第二章 燃料和锅炉平衡

1、 煤是古代的植物体因为煤是古代的植物体因为地壳运动而埋没地下，地壳运动而埋没地下，在适宜的地质环境中经在适宜的地质环境中经过漫长年代的演变而成过漫长年代的演变而成的，含碳量一般为的，含碳量一般为46%46%97%97%。煤是重要的燃料和。煤是重要的燃料和化学工业原料。煤在地化学工业原料。煤在地球上的储量非常丰富。球上的储量非常丰富。第一节第一节 燃料知识燃料知识煤的形成煤的形成 煤的工业分析成分煤的工业分析成分 煤的元素分析成分煤的元素分析成分 煤的成分基准煤的成分基准 煤成分基准的换算煤成分基准的换算 煤的工业分析成分煤的工业分析成分 水分水分(M)(M)、灰分、灰分(A)(A)、挥发分、挥

2、发分(V)(V)、固定碳、固定碳(FC)(FC) 煤的元素分析成分煤的元素分析成分 碳碳(C)(C)、氢、氢(H)(H)、硫、硫(S)(S)、氧、氧(0)(0)、氮、氮(N)(N) 可燃元素可燃元素 C C（固定碳和挥发分中的（固定碳和挥发分中的C C）、H H、S S（可燃硫（可燃硫 和硫和硫 酸盐硫酸盐硫 ） 不可燃元素不可燃元素（内部杂质）（内部杂质） O O、N N 不可燃成分不可燃成分（外部杂质）（外部杂质） M M（内、外）、（内、外）、A A 可燃气体挥发份可燃气体挥发份 煤中的氢、氧、氮、硫与部分碳所组成的有机化合物加热后分解煤中的氢、氧、氮、硫与部分碳所组成的有机化合物加热后

3、分解, , 形成气体挥发出来形成气体挥发出来rSlyS 收到基（收到基（arar）（原应用基（原应用基y y） 以入炉煤（包括煤的全部成分）以入炉煤（包括煤的全部成分） 为基准为基准 空气干燥基（空气干燥基（ad ad ）（原分析基（原分析基f f） 以风干状态煤（除外部水分）为以风干状态煤（除外部水分）为基准基准 干燥基（干燥基（d d）（原干燥基（原干燥基g g） 以去掉全部水分煤为基准以去掉全部水分煤为基准 干燥无灰基（干燥无灰基（dafdaf）（原可燃基（原可燃基r r） 以去掉全部水分及灰分煤为基准以去掉全部水分及灰分煤为基准)12(%100AMSNOHCararararararar

4、 )22(%100AMSNOHCadadadadadadad )32(%100ASNOHCdddddd )42(%100SNOHCdafdafdafdafdaf 不同基准之间的换算公式不同基准之间的换算公式 X = K XX = K X0 0 （2-92-9） 式中式中 X X0 0 、 X X 某成分原基准及新基准质量百分比，某成分原基准及新基准质量百分比，% % K K 换算系数（见表换算系数（见表2-12-1）araradadCM100M100C 例例: : 煤成分基准的换算煤成分基准的换算详见板书及例题详见板书及例题（重点掌握知识）（重点掌握知识）表表2-12-1aradM100M10

5、0 arM100100 ararAM100100 adarM100M100 adM100100 adadAM100100 100M100ar 100M100ad dA100100 100AM100arar 100AM100adad 100A100d 所求所求 已知已知收到基收到基空气干燥基空气干燥基干燥基干燥基干燥无灰基干燥无灰基收到基收到基1 1空气干空气干燥基燥基1 1干燥基干燥基1 1干燥无干燥无灰基灰基1 1 低位发热量（低位发热量（Q Qnetnet） 烟气中的水蒸汽在锅炉中一般不会凝结，形成水蒸汽所吸收的汽化潜热烟气中的水蒸汽在锅炉中一般不会凝结，形成水蒸汽所吸收的汽化潜热无法被利

