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第二章燃料 第一節(jié)燃料的種類第二節(jié)煤的化學成分與性質 燃料的定義 在經(jīng)濟上和技術上適合于產(chǎn)生熱量的材料為燃料 有機燃料的物理狀態(tài)分為 固體燃料 液體燃料和氣體燃料 第二章燃料 第一節(jié)燃料的種類第二節(jié)煤的化學成分與性質 一 煤的組成特點 可燃成分和不可燃成分組成的復雜組合物 結構非常復雜 各組成元素并不單獨游離存在 而是以復雜的化合物存在 成分十分不均勻 二 煤的化學成分 煤的化學分析 元素分析 成分分為 C H O N S A ash M moisture 可燃成分 C H 部分S 不可燃成分 其它成分 碳C 最主要的可燃質 煤是富含碳的燃料 燃燒產(chǎn)物主要是CO2 碳含量取決于碳富集程度 炭化及年齡 碳的發(fā)熱量 7800kcal kg 4 182系數(shù)一般含量 30 70 關于熱量單位 kcal 工程 kJ 國際 BTU 英制 氫H 發(fā)熱量很高 達28600kcal kg 極易燃燒 煤中含量很少 僅為2 5 液體燃料中可達到14 天然氣中最多 硫S 部分S屬于可燃質發(fā)熱量僅2160kcal kg對鍋爐設備及環(huán)境的危害很大硫的含量0 2 5 甚至更高 超過1 既為高硫煤 在煤中硫以三種狀態(tài)存在 氧O 氧不可燃 且不助燃 氧不以游離狀態(tài)存在于煤中 與煤中的氫和碳組成化合物 占據(jù)部分可燃質 使煤發(fā)熱量降低 氧的含量1 15 木柴中的氧含量達到20 25 氮N 氮是一種不利的元素 在高溫環(huán)境下 與氧形成氮氧化物 對環(huán)境危害極大 煤中氮的含量 1 灰分A 煤中不可燃礦物雜質 成分十分復雜 大多數(shù)煤的灰分含量7 40 水分M 含量一般在1 30 多在10 左右 三 煤成分的表示方法及其換算 用各個成分的質量百分數(shù)來表示 水分和灰分所占質量較大 且隨外界條件有較大的波動 采用四種不同的 基 準的質量成分表示 1 收到基ar 2 空氣干燥基ad 3 干燥基d 4 干燥無灰基daf 收到基 下標符號為ar 表示燃料中全部成分的質量百分數(shù)總和是鍋爐燃料燃燒計算的原始依據(jù) Car Har Oar Nar Sar Aar Mar 100 空氣干燥基 下標符號為ad 表示在不含外在水分的條件下 燃料各組成成分的質量百分數(shù)總和 是實驗室煤質分析所用煤樣的成分組成 Cad Had Oad Nad Sad Aad Mad 100 干燥基 下標符號為d 表示在不含水分的條件下干燥燃料各組成成分的質量百分數(shù)總和干基中各成分不受水分變化的影響Cd Hd Od Nd Sd Ad 100 干燥無灰基 下標符號為daf 表示在不含水分和灰分的條件下 干燥無灰燃料各組成成分的質量百分數(shù)總和 干燥無灰基中只包含燃料的可燃成分 各成分不受水分和灰分變化的影響 煤炭交易 Cdaf Hdaf Odaf Ndaf Sdaf 100 各種基的換算 略 查表 查圖 查手冊 作業(yè) 編制計算程序 完成換算 四 煤的發(fā)熱量 兩種發(fā)熱量的定義 1 高位發(fā)熱量Qgr1kg煤完全燃燒時放出的全部熱量 包括煙氣中水蒸汽凝結時放出的熱量 2 低位發(fā)熱量Qnet在1kg煤完全燃燒時放出的全部熱量中扣除水蒸汽汽化潛熱后所得的熱量 即煤中可燃質的一部分燃燒熱量被用于水分的汽化 沒有得到利用 單位為kcal kg 或者kJ kg MJ kg 高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量間的換算公式煤的高位發(fā)熱量減去煤中水和氫燃燒生成水的蒸發(fā)潛熱所得到的熱量為低位發(fā)熱量 r為水的蒸發(fā)潛熱 取為2510kJ kg 幾點說明 實驗室所測是全部熱量 高位 鍋爐排煙溫度均較高 110C以上 煙氣中水未蒸汽凝結 將這部分氣化潛熱帶走 我國均采用低位發(fā)熱量 有些國家采用高位發(fā)熱量 必要時說明 表示煤的發(fā)熱量同樣分為不同的 基 因此 也存在之間的換算 作業(yè) 編制換算程序 五 折算水分 折算灰分與折算硫分的概念 硫分 灰分與水分對鍋爐工作的影響1 降低煤的發(fā)熱量2 降低燃燒溫度 不利于燃料的著火與燃燒3 增加煙氣容積 排煙溫度升高 排煙損失增加 鍋爐效率下降4 