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锅炉节能监管培训讲义目录前言第一章 我国锅炉的节能现状及监管思路1.1工业锅炉能效状况1.2节能监管工作现状1.3节能监管工作思路1.4节能监管实施办法第二章 工业锅炉节能2.1. 燃料管理2.2 锅炉的运行管路2.3 设备维护管理2.4 工业锅炉节能技术第三章 锅炉水处理及相关节能技术3.1 工业锅炉水处理的目的和意义3.2 锅炉水处理的任务3.3 锅炉水处理与节能技术3.4 工业锅炉水处理形势3.5 必须重视和加强工业锅炉水处理及相关节能工作第四章 锅炉能效检查及测试4.1 工业锅炉能效检查基本方法4.2 火电机组能效测试指标体系4.3 电站锅炉效率测试4.4 电站锅炉反平衡热效率计算4.5 影响电站锅炉热效率的因素与对策第一章 我国锅炉的节能现状及监管思路在节能降耗工作中，特种设备领域有较大的空间，尤以工业锅炉更为突出。工业锅炉是节能降耗的重点对象和主攻方向，如何抓好工业锅炉的节能监管和技术服务，是质监部门服务节能减排战略的重要职责和主要任务。1.1 工业锅炉能效状况1.1.1我国能源状况我国人均剩余可采储的煤炭、石油、天然气数量分别为世界平均水平58.6、7.69、7.05，到2020年，对国际石油市场的依存度将达50%。单位产值能耗方面，每百万美元生产总值能耗为1274吨标准煤，高于世界平均水平2.4倍，高于美国2.5倍，高于欧盟4.9倍，高于日本8.7倍，高于印度0.43倍。 单位产品能耗方面，电力、钢铁、有色、石化、建材、化工、轻工、纺织8个行业主要产品单位能耗平均比国际先进水平高40%，火电供电煤耗高22.5%，大中型钢铁企业吨钢可比能耗高21.4%，铜冶炼综合能耗高65%，水泥综合能耗高45.3%，大型合成氨综合能耗高31.2%，纸和纸板综合能耗高120% 。 单位建筑面积能耗方面，目前我国单位建筑面积采暖能耗相当于气候条件相近发达国家的23倍 1.1.2我国高耗能特种设备状况 2008年底，高耗能特种设备约 238万台，锅炉57.82万台，换热压力容器64.84万台，电梯115.31万台，每年递增幅度约为810%。1.1.3高耗能特种设备用能及能效状况2007年，我国煤炭产量25.8亿吨，锅炉用煤22亿吨，占煤炭总产量的85%。高耗能特种设备平均运行效率约为65%，锅炉运行效率比国际先进水平低1520，每年多耗用燃煤约7000万吨。我国石化工业年消费能源3亿多吨标准煤，占全国能源消费量15%左右，石油、化工产能单位能耗较国际先进水平高出10%25%。换热压力容器热效率为60%70%，低于国际15%25%。 2006年，全国电梯耗电量230亿度。如果采用变频、永磁同步电机等节能技术单机，可节能30%，每年节电1亿度。1.2 节能监管工作现状我国特种设备节能监管体系刚刚启动，没有建立强制性的市场准入与退出机制，无法进行全过程的节能监管，存在诸多问题亟待解决。1.2.1特种设备节能法规标准不完善 特种设备节能技术法规尚处于空白，换热压力容器容器、电梯产品没有能效标准，工业锅炉产品虽然有能效指标但不合理。1.2.2特种设备节能激励机制尚未建立 能源价格偏低、能源成本占生产总成本比率低导致节能缺乏动力，市场准入与退出机制尚未形成，国家财税政策对节能改造、节能产品、节能技术研发和推广应用支持力度不够，政府节能奖励没有长期有效的节能激励机制 。 1.2.3特种设备节能服务机构培育发展不足 特种设备节能服务市场尚未形成，鼓励节能服务机构发展的政策体系不完善，社会和使用单位对节能服务认识不足，节能服务机构起点低、底子薄、能力弱 ，服务领域和范围窄。 1.2.4特种设备节能缺少必要的经费投入特种设备节能具有较明显的公益性特征，但目前尚无专项经费。能效标准的制定、节能关键技术和共性技术的研究、节能改造、节能产品和节能技术的推广应用、节能宣传教育和信息服务及表彰奖励等都急需资金投入。1.3 节能监管工作思路 1.3.1构建节能监管体系特种设备节能监管体系包括：1.特种设备节能法规标准体系 以法律法规为依据、以安全技术规范为基本要求、以技术标准为基础。2.节能动态监管体系在安全监察组织网络和信息化网络的基础上，增加节能动态监管内容。3.节能责任体系明确特种设备生产、使用和检验检测单位以及政府部门的节能责任、责任定位及相互关系。4.节能绩效评价体系 科学评价节能监管部门、检验检测机构和相关企业的工作效果及对经济社会发展的贡献。 5.技术服务体系 建立和完善涵盖特种设备节能咨询、设计、评估、检测、审计、认证、工程实施、运营管理和节能技术、产品的推广示范等服务领域的技术服务体系。6.科技支撑体系 组织检验检测技术机构、科研单位、企业、行业协会等建立行业大科技工作平台和管理运行机制，有效整合特种设备科技资源，提升技术能力，组织对节能关键技术和共性技术开展攻关，促进科技成果快速转化和推广应用。