1、全書內(nèi)容,第一章 概述 第二章 燃料及其燃燒特性 第三章 燃料燃燒計(jì)算和鍋爐機(jī)組熱平衡 第四章 煤粉制備及系統(tǒng) 第五章 燃燒理論基礎(chǔ) 第六章 燃燒設(shè)備和煤粉燃燒技術(shù) 第七章 過(guò)熱器和再熱器 第八章 省煤器和空氣預(yù)熱器,1 樊泉桂 鍋爐原理M. 第一版.北京：中國(guó)電力出版社. 2008年9月.,第二章 燃料及其燃燒特性,第一節(jié) 電站鍋爐燃料 第二節(jié) 煤的元素分析和工業(yè)分析 第三節(jié) 煤的成分的計(jì)算基準(zhǔn) 第四節(jié) 煤的發(fā)熱量及相關(guān)概念 第五節(jié) 煤灰的結(jié)渣和積灰特性判別 第六節(jié) 煤的分類 第七節(jié) 煤的燃燒特性 第八節(jié) 燃油和燃?xì)獾奶匦?燃料的定義,在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上適合于產(chǎn)生熱量的材料為燃料。,原子鍋爐、

2、鍋爐,有機(jī)燃料的物理狀態(tài)分為： 固體燃料、液體燃料和氣體燃料,鍋爐廠網(wǎng)頁(yè)，有人去瀏覽嗎？,一、煤的組成特點(diǎn),可燃成分和不可燃成分組成的復(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，成分十分不均勻。,二、煤的化學(xué)成分,煤的化學(xué)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，N,不可燃成分水分，惰性氣體，各種礦物質(zhì),碳 C,最主要的可燃質(zhì)，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 一般含量：30%70%， 關(guān)于熱量單位

3、： kcal（工程）, kJ（國(guó)際）, BTU（英制）,氫 H,發(fā)熱量很高，達(dá)28600kcal/kg，極易燃燒， 煤中含量很少，僅為2%5%， 液體燃料中可達(dá)到14%， 天然氣中最多。,硫 S,部分S屬于可燃質(zhì)， 發(fā)熱量?jī)H2160kcal/kg， 對(duì)鍋爐設(shè)備及環(huán)境的危害很大， 硫的含量0.25%，甚至更高，超過(guò)1%，既為高硫煤。,在煤中硫以三種狀態(tài)存在：,有機(jī)硫,硫化鐵,全硫,硫酸鹽不燃燒，含量很少，并入灰分,可燃硫（揮發(fā)硫），燃燒生成SO2，,氧 O,1.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(zhì)，使煤發(fā)熱量降低。 2.氧的含量115%，木柴中的

4、氧含量達(dá)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(duì)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(zhì)，成分十分復(fù)雜，大多數(shù)煤的灰分含量7%40%。,灰分,內(nèi)在灰分,外在灰分產(chǎn)生于開(kāi)采、運(yùn)輸、貯藏過(guò)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(guò)程中，外界帶入的雜質(zhì)，呈粒狀分布,水分 M,含量一般在130%，多在10%左右。,煤的元素分析成分,碳C：主要可燃成分, 地質(zhì)年齡越長(zhǎng)，含碳越多，放熱量越高， 但不易著火與燃燼。 氫H：可燃成分，放熱量，是碳的3倍，含量低,有利元素。 氧O：可助燃，含量低。 氮N：不可燃，

5、含量低,燃燒反應(yīng)可生成NOX ，有害成分。 硫S：可燃，放熱量低可生成SOx 有機(jī)硫、黃鐵礦硫、硫酸鹽硫 水分M：外部水分、內(nèi)部水分。 灰分A：雜質(zhì)，污染環(huán)境，磨損受熱面。,煤的元素分析成分,煤的工業(yè)分析成分,水分(M) 灰分(A) 揮發(fā)分(V) 固定碳(FC),2.2 煤的元素分析和工業(yè)分析,1，元素分析： 碳、氫、氧、氮、硫、水分、灰分 C+H+O+N+S+M+A=100% 2，工業(yè)分析： 水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳 M+A+V+FC=100%,2.2 煤的元素分析和工業(yè)分析,2，工業(yè)分析： 水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳,2.3 煤的成分的計(jì)算基準(zhǔn),用各個(gè)成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來(lái)表示; 水分和灰分

