第2章锅炉燃料(备)

第二章锅炉燃料及其燃烧特性第一节煤的成分及性质第二节煤的特性第三节煤中某些成分对锅炉工作的影响第四节

煤的分类第五节

液体及气体燃料一、燃料的定义与重要性通过燃烧释放热能的可燃物质为燃料。燃料的种类和特性对锅炉的安全运行、锅炉设计和燃烧器形式等有有重要影响。二、燃料分类固体燃料（以煤炭为主）燃料液体燃料（以原油、重油和渣油为主）气体燃料（以煤气和天然气为主）概述煤是由多种有机物质和无机物质混合组成的复杂的固体碳氢燃料。由于埋入地下的深度和时间不同，就会形成不同的煤种。

褐煤其主要分为：烟煤

无烟煤贫煤上述煤种的燃烧特性第一节煤的成分及性质碳：含量最多，以固定碳和有机化合物形式存在。氢：发热量最高，燃点低，易着火。氧和氮：不可燃物质，为有害元素。硫：有害物质，燃烧产物SO2，SO3污染大气。灰分：影响着火与燃尽，有积灰、结渣，磨损危害。水分：影响着火，加剧受热面腐蚀和堵灰。各元素成分百分数表示：

C+H+O+N+S+A+M=100%元素简要介绍一、元素分析二、工业分析煤水分挥发分固定碳灰分焦碳煤水分固定碳灰分焦碳挥发分成分分析挥发分是煤有机分解后的气体物质，由可燃物质：碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢，不可燃物质：少量的氧、二氧化碳、氮，组成。挥发分含量是煤的分类的重要依据。水分会使炉内温度下降，影响燃料的着火，并增大排烟热损失，也会加剧尾部受热面的腐蚀和堵灰,外部水分和内部水分之和称为全水分。煤中的灰分为不可燃物质。灰分的存在不仅使单位燃料量的发热量减少，而且影响燃料的着火和燃尽，也是造成锅炉受热面积灰、结渣、磨损的主要因素。煤在失去水分和挥发分后剩余部分即为焦碳，它包括固定碳和灰分。三、煤的成分的计算基准定义：根据煤存在的条件和根据需要而规定的“成分组合”称为分析基准。基准基准收到基干燥基干燥无灰基空气干燥基详细介绍如下页：

1、收到基（原应用基）以收到状态的煤为基准计算煤中全部成分的组合称为收到基，其中包括全部水分，收到基以下角标ar表示。

Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%（2-2）

2、空气干燥基（原分析基）煤样在实验室规定的温度下自然干燥失去外部水分后，其余的成分组合便是空气干燥基，并以下角称ad表示。

Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%（2-3）

3、干燥基以假想无水状态煤为基准，以下角称d表示。由于已不受水分的影响，灰分含量百分数相比较稳定，可用于比较两种煤的含灰量。

Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%（2-4）

4、干燥无灰基（原可燃基）以假想无水、无灰状态的煤为基准，以下角称daf表示。由于不受水分、灰分影响，常用于比较两种煤中的碳、氢、氧、氮、硫成分含量的多少。

Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%（2-5）四种基准间的换算关系：换算公式为：x=Kx0其中：K为换算系数，不仅可以用于各基准间的换算，还可用于各基准的发热量之间的换算。第二节煤的特性

一、煤的发热量：煤的发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时放出的全部热量。煤的发热量高位发热量低位发热量当发热量中包括煤燃烧后所产生的水蒸汽凝结放出的汽化潜热时，称为高位发热量，用Qgr表示。

当发热量中不包括水蒸汽凝结放出的汽化潜热时，称为低位发热量，用Qnet表示。我国在锅炉的有关计算中采用低位发热量。高位发热量与低位发热量之间的关系为：

Qar，net=Qar，gr-206Har-23Mar二、发热量的测量：测量设备：氧弹式量热仪测量原理：取1g左右的煤样放在氧弹中，氧弹中充满氧气后点火燃烧，当燃烧产物冷却至原始温度后，测得的单位质量的煤放出的热量即弹筒发热量。由于过剩氧的作用生成和并溶解在氧弹中的水中形成硫酸和硝酸，而酸的反应会放出热量。计算公式：

Qad，gr=Qad，b-（95Sad，b+αQad，b）式中：Qad，gr——空气干燥基高位发热量，（KJ/kg）；

Qad，b——空气干燥基弹筒发热量，（KJ/kg）；

Sad，b——弹筒洗液中测得的含硫量，%；

α——硝酸生成热的比例系数。问题？将上述公式空气干燥基高位发热量根据表2-1的换算系数换算成收到基高位发热量？

折算成分折算水分(%)折算灰分(%)

折算硫分(%)三、煤的折算成分：

根据折算成分，煤的分类：当煤中的Mar，zs＞8%时称为高水分煤；当Aar，zS＞4%时称为高灰分煤；当Sar，zS＞0.2%时，称为高硫分煤。问题？什么是标准煤？四、煤灰的熔融特性概念：煤在燃烧后残留的灰分是由各种矿物质成分组成的混合物，它没有固定的由固相转为液相的熔融温度，在一定温度下，有些组分会形成共熔体，从而改变灰分的成分及其熔融特性。灰分熔融温度的测定方法：角锥法和柱体法。国内采用角锥法。角锥法测量原理：将煤灰制作成底边长为7mm的等边三角形，高为20mm的角锥。将锥体放入半还原性气体的灰熔点测定仪中，以规定的速度升温，观测灰锥在熔融过程中的三个特征温度，来标示煤灰的熔融特性。特性温度：变形温度