1.3.2明确节能监管职责特种设备节能监管工作涉及特种设备相关企业、检验检测机构、节能主管部门、质监部门和各级地方政府，要通过建立完善政府推动、部门联动、企业主动、技术机构提供技术支撑、社会共同参与的工作机制，采取监管与服务并举、服务优先的方法，积极推进节能监管工作的开展。1.3.3全面掌握能效状况通过开展高耗能特种设备能效普查，摸清情况，全面掌握工业锅炉等高耗能特种设备能效状况，采取针对性监管和节能技术服务措施。 1.3.4提高节能服务能力鼓励、支持专业化节能服务公司提供节能设计、节能改造工程实施、运营管理等服务，倡导由专业化供暖服务公司提供锅炉供暖服务。在有条件的地区和行业，组织专家认定一批节能技术措施，通过试点示范、技术培训和其它相关活动进行推广服务，创造良好的节能技术环境 。促进对使用单位提供高耗能特种设备节能管理技术服务工作的开展，促进能效和考核等管理制度、岗位责任制度、技术档案、能效监测及数据记录、能耗计量统计等规范化、标准化，提高使用单位节能管理水平。建立在用工业锅炉、换热压力容器节能管理标准化示范点，树立样板，组织相关使用单位参观学习，促进使用单位节能管理水平的提高。 1.3.5加强生产使用环节的节能监管与服务 1强化设计审查。对高耗能特种设备描述或记录产品节能性能及功能的设计图纸、计算书、说明书及其设计能效指标（目标值和限定值）等进行审查，符合能效标准的方可用于制造。 2. 加强制造监管。对试制的特种设备新产品、新部件进行能效测试和等级评定（电梯等机电类特种设备在型式试验的同时对节能性能进行试验），对未经测试，或没有达到限定值的产品不允许批量生产；产品出厂随机文件应附有最佳运行工况条件及能效说明文件。 3. 开展安装、维修、改造监管。由各地测试机构实施相关的特种设备安装、维修、改造后的能效测试，对未达到原产品能效指标要求的不得移交使用单位使用。4. 逐步推进设备与系统监测、计量装置的配备，形成使用过程能效监管的必要条件，特种设备检验检测机构对特种设备安全性能定期检验的同时对节能项目的检查；对不符合能效指标的，长期在低效率下运行的高耗能特种设备，使用单位应当分析原因，进行必要的诊断，采取针对性的措施进行整改。 5. 对锅炉水（介）质处理定期检验，锅炉清洗进行监督检验，建立水质数据库。1.4 节能监管实施办法 1.4.1高耗能特种设备范围高耗能特种设备是指在使用过程中能源消耗量或者转换量大，并具有较大节能空间的锅炉、换热压力容器、电梯等特种设备。起重机械、游乐设施、客运索道、场（厂）内机动车辆等特种设备也存在节能问题，但由于节能问题相对不突出，且尚无有效的节能技术与监管办法 ，暂不纳入节能监管范围。 1.4.2实施安全监察与节能监管结合机制的意义将节能监管纳入特种设备全过程安全监察范围，建立安全监察与节能监管相结合工作机制，充分利用现有的行政资源推进节能降耗工作，有利于实现特种设备安全性与经济性的高度统一，有利于特种设备节能监管工作的到位，有利于降低行政管理成本、减轻企业负担，有利于企业主体、政府引导、部门联动、突出重点、服务优先的节能工作格局形成，有利于确保安全、节能降耗双重目标的实现。1.4.3高耗能特种设备设计的节能要求高耗能特种设备的设计应当在设备结构、系统设计、材料选用、工艺制定、计量与监控装置配备等方面符合有关技术规范和标准的节能要求，不得设计不符合能效指标要求的产品，设计文件需进行鉴定。1.4.4新产品能效测试要求 高耗能特种设备新产品应当进行能效测试，经能效测试或者测试结果未达到能效指标要求的，不得批量制造。锅炉、换热压力容器产品在试制时进行能效测试，电梯产品在安全性能型式试验时进行能效测试。1.4.5制造、安装、改造、维修过程的监督检查要求 高耗能特种设备制造、安装、改造、维修过程的节能监督检查与安全性能监督检验同时进行。按照有关特种设备安全技术规范的规定，对影响设备或者系统能效的项目、能效测试报告等进行节能监督检查，未经节能监督检查或者监督检查结果不符合要求的，不得出厂或者交付使用。产品出厂文件应包括：产品能效测试报告、设备经济运行文件和操作说明。安装、改造、维修不得降低产品及其系统的原有能效指标。1.4.6对使用单位的监督检查要求高耗能特种设备使用单位应建立健全节能管理岗位责任制和高耗能特种设备经济运行、能效计量监控与统计、能效考核等规程和制度。要按设计要求配备、安装辅机设备，安装能效监控装置、能源计量器具，记录相关数据 ：（1）能源消耗记录；（2）反映设备加工转换效率、贮运效率和终端利用效率的技术参数记录；（3）锅炉燃料的消耗量，进水、出水（汽）量及温度、压力，排烟温度等。设备技术档案应包括下列内容：(1) 含有设计能效指标的设计文件；(2)能效测试报告;(3)设备经济运行文件和操作说明书；(4)日常运行能效监控记录、能耗状况记录；(5)节能改造技术资料；(6)能效定期检查记录. 