工业锅炉的燃料

§2-1燃料的成分分析和基的转换§2-2煤的燃烧特性§2-3煤的分类§2-4液体燃料§2-5气体燃料2022/5/2第2章工业锅炉的燃料本章主要内容§2-1燃料的成分分析和基的转换锅炉燃料燃料种类气体：天然气；高炉煤气、液化石油气、发生炉煤气、炼焦炉煤气固体：煤；生物质燃料；……液体：柴油、重油；煤油锅炉用煤分类(干燥无灰基挥发份，低位热值)石煤、煤矸石：4000~11300kJ/kg（950~2700）；A50%褐煤：Vdaf40%；Q=8370~14650kJ/kg（2070~3500）烟煤：Vdaf=10~40%贫煤：Vdaf10~20%；Q18840kJ/kg（）无烟煤：Vdaf10%；Q20930~25120kJ/kg燃料的成分及其特性煤元素分析碳（C）燃料的主要可燃质50~95%;碳越高，热值越高Q=33704KJ/Kg（8000kcal/kg）;碳越高，着火点越高(约800℃)存在形式：氢、氧、氮、硫形成高分子有机化合物氢（H）燃料中的可燃元素之一含氢量：2~6%，存在于挥发性气体中热值最高Q=125600KJ/Kg（30000kcal/kg）；着火点低；碳化程度越低含量越高，易风化，氢并随之降低2022/5/2§2-1燃料的成分分析和基的转换元素分析氧（O）及氮（N）不可燃成分，习惯归在可燃成分之内;使可燃成分相对减少，发热量降低;氧元素、氮元素占可燃成分的O=1~35%、0.3~2.5%；氧存在的方式：游离态、化合态；氮的存在方式：蛋白质（又称为“燃料氮”）燃烧时“氮”→NOX：酸雨、致毒、臭氧层破坏。§2-1燃料的成分分析和基的转换元素分析硫（S）燃料的可燃元素、有害物质，含量=0.1~8.0%;完全燃烧Q=9050KJ/Kg（2165kcal/kg）;生成硫化物，易低温腐蚀；燃烧产物污染环境SOx；必须脱硫（SOx）；S的存在形式：有机硫+硫铁矿硫→挥发硫硫酸盐→灰分§2-1燃料的成分分析和基的转换灰分(A)：不可燃，煤中的杂质影响热值（？）影响燃烧、燃尽（？）影响燃烧传热（？）磨损受热面（？）污染环境（？）增加设备复杂性水分(M)：主要杂质，内水分（什么是内在水？），外水分（什么是外在水？）不可燃物质，各种燃料含量不等吸收炉膛热量，降低炉温、推迟着火增加排烟体积，带走大量热量，降低锅炉效率加剧尾部受热面的低温腐蚀其他元素:P(磷)、As（砷）、F（氟）、Cl（氯）、Pb（铅）、V（钒）2022/5/2§2-1燃料的成分分析和基的转换燃料成分分析数据的基准与换算燃料成分分析基准元素分析收到基：炉前煤斗→燃烧计算、热力计算、运行分析空气干燥基：实验室条件20℃，相对湿度60%，外在水分=0→实验室分析，空气干燥基干燥基：干燥无灰基：判断煤的燃烧特性、煤的分类；煤矿提供arararararararC+H+O+N+S+M+A=100%adadadadadadadC+H+O+N+S+M+A=100%ddddddC+H+O+N+S+A=100%dafdafdafdafdafC+H+O+N+S=100%2022/5/2§2-1燃料的成分分析和基的转换§2-1燃料的成分分析和基的转换ar(Asreceivedbasis)收到基；ad(Airdriedbasis)空气干燥基也称分析基；d(Drybasis)干燥基或称干基；daf（Dry-ash-free）干燥无灰基；各种基准的换算固定碳lyA(S)CHNOrSinhMfM灰分挥发分水分aradddaf2022/5/2§2-1燃料的成分分析和基的转换煤的计算基准的换算不同基准间的换算公式=K×-按原基准计算的某一成分的质量百分数，%-按新基准计算的同一成分的质量百分数，%K–换算系数2022/5/2§2-1燃料的成分分析和基的转换0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10K100100adarMM100100arM100100ararMA100100aradMM100100adM100100adadMA100100arM100100adM100100dA100100ararMA100100aradMA100100dA不同基准的换算系数0例：已知山西阳泉一号煤的收到基成分为：Car=65.65%，Har=2.64%，Oar=3.19%，Sar=0.51%，Nar=0.99%，Mar=8.00%，Aar=19.02%，求此煤的干燥基成分。