第二章燃料(ránliào)第一節(jié)燃料的種類(zhǒnglèi)第二節(jié)煤的化學(xué)成分與性質(zhì)第一頁，共57頁。1燃料(ránliào)的定義在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上適合于產(chǎn)生熱量的材料(cáiliào)為燃料。核能燃料—可控核裂變與和聚變有機(jī)燃料—以各種形式在自然界存在的碳?xì)浠衔锶剂峡傤惖诙摚?7頁。2有機(jī)燃料(ránliào)的物理狀態(tài)分為：固體燃料(ránliào)、液體燃料(ránliào)和氣體燃料(ránliào)液體燃料—石油及其制品—輕油、柴油、重油煤氣—城市煤氣、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣油頁巖鍋爐燃料氣體燃料固體燃料煤—無煙煤、貧煤、煙煤、褐煤、泥煤等木材，生物質(zhì)沼氣天然氣、液化石油氣第三頁，共57頁。3第二章燃料(ránliào)第一節(jié)燃料(ránliào)的種類第二節(jié)煤的化學(xué)成分與性質(zhì)第四頁，共57頁。4一、煤的組成(zǔchénɡ)特點(diǎn)可燃成分(chéngfèn)和不可燃成分(chéngfèn)組成的復(fù)雜組合物，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。各組成元素并不單獨(dú)游離存在，而是以復(fù)雜的化合物存在，成分(chéngfèn)十分不均勻。第五頁，共57頁。5二、煤的化學(xué)成分煤的化學(xué)分析〔元素(yuánsù)分析〕成分分為：C，H，O，N，S，A(ash)，M(moisture)可燃成分(chéngfèn)—C，H，局部S不可燃成分(chéngfèn)—其它成分(chéngfèn)第六頁，共57頁。6碳C最主要的可燃質(zhì)，煤是富含碳的燃料(ránliào)，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。一般含量：30%~70%，關(guān)于熱量單位： kcal〔工程〕,kJ〔國際〕,BTU〔英制〕…第七頁，共57頁。7氫H發(fā)熱量很高，達(dá)28600kcal/kg，極易燃燒，煤中含量(hánliàng)很少，僅為2%~5%，液體燃料中可到達(dá)14%，天然氣中最多。第八頁，共57頁。8硫S局部(júbù)S屬于可燃質(zhì)發(fā)熱量僅2160kcal/kg對鍋爐設(shè)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。第九頁，共57頁。9在煤中硫以三種(sānzhǒnɡ)狀態(tài)存在：有機(jī)(yǒujī)硫硫化鐵全硫硫酸鹽—不燃燒(ránshāo)，含量很少，并入灰分可燃硫〔揮發(fā)硫〕，燃燒生成SO2有機(jī)硫第十頁，共57頁。10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)局部可燃質(zhì)，使煤發(fā)熱量降低(jiàngdī)。氧的含量1~15%，木柴中的氧含量到達(dá)20%~25%。第十一頁，共57頁。11氮N氮是一種(yīzhǒnɡ)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%。第十二頁，共57頁。12灰分(huīfēn)A煤中不可燃礦物(kuàngwù)雜質(zhì)，成分十分復(fù)雜，大多數(shù)煤的灰分含量7%~40%?；曳謨?nèi)在灰分外在灰分—產(chǎn)生于開采、運(yùn)輸、貯藏過程中一次灰分—成煤前植物中含有的礦物質(zhì)，均勻分布在可燃質(zhì)中二次灰分—在煤形成過程中，外界帶入的雜質(zhì)，呈粒狀分布第十三頁，共57頁。13水分(shuǐfèn)M含量(hánliàng)一般在1~30%，多在10%左右。內(nèi)在水分—也稱為吸附水分或風(fēng)干水分，即煤經(jīng)過風(fēng)干后的水分外在水分—經(jīng)過風(fēng)干后可以脫除掉的那部分水分，受運(yùn)輸，貯存條件等影響，變化很大。水分第十四頁，共57頁。14三、煤成分的表示(biǎoshì)方法及其換算用各個成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示;水分和灰分所占質(zhì)量較大，且隨外界條件有較大的波動(bōdòng);采用四種不同的“基〞準(zhǔn)的質(zhì)量成分表示:1.收到基ar；2.空氣枯燥基ad；3.枯燥基d；4.枯燥無灰基daf.第十五頁，共57頁。15收到基〔下標(biāo)(xiàbiāo)符號為ar〕表示燃料中全部成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)總和是鍋爐燃料燃燒(ránshāo)計算的原始依據(jù)。Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%第十六頁，共57頁。16空氣枯燥(kūzào)基〔下標(biāo)符號為ad〕表示在不含外在水分的條件(tiáojiàn)下，燃料各組成成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)總和，是實(shí)驗(yàn)室煤質(zhì)分析所用煤樣的成分組成。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%第十七頁，共57頁。17枯燥基〔下標(biāo)(xiàbiāo)符號為d〕表示在不含水分的條件下枯燥燃料(ránliào)各組成成分的質(zhì)量百分?jǐn)?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%第十八頁，共57頁。18枯燥(kūzào)無灰基〔下標(biāo)符號為daf〕表示在不含水分和灰分的條件下，枯燥無灰燃料(ránliào)各組成成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)總和，枯燥無灰基中只包含燃料(ránliào)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%第十九頁，共57頁。19第二十頁，共57頁。20第二十一頁，共57頁。21各種(ɡèzhǒnɡ)基的換算〔略〕查表，查圖，查手冊。作業(yè)：編制計算程序(chéngxù)，完成換算。第二十二頁，共57頁。22第二十三頁，共57頁。23四、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(quánbù)熱量，包括煙氣中水蒸汽凝結(jié)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(quánbù)熱量中扣除水蒸汽汽化潛熱后所得的熱量。即煤中可燃質(zhì)的一局部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。第二十四頁，共57頁。24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)(zhēngfā)潛熱所得到的熱量為低位發(fā)熱量，

r為水的蒸發(fā)(zhēngfā)潛熱，取為2510kJ/kg。

第二十五頁，共57頁。25幾點(diǎn)說明(shuōmíng)實(shí)驗(yàn)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(jié)，將這局部氣化潛熱帶走。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(biānzhì)換算程序。第二十六頁，共57頁。26第二十七頁，共57頁。27五、折算水分(shuǐfèn)、折算灰分與折算硫分的概念硫分、灰分(huīfēn)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(fēng)電耗。第二十八頁，共57頁。28采用(cǎiyòng)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(zhì)量—煤的折算成分，定義：每送入爐內(nèi)1MJ熱量(rèliàng)，隨燃料帶入爐內(nèi)的某成分的質(zhì)量，分別為折算水分、折算灰分和折算硫分第二十九頁，共57頁。29以灰分為例，同一鍋爐燃燒三種不同煤時，采用(cǎiyòng)折算成分的必要性第三十頁，共57頁。30折算(shésuàn)成分的表達(dá)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(hánliàng)與發(fā)熱量，與灰分含量(hánliàng)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。第三十一頁，共57頁。31折算(shésuàn)水分折算(shésuàn)灰分折算(shésuàn)硫分第三十二頁，共57頁。32采用折算成分判斷(pànduàn)煤中水分、灰分和硫分高、中、低的大致范圍如表所示。第三十三頁，共57頁。33六、標(biāo)準(zhǔn)煤概念(gàiniàn)單純以燃煤量的多少來比較不同鍋爐的經(jīng)濟(jì)性不妥，須折算到統(tǒng)一(tǒngyī)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)煤，將發(fā)熱量不是7000kcal/kg的煤統(tǒng)一(tǒngyī)折算到7000kcal/kg來進(jìn)行比較。