1.4.7作业人员培训考核要求 锅炉司炉工等高耗能特种设备作业人员的节能知识培训考核是节能监管的重要工作，要将节能管理知识和节能操作技能纳入作业人员资格考核内容。督促使用单位经常性地开展节能教育和培训，增强节能意识，提升节能操作技能。 1.4.8锅炉水处理及化学清洗要求 目前工业锅炉水质管理方面存在一些比较突出的问题。一是水处理设备方面，存在设备选型不合理导致制水能力不足、与当地水质不匹配问题，以及日常使用中利用率低、维护不良等问题；二是水处理作业人员方面，存在人员数量不足，人员知识结构和综合素质不满足要求的问题；三是水质监督方面，由于重视程度不够、制度不完善、管理松懈等原因，造成水质不符合要求，锅炉结垢严重，不仅降低了锅炉效率，而且可能导致安全事故。要按规定切实做好锅炉水（介）质处理定期检验和锅炉化学清洗的监督检验。 1.4.9在用设备定期能效检查要求 检验机构在对特种设备定期检验时，按照特种设备安全技术规范和标准的要求对使用单位的节能管理和高耗能特种设备能效状况进行检查。发现不符合特种设备安全技术规范要求的，应当要求使用单位进行整改。当检查结果异常或者严重偏离设计参数难以判断其运行效率时，应当进行能效测试，以准确评价其能效状况。发现特种设备及其系统的运行能效不符合技术规范时，要分析原因，采取措施整改，进行节能改造，经整改仍不符合规范要求的，不得继续使用。国家明令淘汰的在用设备要在规定的期限内予以改造或更换，改造不合格的，不得继续使用。1.4.10能耗严重超标的界定 1.生产、使用国家产业政策明令淘汰的，耗能高的特种设备产品或部件； 2.特种设备运行能效严重低于相应安全技术规范或国家、行业标准的要求； 3.特种设备长期在严重偏离特种设备设计能效工况范围运行，且单位耗能超过同类特种设备。 1.4.11不符合能效指标的界定 1在设计环节是指高耗能特种设备设计文件鉴定结果表明，特种设备产品、部件设计能效低于相应安全技术规范和标准规定的能效指标要求； 2在制造环节是指能效测试结果表明特种设备产品、部件或试制的新产品、新部件能效低于相应安全技术规范和标准要求的能效指标要求，或严重偏离特种设备产品、部件设计能效范围； 3在安装、改造、维修环节是指安装、改造、维修后的能效测试结果表明高耗能特种设备能效低于相应安全技术规范和标准要求的能效指标要求，或严重低于特种设备产品能效测试结果； 4在使用环节是指特种设备运行能效低于相应安全技术规范和标准要求的能效指标要求，或特种设备长期在严重偏离特种设备设计能效工况范围运行。 第二章 工业锅炉节能2.1 燃料管理燃料管理的核心是进行燃料量和质的管理，目的是便于司炉人员能够根据各种燃料品质的差异合理进行燃烧调节，提高燃烧效率，并为管理者开展能效考核提供基础数据。燃料管理主要包括如下几个方面：燃料进厂验收制度进厂燃料按购货单据核对品质，过磅，记录入账；燃料分区存放制度按照进厂燃料的种类、价格及日期分区存放，标明燃料特性；燃料品质的调整对不同煤种的混配、以及对水分和颗粒度的调整；燃料消耗计量制度每台锅炉和每个班组都要分别计量，按燃料种类记录消耗情况，做到能耗有指标，单耗有比较，以便于开展节能评比。2.1.1燃料的分类与特点燃料是指煤炭、原油、天然气、焦煤、煤气、成品油、液化石油气、生物质和其他直接或通过加工、转换而取得有用能源的各种资源。能源是自然界中能够直接或通过转换提供某种形式能量的物质资源，它包含在一定条件下能够提供某种形式的能的物质或物质的运动，也指可以从其获得热、光或动力等形式的能的资源，如水动力能、太阳能和风能等。工业锅炉燃料分为固体燃料、液体燃料和气体燃料三类如表2-1-1所示。表2-1-1 燃料的分类项目天然燃料人工燃料其他燃料固体燃料木材、煤炭木炭、焦炭、甘蔗渣、谷壳、垃圾等生物质液体燃料石油汽油、柴油、煤油、重油、水煤浆废碱液气体燃料天然气高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气、液化石油气沼气、可燃废气2.1.2燃料的成分锅炉燃料的品种虽然很多。但是它们的组成成分均为碳、氢、氧、氮、硫、水分和灰分等。燃料的组成成分及作用如下： 碳（c）是燃料的主要可燃成分。1kg碳完全燃烧时，能放出3.39107焦耳的热量；燃料含碳量越高，它的发热量也就越大；同时，碳的着火温度较高。含碳量越高的煤着火燃烧就越困难。燃煤中碳的含量占可燃成分的5095。 氢（h）也是燃料的可燃成分。1kg氢完全燃烧时，能放出1.3108焦耳的热量；燃料含氢量越高，就越容易着火燃烧。 氧（o）是燃料中的助燃成分。燃料含氧量越高，燃烧的速度就越快；但是含氧量高会降低燃料的发热值。 氮（n）既不能燃烧，又不能助燃。