02第二章燃料和其燃烧特性
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第二章 燃料及其燃烧特性
第一节 燃料分类 第二节 煤的常规特性 第三节 煤的燃烧特性分析 第四节 我国动力用煤的燃烧特性 第五节 煤灰的结渣和积灰特性 第六节 燃油和燃气的特性
第一节 燃料分类
在经济上和技术上适合于产生热量的材料为燃料。
（可控核裂变与和聚变）
核燃料
燃料
固体燃料
有机燃料
（以各种形式在自然界 存在的碳氢化合物）
ar
A ar
418% 7
ar
(Q ) Q ne,Vt,ar
ne,Vt,ar
4187
>4% 高灰分煤
折算硫分
S S zs
ar
S ar 418% 7
ar
(Q ) Q ne,Vt,ar
ne,Vt,ar
4187
>0.2% 高硫分煤
以灰分为例，同一锅炉燃烧三种不同煤时，采 用折算成分的必要性
煤种 灰分 发热量 燃煤量 总计带入的灰量 折算灰分
n 定义：每送入炉内1000kcal/kg(即4186.8kJ/kg)热量，随燃 料带入炉内的某成分的质量，分别为折算水分、折算灰分、 折算硫分。
折算成分的表达式
折算水分
M M zs
ar
M ar
418% 7
ar
(Q ) Q ne,Vt,ar
ne,Vt,ar
4187
>8% 高水分煤
折算灰分
A A zs
快速热分解：大于1х104℃/s 中速热分解：二者之间 慢速热分解：小于2℃/s
热解过程
n <105℃：主要析出水分和部分气体，直到300℃，水分才能 完全析出。
n 200~300℃：析出的水分称为热解水，并CO、 CO2和少量 焦油。
n 300~500℃：大量焦油和气体开始析出，并被称为初次挥发 物，其主要成分为CH4和同系物，以及不饱和烃和CO、 CO2 等。这些物质通过煤粒孔隙或燃料层向外扩散时，还有可能 再次热分解或热解形成二次挥发物。
（2）折算成分
n 硫分、灰分与水分对锅炉工作的影响
a降低煤的发热量 b降低燃烧温度，不利于燃料的着火与燃尽 c增加烟气容积，排烟温度升高，排烟损失增加，锅炉效率下降
。 d加剧锅炉受热面的低温腐蚀与积灰
e增加通风电耗
n 采用折算成分的目的：
比较锅炉燃烧不同煤时，带入炉内的水、灰和硫的质量—煤的折算 成分，
单位为kJ/kg，MJ/kg ，或者kcal/kg。
n 2、换算
Q Q ( 9 H a rM a) r Q 2 .1 ( 9 5 H M )
10 10 00 a ,n ret a ,g rr
a ,g rr
ar ar
Qad,gr Qad,b (95Sad,b Qad,b) Qad,gr 空气干燥基高位发，热k量 J / kg; Qad,b 空气干燥基弹筒发，热k量 J / kg; Sad,b 弹筒洗液中测得的量 含，硫 %； 硝酸生成热的比例。系数
n （3）干燥基---dry Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%
n （4）干燥无灰基---dry ash free Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%
4、煤的计算基准的换算 x=Kx0 ——x：换算基； x0：已知基。
注：该式不能用于水分换算，因为内、外部水分不是成比例的，换算式为书式2-7。
常规特性对锅炉工作的影响
n 挥发分的影响 n 水分的影响 n 灰分的影响 n 灰渣熔融性的影响 n 硫分的影响
一 煤的热分解机理
n 煤的热分解：当煤粒被加热到一定温度后，出挥发分并 形成焦碳。
n 机理：由于加热使温度升高，分子的振动加剧，当振动 强度大于键的生成能时，分子和原子间的键断裂而引起 的，同时发生一系列串联或并联的化学反应。
几点说明
n 实验室所测是全部热量（高位），锅炉 排烟温度均较高（110℃以上），烟气中 水未蒸汽凝结，将这部分气化潜热带走 。
n 我国均采用低位发热量。有些国家采用 高位发热量，必要时说明。
n 表示煤的发热量同样分为不同的“基”，因 此，也存在之间的换算。
n 作业：编制换算程序。
3、以收到基低位发热量为基准的其他概念 （1）标准煤 n 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，
n 标 kca准l/煤kg的)的概煤念为，标准规煤定，Qnet ＝ 29310kJ/kg(7000