加劇鍋爐受熱面的低溫腐蝕與積灰5 增加通風電耗 采用折算成分的目的 比較鍋爐燃燒不同煤時 帶入爐內(nèi)的水 灰和硫的質量 煤的折算成分 定義 每送入爐內(nèi)1MJ熱量 隨燃料帶入爐內(nèi)的某成分的質量 分別為折算水分 折算灰分和折算硫分 以灰分為例 同一鍋爐燃燒三種不同煤時 采用折算成分的必要性 折算成分的表達式 要產(chǎn)生同樣的熱量 帶入鍋爐的灰量取決于煤灰分含量與發(fā)熱量 與灰分含量成正比 與發(fā)熱量成反比 采用此比例式來代表帶入的灰量 因該比值很小 故乘1000 折算水分 折算灰分 折算硫分 采用折算成分判斷煤中水分 灰分和硫分高 中 低的大致范圍如表所示 六 標準煤概念 單純以燃煤量的多少來比較不同鍋爐的經(jīng)濟性不妥 須折算到統(tǒng)一標準 標準煤的概念 規(guī)定低位發(fā)熱量為7000kcal kg 或者kJ kg MJ kg 的煤為標準煤 將發(fā)熱量不是7000kcal kg的煤統(tǒng)一折算到7000kcal kg來進行比較 用于計算和比較標準煤耗等 七 氣體燃料容積組成表示和換算 氣體燃料的組成通常用兩種表示方法1 干氣體組成 不包含水分 2 濕氣體 包含水分 八 煤質分析 1 煤質分析方法 1 元素分析全面測定煤的所有成分以及揮發(fā)份與發(fā)熱量等 2 工業(yè)分析測定水分 灰分 灰熔融特性 煤粉細度 揮發(fā)份以及發(fā)熱量等 工業(yè)分析在電廠常用 唯一的實驗內(nèi)容 煤質分析的內(nèi)容 1 煤元素分析2 煤中水分含量測定3 煤中灰分含量測定4 煤發(fā)熱量測定5 揮發(fā)份及其測定6 灰的熔融性及測定 1 煤元素分析 專門儀器 2 煤中水分測定 包括測定外在水分與內(nèi)在水分 3 煤中灰分測定將煤粉試樣在電爐中灰化 4 煤發(fā)熱量測定絕熱式量熱計 注意 扣除生成硫酸和硝酸的熱量 5 揮發(fā)份及其測定揮發(fā)份定義 失去水分的煤樣在隔絕空氣的條件下加熱到一定溫度時 煤分解逸出的部分可燃質和礦物質 主要成分是CO CO2 CmHn H2等 收到基揮發(fā)份含量在5 40 之間 表示方法 V Vdaf 等 也存在換算 影響因素 揮發(fā)份的多少和組成與煤的年代有關熱解程度隨加熱速率 加熱溫度和加熱時間而變 須在統(tǒng)一條件下測定 揮發(fā)份的發(fā)熱量取決于揮發(fā)份的成分揮發(fā)份的多少與組成影響到著火 是對動力用煤進行分類的重要依據(jù) 焦炭 固定炭 灰分 失去水分并放出揮發(fā)份后所剩余的殘留物稱為焦炭 6 灰的熔融性及測定 爐膛內(nèi)溫度很高 煤中灰顆粒一般呈熔化或軟化狀態(tài) 對鍋爐工作影響極大 對鍋爐的主要危害是造成鍋爐受熱面結渣 傳熱惡化 掉渣滅火或事故 灰分成分不同 發(fā)生熔化的溫度也不同 高熔點成分 低熔點成分 無固定的熔點 灰熔融性的測定 將灰制成特定形狀的灰堆 加熱升溫1300 以上 采用三個特征溫度來表示灰的熔融特性 t1 開始變形溫度 t2 軟化溫度t3 熔化溫度 結渣判別 一般認為 t2 1350 不易結渣 t2 1350 易結渣 t1 1200 易結渣 各種各樣的結渣判定指標 研究的熱點 煤粉爐的排渣方式 固態(tài)排渣爐 排渣為固態(tài) 廣泛采用 液態(tài)排渣爐 排渣為液態(tài) 煤質分析小結 1 煤質分析方法2 煤中水分測定3 煤中灰分測定4 煤發(fā)熱量的測定5 揮發(fā)份及其測定6 灰的熔融性及測定 第二章燃料 第一節(jié)燃料的種類第二節(jié)煤的化學成分與性質第三節(jié)我國發(fā)電廠煤粉鍋爐用煤的分類 電廠動力用煤分類 根據(jù)煤的燃燒特性 以揮發(fā)份 灰分 水分 硫分和灰熔融特性作為主要的分類指標 以煤的發(fā)熱量作為輔助分類指標VAMST分類標準 無煙煤 Vdaf 10 含碳最多 發(fā)熱量高 難以點燃 貧煤 Vdaf 10 20 灰分較多 煙煤 Vdaf 10 50 含碳多 灰 水少 發(fā)熱量高褐煤 Vdaf 40 水分與灰分高 發(fā)熱量低 著火與燃燒容易 簡要回答 煤的成分組成是什么 采用哪幾種 基 來表示煤成分的質量百分比 為什么 煤的高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量的區(qū)別 高位發(fā)熱量在不同 基 下的換算 是否需要考慮水分汽化潛熱的影響 爐膛的結渣可能性與灰熔點的關系