它的存在不但降低了燃料的发热值，而且它燃烧后生成的轻微腐蚀性氮氧化合物no2和no3是有害气体。 硫（s）燃料中的有害成分。1kg硫完全燃烧时，能放出1.1107焦耳的热量。硫的燃烧产物是二氧化硫（so2）和三氧化硫（so2）气体，与烟气中的水蒸汽结合会产生亚硫酸和硫酸蒸汽而凝结在锅炉的尾部受热面上造成锅炉金属的腐蚀；同时二氧化硫（so2）和三氧化硫（so2）气体从烟囱排出时会造成大气环境的污染，对人体和动植物造成危害。燃料中的硫分有机硫和无机硫两种；有机硫和除硫酸盐外的无机硫都可以燃烧；如煤中的黄铁矿硫等。但它们的发热量很低；煤中以硫酸盐形式存在的无机硫是不能燃烧的，它残留在灰分之中形成灰渣的一部分。无机硫和有机硫的总和叫全硫，它的符号是st。 水分（w）是燃料中的主要杂质，不能燃烧，它的存在降低了燃料中可燃成分的含量，减少了燃料的发热值，而且在燃料燃烧时因吸收热量汽化而降低了炉膛温度热量；水份在燃料燃烧后形成烟气中的水蒸汽，排烟时将大量的热量带走而降低了锅炉的效率。 灰分（a）是燃料中不能燃烧的矿物质，也是燃料中主要杂质。在固体燃料中，灰份的含量可达5060。它在燃料中的含量越高，使燃料的发热值也就越小。同时锅炉的出灰量增大，燃烧的灰份会使锅炉的受热面积灰，降低锅炉的热效率。烟气中含有的大量飞灰颗粒高速的冲刷锅炉的受热面，会磨损锅炉的金属表面降低锅炉的使用寿命。大量的飞灰从烟囱中排出，对周围的大气环境造成了污染。由此可见，燃料组成成分中只有碳和氢是对燃烧有利的；氧虽然无害，但对锅炉的燃烧来说，作用也不大。其他成分都是有害的。2.1.3燃料的燃烧特性反映燃料燃烧特性的物理量有：燃点（闪点）、燃烧范围（爆炸范围）、着火点和发热量。燃点（闪点）所谓燃点是指该液体在空气中点燃后开始燃烧，并在液面上产生足够浓度的蒸汽能保持继续燃烧时的最低温度。加热或冷却可燃性液体时，液面附近的蒸汽浓度正好达到该液体的燃烧范围（爆炸范围）的下限值时的液面温度，就称为该液体的燃点。可燃性液体的温度高于该液体的燃点时，靠近火源就会有发生着火爆炸的危险。燃点较低的可燃性液体称为易燃性液体。 燃烧范围（爆炸范围）燃烧范围（爆炸范围）也称为爆炸极限；可燃性液体的蒸汽（或气体）与空气构成的混合气体遇到火源则会剧烈的燃烧；当混合的比例达到一定的浓度范围时就会发生爆炸，浓度太大或浓度太小都不会发生爆炸。引起爆炸的浓度范围叫做燃烧范围（爆炸范围），这个浓度范围也称为该可燃物质的爆炸极限。用可燃性物质的蒸汽（气体）所占整个容量的百分比来表示。在该浓度范围中，较低的浓度范围称为爆炸下限值，较高的浓度范围称为爆炸上限值。该浓度的范围越广，下限值越小，表示该物质引起燃烧的危险性就越大。常用可燃物质的着火点及爆炸极限如表2-1-2所示。表2-1-2 常用可燃物质的着火点及爆炸极限物质名称气体（蒸汽）分子式着火点爆炸极限（vol）下限上限甲烷ch45375.015.0乙烷c2h64723.012.5乙烯c2h44503.646乙炔c2h23052.581丙烷c3h84322.19.5丁烷c4h102871.68.4汽油3001.47.6煤油2610.75.0氢气h25004.075氨气nh36511625一氧化碳co60912.5743.燃料的着火点在空气中对可燃性物质进行加热时，即使未靠近火焰或火花等火源也会着火，并开始燃烧的最低温度就是该可燃物质的着火温度，又称着火点。实际上，当温度达到着火点时就能引起燃料的剧烈氧化并发出光和热。部分固体燃料的着火点如表2-1-3所示。表2-1-3 部分燃料的着火点燃料名称木柴褐煤烟煤无烟煤焦炭着火点（）250350200350200500600700700燃料名称焦炉煤气天燃气高炉煤气重油煤油着火点（）4005505007505008003362506004. 燃料的发热量燃料的发热量也称为燃料的热值，是指单位质量的燃料完全燃烧后所释放的热能。发热量的法定计量单位对于固体和液体燃料：单位符号是； kj/g（千焦/克）、mj/kg（兆焦/千克）；对于气体燃料；单位符号是j/nm3。j/nm3（焦耳/标准立方米）发热量的习惯计量单位为cal/g（卡/克）、kcal/kg（大卡/千克）或kcal/ nm3 (大卡/标准立方米)1cal/g（卡/克）4.1868j/g（焦/克）； 1焦耳等于1牛顿(n)力在力的方向上通过1米的位移所做的功。1j1nm, 1mj=1000kj 1mj/kg1000j/g238.845896 cal /g工业锅炉的固体燃料主要是煤。我们将重点叙述煤及其燃烧特性。下面简单介绍液体燃料和气体燃料。2.1.4液体燃料在常温和常压下为液体状态存在而具有可燃性质的物质叫做可燃液体，或称为液体燃料。燃点较低的可燃液体危险性较大，通常被称为易燃液体。锅炉用的液体燃料有矿物油、水煤浆、黑液等。液体燃料的特点液体燃料与其他燃料相比有以下几个特征。.发热量高，稳定，容易储存或运输。.