DT软化温度ST流动温度FT

灰分特性影响因素

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低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

煤的灰分特性用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定

灰的变形温度DT（原t1）

灰的软化温度ST（原t2）

灰的流动温度FT（原t3）

8/8煤的灰分特性影响灰熔性的因素：（1）煤的化学组成：酸性氧化物：SiO2、Al2O3和TiO2等，碱性氧化物：Fe2O3、CaO、MgO、Na2O和K2O等这些物质在纯净状态熔点较高，但煤灰是多种复合化合物的混合物，燃烧时将结合成熔点较低的共晶体。（2）周围介质的性质

当炉内处于氧化性气氛时，灰中铁呈氧化状态（Fe2O3），熔点较高。在还原性和半还原性气氛中，Fe2O3会还原成FeO，并可能与其它氧化物形成共熔体，灰熔点随含铁量的增加而迅速下降。因此，介质气氛不同，会使灰熔点变化200~300℃。二、煤灰的结渣特性炉内灰的沉积形式：结渣粘污因为煤灰的成分太复杂，各种试验方法得到的判别准则仅适用于少数国家自己的煤种，现简单介绍几种判别方法如下。煤灰结渣性的常规判别准则：碱酸比判别指数式中：B——煤灰中碱性成分含量；

A——煤灰中酸性成分含量。对于固态排渣煤粉炉，当B/A=0.4~0.7时，为结渣煤； 当B/A=0.1~0.4时，为轻微结煤； 当B/A<0.1时，为不结渣煤。从防止结渣的要求来看，则B/A<0.5为宜。对液态排渣炉和旋风炉，B/A<0.27时，灰渣的流动性较差。第三节煤种某些成分对锅炉工作的影响

挥发分V

V的含量代表了煤的地质年龄，地质年龄越短，煤的碳化程度越浅，V含量越多。

V含量越多（C含量越少），V中含O量亦多，其中的可燃成分相应减少，这时，V的热值低

V含量越多，煤的着火温度低，易着火燃烧

V多，V挥发使煤的孔隙多，反应表面积大，反应速度加快

V多，煤中难燃的固定碳含量便少，煤易于燃尽

V多，V着火燃烧造成高温，有利于碳的着火、燃烧1/3煤中V对锅炉工作的影响水分M、灰分A

M、A高，煤中可燃成分相对减少，煤的热值低

M、A高，M蒸发、A熔融均要吸热，炉膛温度降低

M、A高，增加着火热或包裹碳粒，使煤着火、燃烧与燃尽困难；

M、A高，q2、q3、q4、q6

增加，效率下降

M、A高，过热器易超温

M、A高，受热面腐蚀、堵灰、结渣及磨损加重

M、A高，煤粉制备困难或增加能耗

2/3煤中M、A对锅炉工作的影响

灰熔点（ST）

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。对于固态排渣炉，ST<1350℃

可能结渣

含碳量C

C高，热值高；但不易着火、燃烧

硫分S

可燃硫的热值低，含量少，对煤的着火、燃烧无明显影响易造成受热面的堵灰；高、低温腐蚀形成酸雨，污染环境燃料中的硫化铁加剧磨煤部件的磨损3/3煤中C、S、ST对锅炉工作的影响第四节煤的分类一、我国煤的分类我国煤的分类方法是采用表征煤化程度的干燥无灰基挥发分Vdaf作为分类指标并将煤分为：无烟煤：一般Vdaf≤10﹪褐煤：Vdaf≥37﹪烟煤：挥发分在无烟煤与褐煤之间二、发电厂煤的分类及燃烧特性分类：无烟煤烟煤褐煤贫煤无烟煤是煤化程度最深的煤，它有明亮的黑色光泽，硬度高不易研磨。它的含碳量很高，杂质少而发热量较高，大致为21000-25000KJ/kg。但由于挥发分含量较低，难以点燃，燃烧特性差。烟煤具有中等的煤化程度，它的挥发分含量较高，水分和灰分也较少，发热量也较高。烟煤燃点低，容易着火和燃尽。外观呈褐色，少数为黑褐色甚至黑色，挥发分含量较高，有利于着火。但其灰分和水分较高，发热量较低，一般小于16750KJ/kg。含水分较高的年轻褐煤则燃烧性能较差，而且灰熔点也较低。褐煤在空气中存放极易风化，容易发生自燃。它的挥发量含量稍高于无烟煤，其着火、燃尽特性优于无烟煤，但仍属于燃烧特性较差的煤种。第五节液体燃料和气体燃料一、液体燃料锅炉启动时常用渣油和重油重油成分和煤差不多，一般碳含量在81~84%，氢含量在11~14%，发热量在37700~44000KJ/kg二、气体燃料1、天然气体燃料：气田煤气、油田伴生气2、人工气体燃料：高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气和液化石油气等，只有液化石油气发热量较高，其余均较低，为低热值煤气。第六节煤的燃烧特性一、

煤的热分解机理煤粒加热