6、所占質(zhì)量較大，且隨外界條件有較大的波動(dòng); 采用四種不同的“基”準(zhǔn)的質(zhì)量成分表示: 1. 收到基ar； 2. 空氣干燥基ad； 3. 干燥基d； 4. 干燥無(wú)灰基daf.,2.3 煤的成分的計(jì)算基準(zhǔn),1，收到基（舊稱應(yīng)用基-應(yīng)用最多），下標(biāo)： ar 2，空氣干燥基（舊稱分析基實(shí)驗(yàn)室）下標(biāo)：ad,2.3 煤的成分的計(jì)算基準(zhǔn),3，干燥基，下標(biāo)： d 4，干燥無(wú)灰基，下標(biāo)： daf,干基中各成分不受水分變化的影響,干燥無(wú)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。,元素分析與工業(yè)分析之間的關(guān)系,Sar=有機(jī)硫+硫化鐵硫 灰分中硫酸鹽所含的硫元素是不可燃硫。,各種基準(zhǔn)成分之間

7、的換算,(2-6),(2-7),Mf 外部水分，%,K 換算系數(shù)，見(jiàn)表2-1,不同基準(zhǔn)之間的換算系數(shù),推導(dǎo)原理：質(zhì)量守恒定律,表中的轉(zhuǎn)換系數(shù)不能直接用于低位發(fā)熱量之間的轉(zhuǎn)換。,不同基準(zhǔn)之間的換算系數(shù),推導(dǎo)原理：質(zhì)量守恒定律。舉例說(shuō)明 空氣干燥基除去水分和灰分的碳含量=干燥無(wú)灰基的含碳量 所以 空氣干燥基干燥無(wú)灰基的折算系數(shù),四、煤的發(fā)熱量,兩種發(fā)熱量的定義： 1高位發(fā)熱量Qgr 1kg煤完全燃燒時(shí)放出的全部熱量，包括煙氣中水蒸汽凝結(jié)時(shí)放出的熱量。 2低位發(fā)熱量Qnet 在1kg煤完全燃燒時(shí)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(zhì)的一部分燃燒熱量被用于水分的汽化，沒(méi)有得到利用

8、。 單位為kcal/kg，或者kJ/kg，MJ/kg。,2.4 煤的發(fā)熱量及相關(guān)概念,1，煤的發(fā)熱量：kJ/kg 高位發(fā)熱量：含有水蒸汽的潛熱； 低位發(fā)熱量：不包含水蒸汽的潛熱；,(2-8),發(fā)熱量的測(cè)定,2.4 煤的發(fā)熱量及相關(guān)概念,2，發(fā)熱量的測(cè)量：kJ/kg Qad,b彈筒發(fā)熱量，kJ/kg Sad,b彈筒洗液測(cè)量得到的含硫量，%,(2-9),(2-10),Qad,b16.7MJ/kg時(shí)，=0.0010，16.725.10MJ/kg時(shí)，=0.0016，,幾點(diǎn)說(shuō)明,實(shí)驗(yàn)室所測(cè)是全部熱量（高位），鍋爐排煙溫度均較高（110以上），煙氣中水蒸汽未凝結(jié)，將這部分氣化潛熱帶走。 我國(guó)均采用低位發(fā)熱

9、量。有些國(guó)家采用高位發(fā)熱量，必要時(shí)說(shuō)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)1：編制換算程序成分換算和熱量計(jì)算。,折算水分、折算灰分與折算硫分概念,硫分、灰分與水分對(duì)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。,采用折算成分的目的,比較鍋爐燃燒不同煤時(shí)，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，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,以灰分為例，同一鍋爐燃燒不同

10、煤時(shí)，采用折算成分的必要性,折算成分的表達(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(lái)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。,2.4 煤的發(fā)熱量及相關(guān)概念,3，煤的折算成分,(2-11),(2-12),(2-13),4，標(biāo)準(zhǔn)煤,2.4 煤的發(fā)熱量及相關(guān)概念,5，煤的折算成分的另一種計(jì)算方法,(2-11),(2-12),(2-13),六、標(biāo)準(zhǔn)煤概念,單純以燃煤量的多少來(lái)比較不同鍋爐的經(jīng)濟(jì)性不妥，須折算到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)， 標(biāo)準(zhǔn)煤的