与煤炭燃烧相比，产生的煤灰较少，但是在燃烧重质油时若方法不正确则还是会产生一定的煤灰。.重质油含硫磺成分，燃烧时会产生一定量的二氧化硫。.虽然产生的烟灰量很少，但是有时灰分中的金属氧化物可能会造成运行故障发生。矿物油中的柴油是锅炉的常用液体燃料。柴油的特性可用粘度、比重、凝固点、闪点、发热量、硫份、水分和灰分等指标来表示。这些指标对柴油的燃烧、运输和储存都有影响。其中水分和灰分是在生产、运输、储存的过程中混入的杂质，含量很小。柴油分柴油和轻柴油两种。反映油的流动性能的物理量叫做粘度。粘度大则流动性能差，粘度小则流动性能好。我国通常是采用恩氏粘度计测量燃料油的粘度。方法是用某温度下200ml的油样从恩氏粘度计流过的时间与20时200ml的蒸馏水流过的时间之比值来表示的。测量结果叫恩氏粘度，用e来表示。随着温度的上升，油的粘度会下降。一般，要将进入锅炉燃烧器的重柴油加热，使粘度小于4e，才能保证它的充分雾化。然而，对重柴油加热温度也不能过高，不能大于110。否则它可能产生残炭而堵塞燃烧器中的小口径喷嘴。柴油分轻柴油和重柴油两类。国家标准gb2522000规定轻柴油按凝点分为：10号、5号、0号、-10号、-20号、-35号和-50号七个牌号。20号柴油是重柴油。10号轻柴油适用于有预热设备的锅炉。5号轻柴油适用于最低气温在8以上地区锅炉使用。0号轻柴油适用于最低气温在4以上地区锅炉使用。-10号轻柴油适用于最低气温在-5以上地区锅炉使用。-20号轻柴油适用于最低气温在-14以上地区锅炉使用。-30号轻柴油适用于最低气温在-29以上地区锅炉使用。-50号轻柴油适用于最低气温在-44以上地区锅炉使用。轻柴油的特性见表2-1-4。表2-1-4 柴油的特性表牌号1050-10-20-35-50运动粘度（20），mm2/s3.08.02.58.01.87.0闪点 不低于5545凝点， 不高于1050-10-20-35-50冷滤点， 不高于1284-5-14-29-44灰分， (m/m) 不大于0.01水分， （v/v） 不大于痕迹机械杂质无硫含量， (m/m) 不大于0.2柴油的凝点和冷滤点是表征柴油低温使用性能的重要指标。凝点（sp）是表明柴油在低温环境中失去流动性的最高温度；冷滤点（cfpp）则可表明柴油通过柴油发动机供油系统时能造成滤网堵塞的最高温度。对轻柴油而言，冷滤点比凝点指标在实际使用中显得更加重要。这是因为冷滤点与柴油的低温使用性能直接相关，而凝点主要是与柴油的贮存、运输有关。在柴油中加入很低浓度（1以下）的降凝剂就可大大改善柴油的低温流动性，加剂方法灵活、简便。由于加入量少，不会改变柴油的其它性能指标，同时，使柴油的单位生产成本远远低于其它降凝、降滤方法或途径所投入的成本。目前，我国大多数地区小型燃油锅炉都采用0号柴油。这是因为它的粘度很小，容易流动。它的凝点、冷滤点低；燃点较高；收到基低位发热量为42900kj/kg，发热量高；而水分、灰分、含硫量和机械杂质都很低；使用前不需要加热。一般说来，10号、20号重柴油适用于燃烧器里有中型喷嘴的燃烧器的锅炉。与标准煤相对应，收到基低位发热量等于41.82mj/kg的油称为标准油。统计计算时可能采用吨、万吨标准油。1kg标准煤的发热量相当于0.7kg标准油。gbj1687标准规定：闪点28的液体是火灾危险性为甲类的液体；闪点2860的液体是火灾危险性为乙类的液体。锅炉燃料中，只有闪点60的柴油才是火灾危险性为乙类的液体。2.1.5气体燃料气体燃料是指在常温常压下以气体状态存在的可燃气体；与液体、固体燃料相比，在过量空气较少的情况下也容易完全燃烧。气体燃料中的氮、硫成分极少，因此氮氧化物（nox）、硫氧化物（sox）对大气的污染也较少；气体燃料对防止大气污染来说是最理想的燃料，然而由于储存气体燃料的容器如储藏罐等需要高昂的费用，燃料费也比其他燃料高，因此有价格方面的劣势。1.气体燃料的分类气体燃料通常统称为煤气。它分为天然气和人工煤气两类。天然气分纯气田煤气和油田伴生煤气两种。天然气的收到基低位发热量等于36.654.4mj/nm3，属于高发热量气体燃料。人工煤气的品种很多，例如液化石油气、炼焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气。除液化石油气外，人工煤气均属于低发热量气体燃料。液化石油气的主要成分是丙烷和丁烷，发热量为104.7mj/nm3左右。高炉煤气是炼铁厂的废气，主要成分是co，但含有大量的co2和n2，所以收到基低位发热量等于34mj/nm3。发生炉煤气是煤在缺氧条件下燃烧的产品。依氧化剂的不同，分为空气煤气、水煤气和混合煤气。发生炉煤气的收到基低位发热量等于5.66mj/nm3。锅炉的常用气体燃料是天然气、高炉煤气、焦炉煤气、水煤气，但也有小型锅炉使用液化石油气的。） 