6、用，使煤的发热量降低，降低后的发热量称为低位发热量。无法被利用，使煤的发热量降低，降低后的发热量称为低位发热量。燃料在锅炉中的实际放热量，小于高位发热量燃料在锅炉中的实际放热量，小于高位发热量 高位发热量高位发热量(Q(Qgrgr) ) 煤的理论发热量煤的理论发热量 煤的发热量（煤的发热量（kJ/kg) kJ/kg) 单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量 煤的灰分特性煤的灰分特性 用灰熔点表示，煤灰的角锥法确用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定定 灰的变形温度灰的变形温度 DTDT（原（原t t1 1） 灰的软化温度灰的软化温度 STST（原（原t t2 2） 灰的流

7、动温度灰的流动温度 FTFT（原（原t t3 3） 灰分特性影响因素灰分特性影响因素 煤灰的化学组成煤灰的化学组成 煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；碱性氧化物使灰熔点降煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；碱性氧化物使灰熔点降低低 煤灰周围高温介质的性质煤灰周围高温介质的性质 氧化性介质中，灰熔点较高；还原性介质中，灰熔点较低氧化性介质中，灰熔点较高；还原性介质中，灰熔点较低 煤的灰熔点越低，越容易结渣煤的灰熔点越低，越容易结渣 V V的含量代表了煤的地质年龄，的含量代表了煤的地质年龄，地质年龄越短，煤的碳化程度地质年龄越短，煤的碳化程度越浅越浅 V V含量越多（含量越多（C C含量越少），含量越少），

8、V V中含中含O O量亦多，其中的可燃成分量亦多，其中的可燃成分相应减少，这时，相应减少，这时，V V的热值低的热值低 V V含量越多，含量越多，煤的着火温度低，煤的着火温度低，易着火燃烧易着火燃烧 V V 多，多，V V挥发使挥发使煤的孔隙多，反应表面积大，煤的孔隙多，反应表面积大，反应速度加快反应速度加快 V V 多，煤中难燃的多，煤中难燃的固定碳含量便少，固定碳含量便少，煤易于燃尽煤易于燃尽 V V 多，多， V V着火燃烧造成高温，着火燃烧造成高温，有利于碳的着火、燃烧有利于碳的着火、燃烧 M、A 高，煤中可燃成分相对减少，高，煤中可燃成分相对减少，煤的热值低煤的热值低 M、A 高，高

9、，M 蒸发、蒸发、A熔融均要吸热，熔融均要吸热，炉膛温度降低炉膛温度降低 M、A 高，高，增加着火热或包裹碳粒增加着火热或包裹碳粒，使煤着火、燃烧，使煤着火、燃烧与燃尽困难；与燃尽困难； M、A 高，高，q2、q3、q4、q6 增加，增加，效率下降效率下降 M、A 高，高，过热器易超温过热器易超温 M、A 高，高，受面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重受面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重 M、A 高，高，煤粉制备困难或增加能耗煤粉制备困难或增加能耗 灰熔点（灰熔点（STST） 灰分在熔融状态下粘结在锅炉受热面上造成结渣，危灰分在熔融状态下粘结在锅炉受热面上造成结渣，危及锅炉运行的安全性和经济性。及锅炉运行的

10、安全性和经济性。 对于固态排渣炉，对于固态排渣炉， ST 1350ST6.56.5101021.021.0贫煤贫煤 低挥发份煤低挥发份煤1010191918.518.5烟煤烟煤 中挥发份煤中挥发份煤 高挥发份煤高挥发份煤191927272727404016.516.515.515.5褐煤褐煤 超高挥发份超高挥发份 煤煤404011.511.5dAarMdS大类别大类别 小类别小类别分分 类类 指指 标标挥发份挥发份V Vdafdaf(%)(%)灰灰 分分 (%)(%)水水 分分 (%)(%)硫硫 分分 (%)(%)发热量发热量Q Qar,netar,net(MJ/kg)(MJ/kg)灰融灰融特

11、性特性ST(ST(0 0C)C)低质煤低质煤 低发热量煤低发热量煤 超高灰分煤超高灰分煤 超高水分煤超高水分煤 高硫煤高硫煤 易结渣煤易结渣煤10101010191919192727272740404040404040404646404012123312.512.521.021.018.518.516.516.515.515.511.511.513501350dAarMdS 无烟煤无烟煤 碳化程度高，含碳量很高碳化程度高，含碳量很高，达，达95%95%，杂质很少，发热量很高，杂质很少，发热量很高, ,约约为为250002500032500 kJ/kg32500 kJ/kg； 挥发份很少挥发份很

