锅炉学第二章燃料及特性

锅炉学第二章燃料及特性1、煤得成分●煤就是由多种有机物质和无机物质混合组成得复杂得固体碳氢燃料。●由于埋入地下得深度和时间不同,就会形成不同得煤种。

三、煤得成分及分析基准2、煤得成分分析元素分析和工业分析碳:就是煤中主要发热成分,发热量32866KJ/Kg,一部分为挥发分碳、一部分为固定碳。含碳量高得煤,发热量较高,但不易着火。氢:就是煤中最有利元素,发热量120520KJ/Kg,发热量大约就是碳得4倍,燃点低,易着火,无污染。氧和氮:不可燃物质,为有害元素。一部分N会与氧化合而生成NOx,造成大气污染3、元素分析分析煤中各元素(C、H、O、N、S、A、M)得组成硫:可燃得有害物质;三种存在形式,有机硫、黄铁矿(FeS2)和硫酸盐硫。燃烧产物SO2、SO3污染大气,腐蚀设备,磨损磨煤部件。灰分:降低发热量,着火推迟;熔融灰吸热,燃烧温度降低,排渣热损失和机械未完全燃烧热损失增加;积灰、结渣,磨损得根源;增加制粉系统能耗;污染环境。水分:降低发热量,着火推迟;燃烧温度降低,锅炉效率降低;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%4、工业分析煤水分挥发分固定碳灰分焦碳(一)、成分分析挥发分就是煤有机分解后得气体物质,由可燃物质:(碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等组成。)不可燃物质:(少量得氧、二氧化碳、氮)组成。挥发分含量就是煤得分类得重要依据。水分会使炉内温度下降,影响燃料得着火,并增大排烟热损失,也会加剧尾部受热面得腐蚀和堵灰,外部水分和内部水分之和称为全水分。煤中得灰分为不可燃物质。灰分得存在不仅使单位燃料量得发热量减少,而且影响燃料得着火和燃尽,也就是造成锅炉受热面积灰、结渣、磨损得主要因素。煤在失去水分和挥发分后剩余部分即为焦碳,她包括固定碳和灰分。(二)、工业分析过程1、水分(外部水分和内部水分)全水分测定:将原煤样置于105℃～110℃(褐煤温度应为145℃)得烘箱内2h,使之干燥至恒重,所失去得重量。2、挥发分将失去水分得煤样,在(900±10℃)得温度下,隔绝空气加热7min,失去得重量。3、固定碳和灰分原煤失去水分和挥发分之后,剩余为焦炭。将焦炭放在箱形电炉中,在(815±10℃)得温度下灼烧2h,失去重量为固定碳,剩余部分为灰分。四煤得成分分析基准及其换算●定义:根据煤存在得条件和根据需要而规定得“成分组合”称为分析基准。收到基空气干燥基干燥基干燥无灰基1、收到基以收到状态得煤为基准计算煤中全部成分得组合称为收到基,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%FCar+Var+Aar+Mar=100%2、空气干燥基煤样在实验室规定得温度下自然干燥失去外部水分后,其余得成分组合便就是空气干燥基,并以下角称ad表示。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%FCad+Vad+Aad+Mad=100%

3、干燥基以假想无水状态煤为基准,以下角称d表示。由于已不受水分得影响,灰分含量百分数相比较稳定,可用于比较两种煤得含灰量。Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%FCd+Vd+Ad=100%4、干燥无灰基以假想无水、无灰状态得煤为基准,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得碳、氢、氧、氮、硫成分含量得多少。Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%FCdaf+Vdaf=100%大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点ACHONSMinMf收到基空气干燥基干燥基干燥无灰基灰分固定碳挥发分水分元素分析工业分析

煤得成分及各种分析基准之间得关系煤成分基准间得换算不同基准之间得换算公式表2-1

未知成分X=换算系数K×已知成分X0例:

所求

X

已知X0收到基空气干燥基干燥基干燥无灰基收到基1空气干燥基1干燥基1干燥无灰基1煤得成分基准换算系数水分换算基准换算得依据:任意两种不同基准下得同类成分得比值都相等;分比定理二、煤得主要特性

1、煤得发热量:煤得发热量就是指单位质量得煤在完全燃烧时放出得全部热量。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得水蒸汽凝结放出得汽化潜热时,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得汽化潜热时,称为低位发热量,用Qnet表示。

我国在锅炉得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得关系为:不同基准高位发热量之间得换算可以利用表2-1若煤种不含水分,发热量就没有高位低位之分？2、发热量得测量:●测量设备:氧弹式量热仪●测量原理:取1g左右得煤样放在氧弹5中,氧弹中充满氧气后点火燃烧,测得得单位质量得煤放出得热量即弹筒发热量。弹筒发热量高于煤得高位发热量。由于S和N在过剩氧得作用下生成得SO3和NOX与氧弹中得水形成硫酸和硝酸,而生成酸得反应会放出热量。2、发热量得测量:计算公式:其中:●

折算成分折算水分(%)

折算灰分(%)

折算硫分(%)3、煤得折算成分:●根据折算成分,煤得分类:当煤中得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。对应于每4190KJ/kg收到基低位发热量得…4、标准煤●为了对燃用不同煤种得锅炉机组或电厂进行燃料消耗分析。●定义:收到基发热量为29310KJ/kg(7000Kcal/kg)得煤为标准煤实际燃料消耗量折合成标准煤2、煤灰得熔融性●概念:煤在燃烧后残留得灰分就是由各种矿物质成分组成得混合物,她没有固定得由固相转为液相得熔融温度,在一定温度下,有些组分会形成共熔体,从而改变灰分得成分及其熔融特性。●灰分熔融温度得测定方法: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得等边三角形,高为20mm得角锥。将锥体放入半还原性气体得灰熔点测定仪中,以规定得速度升温,观测灰锥在熔融过程中得三个特征温度,来标示煤灰得熔融特性。●特性温度:变形温度DT软化温度ST流动温度FT●

熔融性得三个特性温度:DT(t1)ST(t2)FT(t3)ST—软化温度,灰锥尖端弯曲到托板上或整个灰锥变成半球形时对应得温度;DT—变形温度,灰锥顶端开始变圆或弯曲时得温度;FT—流动温度,锥体熔化成液体并在托板上流动(厚度在1、5mm以下)时对应得温度;ST<1200℃煤灰称为易熔灰。ST>1400℃煤灰称为难熔灰。宜采用固态排渣。ST-DT>200℃时,说明灰渣得液态与固态共存得时间长。称为长渣。ST-DT<100℃时,说明灰渣得液态与固态共存得时间短。称为短渣。对固态排渣,为减轻炉内结渣,应燃用具有短渣性质得煤。为避免炉膛出口受热面结渣,应使炉膛出口烟温比DT低50～100℃●影响灰熔性得因素:(1)煤得化学组成:酸性氧化物:SiO2、Al2O3和TiO2等,碱性氧化物:Fe2O3、CaO、MgO、Na2O和K2O等煤灰中熔点高得酸性氧化物增加会使灰熔点提高;而熔点较低得碱性氧化物增多则会使灰熔点降低。(2)周围介质得性质

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,并可能与其她氧化物形成共熔体,灰熔点随含铁量得增加将迅速下降。因此,介质气氛不同,会使灰熔点变化200~300℃。3、煤