天然气一般情况下指的是从地下开采出的气体中以碳氢化合物为主要成分的可燃气体。根据性状不同，分为干性与湿性两种。湿性气体多产至油田地带，除了甲烷、乙烷外还有丙烷、丁烷等气体，在提取天然汽油、液化石油气体后，供给所需方面。干性气体大部分是甲烷提炼而成，含有微量二氧化碳。） 液化石油气（）在常温下稍微加压，就很容易液化的石油类碳氢化合物，主要成分包括丙烷、丙烯、丁烷、丁烯。一般被简称为（iquefied etroleum as）。有些液化石油气是炼制石油的副产品，也有的是从天然气中回收回来的，其中前者是主要来源。用途方面，除了大部分用于家庭以外，还用于汽车、石油化学、都市燃气等领域。.气体燃料的特性气体燃料除了天然气以外，还可以通过其他液体、固体燃料制造而成，一般具有如下特点；1)燃烧效率高，过量空气少，可以完全燃烧，不产生煤灰。2)大部分燃料中不含硫磺，燃烧废气中不会产生二氧化硫。3)完全无灰分，不会产生尘埃。不过，由固体燃料制造的气体燃料除外。可燃气体的温度达到高度时，可以产生自燃。自燃点又叫自燃温度，是没有明火或电火花等点火源引燃的条件下，物质在空气或氧气中被加热而自动燃烧、爆炸的最低温度。当存在一定能量的热源时，可燃混合物迅速燃烧并引起爆炸的浓度上下限叫做爆炸界限。其最高浓度叫爆炸上限，最低浓度叫做爆炸下限。常用燃气的成分与爆炸极限如表2-1-5所示。表2-1-5 常用燃气的成分与爆炸极限 燃气种类天然气焦炉煤气混合煤气高炉煤气高压气化气液化石油气液化石油气体积成分h259.248.01.859.3co8.620.023.524.8c4h87.4ch498.023.413.00.3141.5c3h6cmhn0.42.01.710.0c3h80.34.550.0c4h100.30.426.250.0n21.03.61256.90.8o21.20.8co22.04.517.50.9h2s0.9爆炸极限上限15.035.642.676.446.89.79.0下限5.04.56.146.65.41.71.9. 标准气的定义收到基低位发热量等于41.82mj/nm3的气体燃料称为1标准立方米标准气。在统计计算时，可采用千标准立方米、百万标准立方米标准气。1千克标准煤的发热量相当于0.7标准立方米标准气。2.1.6固体燃料固体燃料分为煤炭类、木材类、杂质类等三种类型。与液体燃料和气体燃料相比，灰分及含水量的比例要大很多，一般情况下使用操作起来不是很方便。煤就是最常用的固体燃料。1.煤的分类按照国家的有关规定：我国工业锅炉用煤主要是依据煤的挥发份并参考水份、灰分的含量来分类的。） 无烟煤无烟煤是煤化程度较高的煤，挥发份低，密度大，燃点高，无粘结性；无烟煤的挥发份含量最低，一般挥发份vr10,且挥发份析出的温度也较高，因而着火困难，燃尽也不容易，但它燃烧时没有烟，仅有很短的青蓝色火焰，焦炭也没有黏结性。无烟煤的埋藏年代最久，碳化程度最深，因而含碳量最高，一般含碳量（cy）高达40，最高可达95；而灰分也很低，ay =625（少量ay30）；水份也很低，wy15。所以发热量都很高，一般qdwy2500032500 kj/kg。无烟煤俗称白煤，表面呈明亮的黑色光泽，密度较其他煤大，且质地坚硬，不易碎裂，便于远途运输，我国的无烟煤的储藏量较大，仅次于烟煤，多分布于华北、西北和中南地区。） 烟煤烟煤是炭化程度高于褐煤而低于无烟煤的一种煤，其特点是挥发份产生范围宽；一般挥发份vr1045，它的碳化程度比无烟煤低，含碳量cy4060，少数可达75；一般来说，灰分ay =730，但是有的可高达50；水份wy318.总的来说，烟煤由于含碳量多，含氧量少，水份不大，灰分也不高，因而发热量也能达到2000030000 kj/kg。烟煤表面呈黑灰色，有光泽，质地较松软。贫煤是烟煤的一种，它变质程度高，挥发份最低的烟煤。挥发份vr1020，着火较困难，但不结渣。烟煤的结焦性能各不相同，有的呈粉状(如贫煤等)，有的呈强结焦性（优质烟煤多属此类）。3）褐煤是煤化程度低的煤；外观多呈褐色，光泽暗淡或呈沥青光泽，含有较高的内在水分和不同数量的腐植酸，质脆易风化，不易储存，也不宜远途运输。它的挥发份vr4050，但它的水份和灰分很高，水份wy2050，灰分ay =650，因而发热量很低，qdwy1000021000 kj/kg。4）石煤是一种腐泥形成的劣质煤。它是夹于煤层中的含可燃物很低的坚硬石块，qdwy40008000 kj/kg，它的比重大，硬度高；外形象褐色石头；灰份通常高达5085，挥发份低，难以点燃。一般锅炉无法燃烧。5）油母页岩简称油页岩。它实际上是一种年青的高灰分腐泥质煤。它的外观大都呈片状，含有一定的油份，可燃质大部分是挥发份中的；可燃基挥发份可达7080；易燃。但它的灰分却高达6070以上，收到基低位发热量一般在41878374kj/kg左右。