12、少，小于，小于10%10%，V Vdafdaf析出的温度较高，着火和燃尽均较析出的温度较高，着火和燃尽均较困难困难, ,储存时不易自燃储存时不易自燃 褐煤褐煤 碳化程度低，含碳量低，碳化程度低，含碳量低，约为约为404050%50%，水分及灰分很高，发热，水分及灰分很高，发热量低量低, , 约约100001000021000 kJ/kg21000 kJ/kg； 挥发分含量高挥发分含量高，约，约404050%50%，甚至，甚至60%60%，挥发分的析出温度低，挥发分的析出温度低，着火及燃烧均较容易着火及燃烧均较容易 烟煤烟煤 碳化程度次于无烟煤，含碳量较高碳化程度次于无烟煤，含碳量较高，一般为，

13、一般为404060%,60%,杂质少，发杂质少，发热量较高热量较高, , 约为约为200002000030000 kJ/kg30000 kJ/kg； 挥发分含量较高挥发分含量较高，约，约1010 45%45%，着火及燃烧均较容易，着火及燃烧均较容易 贫煤贫煤 挥发分含量挥发分含量101020%20%的烟煤的烟煤 挥发份较少，挥发份较少，性质介于无烟煤与烟煤之间，燃烧性能方面比较接近性质介于无烟煤与烟煤之间，燃烧性能方面比较接近无烟煤；无烟煤； 劣质烟煤劣质烟煤 挥发份挥发份202030%30%；但水分高，灰分更高的烟煤；但水分高，灰分更高的烟煤 发热发热量低，量低，为为110001100012

14、500 kJ/kg12500 kJ/kg 这两种烟煤着火及燃烧均较困难这两种烟煤着火及燃烧均较困难 煤粉的细度煤粉的细度R Rx x（D Dx x） 用来表示煤粉的粗细程度用来表示煤粉的粗细程度 用标准筛子筛分一定量的煤粉试样，筛子上煤粉的剩余量或通过量占煤用标准筛子筛分一定量的煤粉试样，筛子上煤粉的剩余量或通过量占煤样总重量的质量百分比，样总重量的质量百分比，用用 R R x x或或 D D x x表示表示 X X 为筛孔边长，为筛孔边长，mm R Rx x 越小或越小或 D Dx x 越大，则煤粉越细越大，则煤粉越细%100baaRx%100babDx或或 煤粉经济细度煤粉经济细度 热损失

15、热损失 q q4 4、制粉电耗、制粉电耗 q qdhdh、磨煤设备金属部件磨损、磨煤设备金属部件磨损 q qms ms 之和为最小时的煤粉细度之和为最小时的煤粉细度dafzjnVR8 . 0490其中其中 n n 是表示煤粉颗粒分布的均匀性系数是表示煤粉颗粒分布的均匀性系数)53(90200lgR100lnlgR100lnlgn90200 R R200200 R R9090， n n为正值；为正值；当当R R9090一定时，一定时，n n值越大，则值越大，则R R200200越小，说明煤粉中过粗的煤粉较少；越小，说明煤粉中过粗的煤粉较少； 当当R R200200一定时，一定时，n n值越大，则

16、值越大，则R R9090越大，说明煤粉中过细的煤粉较少。越大，说明煤粉中过细的煤粉较少。n n值越大，煤粉中过粗和过细的煤粉均较少，即煤粉粒度分布较均匀。值越大，煤粉中过粗和过细的煤粉均较少，即煤粉粒度分布较均匀。n n取决于磨煤机和粗粉分离器的型式，一般取取决于磨煤机和粗粉分离器的型式，一般取n = 0.8n = 0.81.21.2。 哈氏可磨性指数哈氏可磨性指数 HGIHGI HGI 62 HGI86 HGI86 为易磨煤为易磨煤 与与 HGIHGI之间关系之间关系 61. 00034. 025. 1HGIKBTNkmBTNkmK 全苏热工研究所（全苏热工研究所（BTHBTH） 在风干状态

