000
g / MJ
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3）凝固点——重油在倾斜45º的试管中，经过1min不发 生流动变化的最低温度。 重油凝固点与所含石蜡含量有关,含蜡量越高,油的凝固点 越高。
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气体燃料 气体燃料的种类
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气田气(纯天然气) — —从气井开采出来
天然气
石油气(石油伴生气) — —伴随石油一起开采出来 凝析气田气 — —含石油轻质馏分 煤矿矿井气 — —从井下煤层抽出
煤的成分分析基准及其换算
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用各个成分的质量百分数来表示; 水分和灰分所占质量较大，且随外界条件有较大的波动; 采用四种不同的“基”准的质量成分表示: 1.收到基ar； 2.空气干燥基ad； 3.干燥基d； 4.干燥无灰基daf.
热能转换装置原理
1.收到基ar；
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