用于計算和比較標(biāo)準(zhǔn)煤耗等第三十四頁，共57頁。34七、氣體燃料容積組成(zǔchénɡ)表示和換算氣體燃料的組成通常(tōngcháng)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〕第三十五頁，共57頁。35第三十六頁，共57頁。36八、煤質(zhì)分析(fēnxī)1．煤質(zhì)分析(fēnxī)方法〔1〕元素分析(fēnxī)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(fēnxī)測定水分、灰分、灰熔融特性、煤粉細(xì)度、揮發(fā)份以及發(fā)熱量等。工業(yè)分析(fēnxī)在電廠常用〔唯一的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容〕第三十七頁，共57頁。37煤質(zhì)分析(fēnxī)的內(nèi)容1．煤元素分析(fēnxī)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．灰的熔融性及測定第三十八頁，共57頁。381．煤元素分析〔專門儀器(yíqì)〕

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(huīfēn)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〕第三十九頁，共57頁。395．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(yīdìng)溫度時，煤分解逸出的局部可燃質(zhì)和礦物質(zhì)。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。第四十頁，共57頁。40影響(yǐngxiǎng)因素：揮發(fā)份的多少和組成與煤的年代有關(guān)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(zháohuǒ)，是對動力用煤進(jìn)行分類的重要依據(jù)。第四十一頁，共57頁。41焦炭=固定炭+灰分：失去水分并放出(fànɡchū)揮發(fā)份后所剩余的殘留物稱為焦炭。第四十二頁，共57頁。42第四十三頁，共57頁。436．灰的熔融(róngróng)性及測定爐膛內(nèi)溫度很高，煤中灰顆粒一般呈熔化(rónghuà)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(jié)渣，傳熱惡化，掉渣滅火或事故。灰分成分不同，發(fā)生熔化(rónghuà)的溫度也不同。高熔點(diǎn)成分+低熔點(diǎn)成分，無固定的熔點(diǎn)，第四十四頁，共57頁。44壁面距壁面的距離溫度高灰熔點(diǎn)煤低灰熔點(diǎn)煤第四十五頁，共57頁。45灰熔融(róngróng)性的測定將灰制成特定形狀的灰堆，加熱(jiārè)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—熔化溫度第四十六頁，共57頁。46第四十七頁，共57頁。47結(jié)渣判別(pànbié)：一般認(rèn)為，t2>1350℃，不易結(jié)渣；t2<1350℃，易結(jié)渣；t1<1200℃，易結(jié)渣；各種各樣的結(jié)渣判定指標(biāo)(zhǐbiāo)〔研究的熱點(diǎn)〕第四十八頁，共57頁。48煤粉爐的排渣方式(fāngshì)固態(tài)排渣爐—排渣為固態(tài)〔廣泛采用(cǎiyòng)〕；液態(tài)排渣爐—排渣為液態(tài)。第四十九頁，共57頁。49煤質(zhì)分析(fēnxī)小結(jié)：1．煤質(zhì)分析方法2．煤中水分測定(cèdìng)3．煤中灰分測定(cèdìng)4.煤發(fā)熱量的測定(cèdìng)5.揮發(fā)份及其測定(cèdìng)6．灰的熔融性及測定(cèdìng)第五十頁，共57頁。50第二章燃料(ránliào)第一節(jié)燃料(ránliào)的種類第二節(jié)煤的化學(xué)成分與性質(zhì)第三節(jié)我國發(fā)電廠煤粉鍋爐用煤的分類第五十一頁，共57頁。51電廠動力(dònglì)用煤分類根據(jù)煤的燃燒特性，以揮發(fā)份、灰分、水分(shuǐfèn)、硫分和灰熔融特性作為主要的分類指標(biāo)，以煤的發(fā)熱量作為輔助分類指標(biāo)VAMST分類標(biāo)準(zhǔn)第五十二頁，共57頁。52無煙煤：Vdaf≤10%，含碳最多，發(fā)熱量高，難以點(diǎn)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