17、下将质量相等的标准煤和试验煤由相同的粒度磨制成相同在风干状态下将质量相等的标准煤和试验煤由相同的粒度磨制成相同的细度时，消耗的能量之比的细度时，消耗的能量之比BTNkmK 1.2 1.5 1.5 为易磨煤为易磨煤BTNkmKBTNkmK用来表示磨煤机将煤磨成一定细度煤粉的难易程度用来表示磨煤机将煤磨成一定细度煤粉的难易程度 理论空气量理论空气量 V V 0 0 1kg 1kg 燃料完全燃烧时所需要的最小空气量燃料完全燃烧时所需要的最小空气量( (无剩余无剩余氧氧) )可通过燃料中可燃元素（可通过燃料中可燃元素（C C、H H、S S）的燃烧化学反应方程式求得）的燃烧化学反应方程式求得)100

18、O0.7 - 100 S 0.7 100 H5.56 100C866. 1(21. 01Vr ar ar ar a 0 )232(O333. 0H265. 0)S375. 0C(0889. 0arararar 实际空气量实际空气量 V V 式中式中 、分别为烟气侧和空气侧的过剩空气系数分别为烟气侧和空气侧的过剩空气系数 0V)(V 0VV)( 第二节第二节 锅炉机组热平衡锅炉机组热平衡 各受热面处烟气侧漏风系数，各受热面处烟气侧漏风系数，查表确定；查表确定；V V为烟道漏风量为烟道漏风量 为炉膛出口处过剩空气系数，为炉膛出口处过剩空气系数，在推荐值范围内选取在推荐值范围内选取 )242( 0V

19、V zfky kykyky 为空气预热器出、为空气预热器出、进口处空气侧过剩空气系数进口处空气侧过剩空气系数 分别为炉分别为炉膛、制粉系统和空预器漏风系数膛、制粉系统和空预器漏风系数kyzf 、kyky 、锅炉热平衡方程式锅炉热平衡方程式654321rQQQQQQQ 对于燃煤锅炉，对于燃煤锅炉，若燃料和空气没有利用外界热量进若燃料和空气没有利用外界热量进行预热，且燃煤水分满足行预热，且燃煤水分满足则则 630/QMnet.arar net.arrQQ )512(kg/kJ,QQhQQwhwrrnet.arr 式中式中 whwrrQQh燃料的物理显热；燃料的物理显热；外来热源加热空气时带入的热量

20、；外来热源加热空气时带入的热量；雾化燃油所用蒸汽带入的热量雾化燃油所用蒸汽带入的热量 式中式中 Q 工质总吸热量，工质总吸热量， kJ/ s B 燃料消耗量，燃料消耗量， kg/s Dgr、Dzr、DPw 过热蒸汽量、再热蒸汽量和排污量，过热蒸汽量、再热蒸汽量和排污量，kg/s 、 、h g s 过热蒸汽焓、饱和蒸汽焓和给水焓，过热蒸汽焓、饱和蒸汽焓和给水焓，kJ/kg 、 再热蒸汽出口和进口焓，再热蒸汽出口和进口焓，kJ/kgzrh zrh grh bsh )hh(DhhDhhDB1Qgsbspwzrzrzrgsgrgr1 54)-(2kJ/kg,BQ 空气在空气预热器中吸收的热量又返回炉膛

21、，属锅炉内部热量空气在空气预热器中吸收的热量又返回炉膛，属锅炉内部热量循环，锅炉热平衡中不予考虑循环，锅炉热平衡中不予考虑 固体未完全燃烧热损失固体未完全燃烧热损失 q q4 4 q q4 4 取决于燃料种类、燃烧方式、炉膛型式与结构、燃取决于燃料种类、燃烧方式、炉膛型式与结构、燃烧器设计与布置、锅炉运行工况烧器设计与布置、锅炉运行工况 V Vdafdaf小；（小；（M Marar、A Aar ar ）大，）大，q q4 4 大；大； R R9090大，大， q q4 4 大；大； 过大或过小，过大或过小，q q4 4 大大 煤粉在炉膛停留时间煤粉在炉膛停留时间过小，过小， q q4 4 大大 设计时设计时, , q q4 4、按推荐数据选取（表、按推荐数据选取（表2-102-10）对固态排渣煤粉炉取对固态排渣煤粉炉取 q q4 4 =0.5=0.55 %5 % 未完全燃烧热损失未完全燃烧热损失包括包括 q q4 4、q q3 3 排烟热损失排