我国工业锅炉用煤的分类与有关参数如表2-1-5 所示。 表2-1-5 我国工业锅炉用煤的分类与有关参数燃料种类vr（）wy（）ay （）qdwy（kj/kg）石煤类505500类5055008400类508400煤矸石50630011000褐煤402030840015000无烟煤类51010251500021000类5102521000类510102521000贫煤1020103018800烟煤类2071525401100015000类20510251550019700类2010206019700油母页岩1020606300甘蔗渣404026300110002煤的品种从煤矿生产出来的，未经任何加工处理的煤叫做毛煤。从毛煤中选出规定粒度的矸石（包括黄铁矿等杂物）以后的煤叫做原煤。原煤的干燥基灰分40时，按灰分等级划分为a-1至a-36个等级。如果原煤的干燥基灰分40，则被称为低质原煤。煤炭产品可以分成精煤、洗选煤、筛选煤、原煤、低质煤五类。3. 煤的元素成分煤的元素成分是指碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分。它们的质量百分数分别用c、h、o、n、s、a和m表示，单位为%。其中硫包括有机硫和黄铁矿硫，又称可燃硫；不包括灰分中的硫酸盐硫。与煤的有机质相结合的硫，叫做有机硫。用符号so表示。煤中矿物质内的硫化物硫、硫铁矿硫，硫酸盐硫和元素硫时总称，叫做无机硫。煤中无机硫和有机硫的总和，叫全硫。用符号st表示。此外，煤中还含一些其他对人和生态有害的元素，如砷、氟、氯、磷、镉、汞、铬、铍、铊、铅。根据国家标准煤质及煤分析有关术语（gb/t 37151996）的规定：在煤质分析结果的表示方法中用到的收到基是以收到状态的煤为基准。收到基曾经被称为应用基，后来统一改称为收到基。煤的元素成分常用的四种表示方法是： 收到基xar是以实际供入锅炉的煤的成分总量作为计算基数。carharoarnarsaraarmar100% 空气干燥基xad以风干后的煤的成分总量作为计算基数。cadhadoadnadsadaadmad100% 干燥基xd以无水分的煤的成分总量作为计算基数。cdhdodndsdad100% 干燥无灰基xdaf以无水、无灰的煤的成分总量作为计算基数。cdafhdafodafndafsdaf100% 上式列出了煤的元素成分四种基准表示方法的组成成分。其中煤的收到基组成成分是锅炉设计、运行中常用的。煤的组成成分及其各种基准间关系如图2-1所示。注：图中ar 表示煤的收到基组成成分；ad表示煤的空气干燥基组成成分；d表示煤的干燥基组成成分；daf表示煤的无灰干燥基组成成分。图2-1-1煤的成分及其各种基准关系示意图煤的成分由一种基换算到另一种基时，可采用表2-1-6中的换算公式进行换算。表2-1-6 煤质分析中各种基准结果的换算公式已知需求基空气干燥基xad收到基xar干燥基xd干燥无灰基xdaf换算公 式空气干燥基xad收到基xar干燥基xd干燥无灰基xdaf注：本表适用于除水分以外的各种成分、挥发份和高位发热量的换算。4. 煤的工业分析成分水分、灰分、挥发份和固定碳四个项目煤质分析的总称叫工业分析。煤的工业成分分析过程是：将煤在隔绝空气的条件下加热（90010，持续7分钟左右），分解出来的气、汽态物质除去水分的数值就称为煤的挥发份（主要成分是烃），剩下的不挥发物质称为焦渣。焦渣除去灰分就称为固定碳。煤的挥发份是指：煤样在规定条件下隔绝空气加热，并进行水分校正后的质量损失，用符号v表示。煤的固定碳是指：从测定煤样的挥发份后的残渣中减去灰分后的残留物，通常用100减去水分、灰分和挥发份得出的数值，用符号fc表示。在一定的条件下，煤样与周围空气的湿度达到平衡时所失去的水分，叫做外在水分，用符号mf表示。在一定的条件下，煤样达到空气干燥状态时所保持的水分，叫做内在水分，用符号minh表示。煤的外在水分和内在水分的总和叫做全水分，用符号m t表示。煤样在规定条件下完全燃烧后留下的残留物，就称为灰分。用符号a表示。煤经过干馏结成焦炭的性能称为煤的结焦性能。煤在气化或燃烧的过程中，煤灰在受到高温而软化、熔融结渣的性质，就叫做灰渣的结渣性，用符号clin表示。在规定条件下，得到的随着加热温度的增加而引起的煤灰由变形、软化、呈半球型到呈流动特性的物理状态，叫做灰熔融性。在灰熔融性的测定中，煤灰尖锥开始变形、软化时的温度，称为变形温度，习惯上被称为这种煤的灰熔点。灰锥熔化展开成高度小于1.5mm的薄层时的温度，称为这种煤煤灰的流动温度。5煤的发热量煤的发热量是煤按热值计价的基础指标。由于煤样是在充满高压氧气的弹筒（习惯上称为“氧弹”）内燃烧的，发生了煤在空气中燃烧时不能进行的热化学反应，因此煤的弹筒内燃烧所产生的发热量要高于煤在空气中燃烧所产生的发热量、高于煤在工业锅炉中燃烧时实际产生的热量；燃料在氧弹中完全燃烧、并在燃烧产物中的水蒸汽（包括燃料中所含水分生成的水蒸汽和燃料中氢燃烧生成的水蒸汽）凝结为水时的反应热叫做燃料的高位发热量。