n 将 发 热 量 不 是 7000 kcal/kg 的 煤 统 一 折 算 到 7000 kcal/kg来进行比较。
Bn
BQar.ne.tp
t/h 29308
n 用于计算和比较标准煤耗等
kg/h
kg/h
褐煤 9.9 2970 ~1000
99
3.3
烟煤 19 6137 ~500
95
Hale Waihona Puke 3.09第二章 燃料及其燃烧特性
第一节 燃料分类 第二节 煤的常规特性 第三节 煤的燃烧特性分析 第四节 我国动力用煤的燃烧特性 第五节 煤灰的结渣和积灰特性 第六节 燃油和燃气的特性
第三节 煤的燃烧特性分析
n 5.煤的成分及各种基的关系
1、定义
二、煤的发热量 弹筒发热量Qad,gr 由氧弹式量热仪测得1kg煤完全燃烧时放出的全部热量。
高位发热量Qgr
1kg煤完全燃烧时放出的全部热量，包括烟气中水蒸汽凝结时放出 的热量。
低位发热量Qnet
在1kg煤完全燃烧时放出的全部热量中扣除水蒸汽汽化潜热后所得 的热量。即煤中可燃质的一部分燃烧热量被用于水分的汽化，没有 得到利用。
可燃成分—C，H，部分S，N 不可燃成分—水分，惰性气体，各种矿物质
2、煤的工业分析 水分、挥发分、固定碳、灰分
3、煤的成分计算基准 n 根据煤存在的条件或需要而规定的“成分组
合”称为基准。 n （1）收到基---arrived
Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%
n （2）空气干燥基---air dry Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%
液体燃料 气体燃料
第二章 燃料及其燃烧特性
第一节 燃料分类 第二节 煤的常规特性 第三节 煤的燃烧特性分析 第四节 我国动力用煤的燃烧特性 第五节 煤灰的结渣和积灰特性 第六节 燃油和燃气的特性
第二节 煤的常规特性
一、煤的组成特性 1、煤的元素分析
碳（C-carbon）、氢（H-hydrogen）、氧 （O-oxygen）、氮（N-nitrigen）、硫（Ssulfur or sulphur）、灰分（A-ash）、水分 （M-moisture）
第一节 燃料分类 第二节 煤的常规特性 第三节 煤的燃烧特性分析 第四节 我国动力用煤的燃烧特性 第五节 煤灰的结渣和积灰特性 第六节 燃油和燃气的特性
第一节 燃料分类
在经济上和技术上适合于产生热量的材料为燃料。
（可控核裂变与和聚变）
核燃料
燃料
固体燃料
有机燃料
（以各种形式在自然界 存在的碳氢化合物）
ar
A ar
418% 7
ar
(Q ) Q ne,Vt,ar
ne,Vt,ar
4187
>4% 高灰分煤
折算硫分
S S zs
ar
S ar 418% 7
ar
(Q ) Q ne,Vt,ar
ne,Vt,ar
4187
>0.2% 高硫分煤
以灰分为例，同一锅炉燃烧三种不同煤时，采 用折算成分的必要性
煤种 灰分 发热量 燃煤量 总计带入的灰量 折算灰分
n 定义：每送入炉内1000kcal/kg(即4186.8kJ/kg)热量，随燃 料带入炉内的某成分的质量，分别为折算水分、折算灰分、 折算硫分。
折算成分的表达式
折算水分
M M zs
ar
M ar
418% 7
ar
(Q ) Q ne,Vt,ar
ne,Vt,ar
4187
>8% 高水分煤
折算灰分
A A zs
快速热分解：大于1х104℃/s 中速热分解：二者之间 慢速热分解：小于2℃/s
热解过程
n <105℃：主要析出水分和部分气体，直到300℃，水分才能 完全析出。
n 200~300℃：析出的水分称为热解水，并CO、 CO2和少量 焦油。
n 300~500℃：大量焦油和气体开始析出，并被称为初次挥发 物，其主要成分为CH4和同系物，以及不饱和烃和CO、 CO2 等。这些物质通过煤粒孔隙或燃料层向外扩散时，还有可能 再次热分解或热解形成二次挥发物。
（2）折算成分
n 硫分、灰分与水分对锅炉工作的影响
a降低煤的发热量 b降低燃烧温度，不利于燃料的着火与燃尽 c增加烟气容积，排烟温度升高，排烟损失增加，锅炉效率下降
。 d加剧锅炉受热面的低温腐蚀与积灰
e增加通风电耗
n 采用折算成分的目的：
比较锅炉燃烧不同煤时，带入炉内的水、灰和硫的质量—煤的折算 成分，
