第二章燃料及燃料燃烧计算资料

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
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§2.1 燃料的成分及其主要特性
核燃料 燃料:
有机燃料
有机燃料 :
固体燃料（煤、木料、油页岩等） 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 量高、发热量低的劣质煤。
约占20％～70％（收到基），1kg碳完全燃烧约放出 32866kJ热量。
存在型式：
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。 碳含量越多，着火及燃烧越困难。
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一、煤的成分及分析基准
2、氢（H）
发热量最高的可燃元素，1kg氢完全燃烧可放出120370kJ 热量。
将失去水分的煤样置于隔绝空气的环境中，加热至一定温度 时，煤中的有机质分解而析出的气体。
成分：碳氢化合物（∑CmHn）、氢（H2）、一氧化碳（CO）、 硫化氢（H2S）和氧（O2）、二氧化碳（C2O）、氮 （N）等。
测定方法：失去水分的煤样，在（900±10）0C的温度下，隔 绝
空气加热7分钟，试样失去的质量占总质量的百分数。
(二) 煤的工业分析
煤的工业分析—水分、挥发分、固定碳和灰分
1、水分（M）
全水分：实际应用状态下煤中所含水分，由外在水分（Mf） 和内在水分（Minh）组成。 测定方法：原煤试样放置于105～1100C（褐煤的相应温度为 1450C）的烘箱内约2h，使之干燥至衡重，其失去的水分为全 水分。
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一、煤的成分及分析基准
100 Mad Aad 100
100 100 M ar
100 100 M ad
1
100 Ad 100
100 100 M ar Aar
100 100 M ad Aad
100 100 Ad
1
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二、煤的主要特性
主要特性包括煤的发热量、灰分熔融特性和煤的可 磨性。 （一）煤的发热量
单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量
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％。
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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） 可燃硫或
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一、煤的成分及分析基准
3、固定碳（FC）和灰分（A）
原煤试样除去水分、析出挥发分后，剩余部分称为焦炭， 由固定碳（FC）和灰分（A）组成。 灰分测定：把焦炭放在箱行电炉内，在（850±10）0C的温
度下灼烧2h，固定碳基本燃尽，剩余的部分为灰 分。
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一、煤的成分及分析基准
(三)煤的成分分析基准及其换算
不同基准之间的换算公式
X X0 K
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一、煤的成分及分析基准
表2-1 不同基准的换算系数K
所求 已知
收到基
空气干燥基
干燥基 干燥无灰基
收到基
空气干 燥基
干燥基
干燥无 灰基
1
100 M ar 100 M ad
100 Mar Aar 100
100 M ad 100 M ar
1
100 Mad 100
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一、煤的成分及分析基准
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。
Cad H ad Oad N ad Sad Aad M ad 100 % FCad Vad Aad M ad 100 %
② 黄铁矿（FeS2）
挥发硫
③ 硫酸盐硫（CaSO4、MgSO4、FeSO4等）。
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一、煤的成分及分析基准
5、灰分（A）
危害： （1）灰分增多，可燃物减少，发热量降低，着火困难，灰渣 量增加，运行操作繁重； （2）灰分增加，炉内易结渣，传热恶化； （3）灰分增加，烟速高，磨损受热面；烟速低，受热面易积 灰，影响传热效果。
外在水分（Mf）：又称为表面水分，是附着于煤粒表面的 外来水分，可以通过自然干燥方法除去。 测定方法：原煤试样在温度为20±10C、相对湿度为（65±1） ％的空气中自然风干后失去的水分。
内在水分（Minh）：又称固有水分，指原煤失去外在水分 之后所剩余的水分。
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一、煤的成分及分析基准
2、挥发分（V）
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一、煤的成分及分析基准
元素分析： 碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、 硫（S） 工业分析： 固定碳（FC）、挥发分（V）、水分（M）、灰分 （A）
（一）煤的组成成分及其性质
由碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、 水分 （M）和灰分（A）组成。
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一、煤的成分及分析基准
1、碳（C）
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一、煤的成分及分析基准
6、水分（M）
煤中的不可燃杂质，少的占2％，多的占50％～60％。 危害： （1）水分增加，可燃成分相对减少，煤的发热量降低，燃烧 困难，容易燃烧不完全。 （2）水分吸热变成水蒸汽排出，增加烟气量，使引风机电耗 增加，排烟损失加大。 （3）易产生积灰、腐蚀。
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一、煤的成分及分析基准
干燥基（d） 以假想无水状态的煤为基准
Cd H d Od N d Sd Ad 100 %
FCd Vd Ad百度文库 100 %
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一、煤的成分及分析基准
干燥无灰基（daf） 以假想无水、无灰状态的煤为基准
Cdaf H daf Odaf N daf S daf 100 % FCdaf Vdaf 100 %
常用分析基准：收到基(as received)、空气干燥基(air dry)、 干燥基(dry)、干燥无灰基(dry and ash free)。
收到基（ar） 以收到煤为基准计算煤中的全部成分组成
Car H ar Oar N arSar Aar M ar 100 %
FCar Var Aar M ar 100 %
高位发热量(Qar,gr) 1kg煤完全燃烧所放出的热量，包括燃烧 产物中的水蒸汽凝结成水所放出的汽化潜热，用Qar,gr表示。
低位发热量(Qar,net,p) 烟气中的水蒸汽一般不会凝结，凝结 热无法利用，使实际发热量降低。不包括燃烧产物中的水蒸汽 凝结成水所放出的汽化潜热，用Qar,net,p表示。