在实际应用中要把煤在氧弹内燃烧所产生的发热量折算成符合煤在空气中燃烧的发热量。煤的高位发热量，是指煤在空气中常压条件下燃烧以后所产生的热量。实际上是由实验室中测得的煤的弹筒发热量减去硫酸和硝酸生成热后得到的热量。煤在空气中常压条件下燃烧的高位发热量也称为煤的恒压高位发热量。煤的低位发热量，是指煤在空气中大气压条件下燃烧后产生的热量，扣除煤中水分（煤中有机质中的氢燃烧后生成的氧化水，以及煤中的游离水和化合水）的汽化热（蒸发热），剩下的实际可以使用的热量。也称为恒容低位发热量.煤的恒容高位发热量减去煤样中水和燃烧时生成的汽化潜热后的热值，叫做恒容低位发热量， 锅炉热力计算使用的是收到基低位发热量。收到基低位发热量可从高位发热量中减去燃料燃烧时所生成的水蒸汽的汽化潜热求得。对于不同的基，收到基低位发热量与高位发热量的换算关系是：qnet，arqgr，ar206har3mar kj/kg 式中：qnet，ar煤的收到基低位发热量，qgr，ar煤的收到基高位发热量，har 煤的收到基中氢的含量，mar 煤的收到基中水的含量；当两种不同煤种的燃料进行混合燃烧时，混合煤的发热量可按下式进行计算：qnet，arqnet，ar1gqnet，ar2(1g) kj/kg 式中：qnet，ar1某一种煤的发热量，kj/kg；qnet，ar2另一种煤的发热量，kj/kg；g 发热量为qnet，ar1的煤所占的份额。我国规定：一公斤标准煤的收到基低位发热量为29308kj/kg（7000kcal/kg）。人们习惯将不同状况的煤消耗量折算成标准煤耗量，以便比较设备运行的经济性。标准煤耗煤量的计算公式为： 式中：bbz 标准煤耗量，kg/h；b 实际煤耗量，kg/h；qnet，ar实际用煤的收到基低位发热量，kj/kg；29308标准煤的收到基低位发热量，kj/kg。6煤的燃烧特性1）煤的燃点煤释放出足够的挥发份与周围大气形成可燃混合物的最低着火温度叫做燃点。2） 煤的结渣性煤经过干馏结成焦炭的性能叫做结渣性。煤的结渣性对层燃炉的燃烧过程有显著影响。如果煤的结渣性很弱，煤在炉排上燃烧时形成粉末状焦炭，阻碍空气流通；如果空气压头大，这些粉末状焦炭又易被气流携带飞走，使火床上产生火口，使燃烧恶化，如果煤的结渣性很强，则煤在炉排上燃烧时产生的焦炭会熔融粘结成片，也会阻碍空气流通，使空气难以接触焦炭内部的固定碳，导致燃烧减弱，甚至熄火，因此，通常情况下对层燃炉不宜采用结渣性很弱或很强的煤。对于循环流化床锅炉，不宜采用结渣性强的煤。因为如果采用结渣性强的煤，会在锅炉压火备用时焦炭熔融使整个料层粘结成一片；要是不及时采取措施进行处理，势必造成被迫停炉的后果。对于煤粉炉，由于煤粉在炉膛中悬浮燃烧，结渣性对煤粉的燃烧过程影响不是很大。3） 煤的灰熔性在工业上，一般都将煤灰的软化温度（煤的灰熔点）作为衡量其熔融性的主要指标。将软化温度高于1425的灰称为难熔性灰；软化温度为12001425的灰称为可熔性灰；软化温度低于1200的灰称为易熔性灰。不同煤种的煤灰的软化温度不相同的。煤灰的软化温度取决于煤灰的化学成分。煤灰的主要成分是al2o3、sio2、fe2o3和cao等四种，此外还可能有feo、fes2、mgo、na2o、k2o等物质。一般来说，煤灰中本身熔点高的物质（mgo，al2o3，sio2）愈多，灰的软化温度也愈高。相反，增加熔点低的物质，如铁氧化物（feo，fe2o3）、氧化钠、氧化钾（na2o，k2o）、特别是增加fes2（黄铁矿），会使灰的软化温度降低。但灰的软化温度并不是各种组分熔点的算术平均值。有时，几种物质一起形成低熔点的共晶体，它的熔化温度比参与该共晶体的任何一种物质的软化温度还低。煤在锅炉内燃烧时候，如果炉内温度高于煤灰的软化温度，固态的飞灰会变成具有粘性的熔融状态的灰。当它碰到受热面时，就会粘附在受热面上而逐渐结焦，甚至还会在锅炉对流过热器的管子之间搭桥，从而使传热热阻增大，导致炉温进一步提高，结焦愈来愈严重。炉内受热面结焦不但影响锅炉受热面的传热过程，而且可能会影响到锅炉的水循环系统，使锅炉燃烧室的燃烧工况恶化。严重时会导致被迫停炉。对于层燃炉，熔渣可能堵塞炉排通风口，影响空气流通，破坏燃烧，严重时可使炉排片烧坏。4） 煤的燃烧过程煤的在锅炉内的燃烧过程分为煤的预热和干燥、析出挥发份和形成焦炭、可燃气体和焦炭的燃烧、焦炭的燃尽和形成灰渣等四个阶段。煤的预热和干燥过程燃料进入炉膛内，在炉内高温烟气、炉墙、燃料层的高温辐射下，燃料温度逐渐升高，燃料中的水份开始汽化逸出，当达到100左右时，水份的蒸发格外的强烈。煤中的水份越多，加热至着火温度所需的热量就越多，所需