单位为kJ/kg，MJ/kg ，或者kcal/kg。
n 2、换算
Q Q ( 9 H a rM a) r Q 2 .1 ( 9 5 H M )
10 10 00 a ,n ret a ,g rr
a ,g rr
ar ar
Qad,gr Qad,b (95Sad,b Qad,b) Qad,gr 空气干燥基高位发，热k量 J / kg; Qad,b 空气干燥基弹筒发，热k量 J / kg; Sad,b 弹筒洗液中测得的量 含，硫 %； 硝酸生成热的比例。系数
n （3）干燥基---dry Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%
n （4）干燥无灰基---dry ash free Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%
4、煤的计算基准的换算 x=Kx0 ——x：换算基； x0：已知基。
注：该式不能用于水分换算，因为内、外部水分不是成比例的，换算式为书式2-7。
常规特性对锅炉工作的影响
n 挥发分的影响 n 水分的影响 n 灰分的影响 n 灰渣熔融性的影响 n 硫分的影响
一 煤的热分解机理
n 煤的热分解：当煤粒被加热到一定温度后，出挥发分并 形成焦碳。
n 机理：由于加热使温度升高，分子的振动加剧，当振动 强度大于键的生成能时，分子和原子间的键断裂而引起 的，同时发生一系列串联或并联的化学反应。
几点说明
n 实验室所测是全部热量（高位），锅炉 排烟温度均较高（110℃以上），烟气中 水未蒸汽凝结，将这部分气化潜热带走 。
n 我国均采用低位发热量。有些国家采用 高位发热量，必要时说明。
n 表示煤的发热量同样分为不同的“基”，因 此，也存在之间的换算。
n 作业：编制换算程序。
3、以收到基低位发热量为基准的其他概念 （1）标准煤 n 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，
n 标 kca准l/煤kg的)的概煤念为，标准规煤定，Qnet ＝ 29310kJ/kg(7000
n 将 发 热 量 不 是 7000 kcal/kg 的 煤 统 一 折 算 到 7000 kcal/kg来进行比较。
Bn
BQar.ne.tp
t/h 29308
n 用于计算和比较标准煤耗等
kg/h
kg/h
褐煤 9.9 2970 ~1000
99
3.3
烟煤 19 6137 ~500
95
Hale Waihona Puke 3.09第二章 燃料及其燃烧特性
第一节 燃料分类 第二节 煤的常规特性 第三节 煤的燃烧特性分析 第四节 我国动力用煤的燃烧特性 第五节 煤灰的结渣和积灰特性 第六节 燃油和燃气的特性
第三节 煤的燃烧特性分析
n 5.煤的成分及各种基的关系
1、定义
二、煤的发热量 弹筒发热量Qad,gr 由氧弹式量热仪测得1kg煤完全燃烧时放出的全部热量。
高位发热量Qgr
1kg煤完全燃烧时放出的全部热量，包括烟气中水蒸汽凝结时放出 的热量。
低位发热量Qnet
在1kg煤完全燃烧时放出的全部热量中扣除水蒸汽汽化潜热后所得 的热量。即煤中可燃质的一部分燃烧热量被用于水分的汽化，没有 得到利用。
可燃成分—C，H，部分S，N 不可燃成分—水分，惰性气体，各种矿物质
2、煤的工业分析 水分、挥发分、固定碳、灰分
3、煤的成分计算基准 n 根据煤存在的条件或需要而规定的“成分组
合”称为基准。 n （1）收到基---arrived
Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%
n （2）空气干燥基---air dry Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%
液体燃料 气体燃料
第二章 燃料及其燃烧特性
第一节 燃料分类 第二节 煤的常规特性 第三节 煤的燃烧特性分析 第四节 我国动力用煤的燃烧特性 第五节 煤灰的结渣和积灰特性 第六节 燃油和燃气的特性
第二节 煤的常规特性
一、煤的组成特性 1、煤的元素分析
碳（C-carbon）、氢（H-hydrogen）、氧 （O-oxygen）、氮（N-nitrigen）、硫（Ssulfur or sulphur）、灰分（A-ash）、水分 （M-moisture）