解：根据换算表查出换算系数为：则煤的干燥基成分为：2022/5/2§2-1燃料的成分分析和基的转换1001001.0871001000.8arKM1.08765.65%71.36%1.0872.64%2.87%1.0873.19%3.47%1.0870.51%0.55%1.0870.99%1.08%1.08719.02%20.67%+++++=71.36%+2.87%+3.47%+dardardardardardarddddddCKCHKHOKOSKSNKNAKACHOSNA验算：0.55%+1.08%+20.67%=100%若在实验室条件下风干过程中外逸的水分称为收到基风干水分则燃料的全水分为收到基风干水分和空气干燥基水分之和。例：已知山西阳泉无烟煤的干燥无灰基含碳量=89.96%；干燥基灰分=20.67%，空气干燥基水分=1.10%，收到基风干水分=6.98%,求该煤的收到基含碳量。解：收到基水分为干燥基换算到收到基的换算系数：2022/5/2§2-1燃料的成分分析和基的转换farMfarMadMffarararad100-=+100MMMMfarCfarAadMfarMarCffarararad100-1006.98=+6.981.108.00%100100MMMM1001008.000.92100100arMK则煤的收到基灰分：由可燃基换算到收到基的系数为：煤的收到基含碳量为：2022/5/2§2-1燃料的成分分析和基的转换arad=0.9220.67%19.02%AKA1001008.0019.020.73100100ararMAK0.7389.96%65.65%ardafCKC煤的燃烧特性指：煤的发热量、挥发分、焦结性和灰熔点，是选择锅炉燃烧设备、制定运行操作制度和进行节能减排工作的重要依据。煤的工业分析：煤中的水份分、挥发分、焦炭、灰渣、灰熔点；煤的发热量定量分析煤的水分、挥发分、焦炭、灰渣对煤燃烧特性的影响（注意：工业分析的条件：使用空气干燥基的煤样）执行标准“煤的工业分析方法GB/T212”水分:（Mad）挥发分:（Vad）CmHn、H2、CO、H2S、O2、N2、CO2固定碳:（FCad）灰分:（Aad）2022/5/2§2-2煤的燃烧特性§2-2-1煤中全水分的分析煤的全水分析的测定：干燥称重（称准至0.01g）→取样（粒度小于6mm，10～12g）摊平，开盖→干燥箱（已加热到105℃～110℃，干燥氮气)→烟煤干燥1.5h,褐煤和无烟煤2h。干燥性检查：取出称量瓶，盖上盖→空气中置5min→放入干燥器，冷却至室温→称量→干燥性检查→连续两次质量减少不超过0.01g或质量有所增加为止。若质量有所增加，应以质量增加钱一次的质量作为计算依据，水分在2%以下，不进行检查性干燥。计算公式：—煤样的收到基全水分，%—煤样质量，g—煤样干燥后减轻的质量，g2022/5/2§2-2煤的燃烧特性1100%arGMGarMG1G§2-2-2煤的工业分析（注意：工业分析的条件：使用空气干燥基的煤样）水分分析：直径40mm、高25mm，带有严密的磨口盖的称量瓶称取直径小于0.2mm的煤样1±0.1g，称准至0.0002g,摊平，打开称量瓶→干燥箱（已加热到105℃～110℃，干燥氮气)→烟煤干燥1.5h,褐煤和无烟煤2h。干燥性检查取出称量瓶，盖上盖→空气中置5min→放入干燥器，冷却至室温→称量→干燥性检查→连续两次质量减少不超过0.00010g或质量有所增加为止。水分在2.00%以下不进行检查性干燥。§2-2煤的燃烧特性§2-2-2煤的工业分析灰分分析：已知质量的灰皿（瓷质，长方形，45mm×22mm×14mm）称取粒度小于0.2mm的空气干燥基煤样1±0.1g，称准至0.0002g，均匀摊平→高温炉加热（30min使炉温升至500℃，保持30min，继续升温至815±10℃，均烧1h）→取出放在耐热瓷板或石棉板上，在空气中冷却5min→移入干燥器中冷却至室温后称量，进行检查性灼烧，每次20min，直至恒重。灰分低于15%时，不必进行检查性灼烧。灰皿中残留物占原试样质量的百分数为煤样的空气干燥基灰分含量。§2-2煤的燃烧特性§2-2-2煤的工业分析挥发分的测定：煤的挥发分主要由各种碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等可燃气体和少量的氧、二氧化碳及氮等不可燃气体组成。挥发分的大小，代表着煤的碳化程度。一般煤的挥发分随碳化程度加深而减少。年轻的褐煤挥发分很大，可达40%，成煤年代长的无烟煤，低至10%以下。不同煤种的挥发分析出温度不相同，与煤的碳化程度有关。碳化程度越浅，挥发分析出的温度越低。当挥发分浓度和温度达到一定时遇到空气立即燃烧，挥发分对燃烧的初始阶段很重要。挥发分含量高，着火迅速，燃烧稳定，孔隙率大，煤与空气的接触面积大，反应速度快，易于燃烧。挥发分影响炉膛结构和锅炉运行，高挥发分的煤，需要较大炉膛保证完全燃烧，低挥发分的煤，要加强炉排的冷却。§2-2煤的燃烧特性dafVdafV§2-2-2煤的工业分析挥发分的测定：在预先经900℃灼烧至恒重的带盖的坩埚中，称取粒度小于0.2mm的空气干燥基煤样1±0.01g，称准至0.0002g，将坩埚轻轻振动，使煤样铺平后加盖→放入920℃的马弗炉中，关闭炉门，加热7min。从炉中取出坩埚，在空气中稍冷，放入干燥器内冷却至室温后称重，则空气干燥基挥发分含量：—空气干燥基煤样加热后减轻的质量，g—原空气干燥基煤样质量，g—空气干燥基水分，%§2-2煤的燃烧特性1100%adadGVMGadVG1GadM§2-2-2煤的工业分析焦结性和焦渣特征煤的结焦性是煤粒在隔绝空气加热后能能否生成优质焦炭的性质，是针对焦炭强度和块度是否符合冶金要求而言。工业试验后，挥发分析出后的固体残余物就是焦炭。煤种不同，焦炭的物理性质，外观不同，焦炭的不同焦结形状，称为煤的焦渣特征，按下列规定区分：(1)粉状—全部是粉末，没有相互粘着的颗粒。(2)粘着—用手指轻碰即成粉末或基本上是粉末，其中较大的团块轻轻一碰即成粉末(3)弱粘结—用手指轻压即成小块(4)不熔融粘结—用手指用力压才裂成小块，焦渣上表面无光泽，下表面有银白色光泽。§2-2煤的燃烧特性§2-2-2煤的工业分析焦结性和焦渣特征(5)不膨胀熔融粘结—焦渣形成扁平的块，煤粒的界限不易分清，焦渣上表面有明显银白色金属光泽，下表面银白色光泽更明显。(6)微膨胀熔融粘结—用手指压不碎，焦渣上、下表面均有银白色金属光泽，但焦渣表面具有较小的膨胀泡（或小气泡）。(7)膨胀熔融粘结—焦渣上、下表面均有银白色金属光泽，明显膨胀，但高度不超过15mm。(8)强膨胀熔融粘结—焦渣上、下表面均有银白色金属光泽，焦渣高度超过15mm。作为燃料，是煤的重要燃烧特征。层燃炉不选用不粘结或强粘结的煤§2-2煤的燃烧特性§2-2-3灰熔点煤灰的熔融性及其三个特征温度的测定灰熔点↓易结焦→灰衣→受热面堵灰→堵塞炉排灰熔点的测定：半还原性气氛难熔灰（t21425℃）、可熔灰（1200t21425℃）、易熔灰（t21200℃）原始状态变形t1变形t2软化t2流动t32022/5/2§2-2煤的燃烧特性§2-