11、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7000 kcal/kg的煤統(tǒng)一折算到7000 kcal/kg來(lái)進(jìn)行比較。 用于計(jì)算和比較標(biāo)準(zhǔn)煤耗等,煤的灰分特性,影響灰的熔融性的主要因素 灰分成分的影響 煤灰中酸性氧化物使灰熔點(diǎn)提高；堿性氧化物使灰熔點(diǎn)降低 周圍介質(zhì)的影響 氧化性介質(zhì)中，灰熔點(diǎn)較高；還原性介質(zhì)中，灰熔點(diǎn)較低 ；弱還原性介質(zhì)中 ，灰熔點(diǎn)很低。,煤的灰分特性 用灰熔點(diǎn)表示，煤灰的角錐法確定 變形溫度 DT 軟化溫度 ST 流動(dòng)溫度 FT,2.5 煤灰的結(jié)渣、積灰特性判別,1，煤的熔融特性,2.5 煤灰的結(jié)渣、積灰特性判別,2，

12、煤灰的結(jié)渣和積灰特性 結(jié)渣：發(fā)生在煙氣高溫區(qū)域； 積灰：發(fā)生在煙氣溫度較低的區(qū)域； 2.1 煤灰結(jié)渣的常規(guī)判別準(zhǔn)則 （1）堿酸比：,B/A 1.01.75 ：嚴(yán)重結(jié)渣煤,（2-14）,2.5 煤灰的結(jié)渣、積灰特性判別,2，煤灰的結(jié)渣和積灰特性 2.1 煤灰結(jié)渣的常規(guī)判別準(zhǔn)則 （2）硅鋁比： SiO2/Al2O3=2.651.87 中等結(jié)渣煤 SiO2/Al2O32.65 嚴(yán)重結(jié)渣煤 （3）硅比：,(2-15),2.5 煤灰的結(jié)渣、積灰特性判別,2，煤灰的結(jié)渣和積灰特性 2.1 煤灰結(jié)渣的常規(guī)判別準(zhǔn)則 （3）硅比：,(2-15),當(dāng)量Fe2O3=Fe2O3+1.11FeO+1.43Fe G78.

13、8 輕微結(jié)渣煤；G=66.178.8 中等結(jié)渣煤 G66.1 嚴(yán)重結(jié)渣煤,2.5 煤灰的結(jié)渣、積灰特性判別,2，煤灰的結(jié)渣和積灰特性 2.1 煤灰結(jié)渣的常規(guī)判別準(zhǔn)則 （4）鐵鈣比： Fe2O3/CaO Fe2O3/CaO3.0 嚴(yán)重結(jié)渣煤,2.5 煤灰的結(jié)渣、積灰特性判別,2，煤灰的結(jié)渣和積灰特性 2.2 煤灰粘污性常規(guī)判別準(zhǔn)則 （1）煤灰成分粘污指數(shù),(2-16),(2-17),(Na2O)ws水溶性鈉含量，%,2.5 煤灰的結(jié)渣、積灰特性判別,2，煤灰的結(jié)渣和積灰特性 2.2 煤灰粘污性常規(guī)判別準(zhǔn)則 （1）煤灰成分粘污指數(shù),2.5 煤灰的結(jié)渣、積灰特性判別,2，煤灰的結(jié)渣和積灰特性 2.2

14、 煤灰粘污性常規(guī)判別準(zhǔn)則 （2）煤灰和飛灰的燒結(jié)強(qiáng)度 高鐵型灰： 高鈣型灰,(2-18),(2-19),2.6 煤的分類,1，我國(guó)煤的分類 Vdaf10% 無(wú)煙煤 10%Vdaf37% 煙煤 Vdaf37% 褐煤,2.6 煤的分類,1，我國(guó)煤的分類:煙煤、無(wú)煙煤、褐煤,2.6 煤的分類,1，我國(guó)煤的分類,2.6 煤的分類,2，發(fā)電廠用煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),2.6 煤的分類,2，發(fā)電廠用煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),2.6 煤的分類,3，發(fā)電廠煤的分類及燃燒特性 3.1 無(wú)煙煤 Qar,net=2125MJ/kg 3.2 貧煤 3.3 煙煤 3.4 褐煤 Qar,net16750kJ/kg,煤的類型,無(wú)煙煤 碳化程度高，含

15、碳量很高，達(dá)95%，雜質(zhì)很少，發(fā)熱量很高,約為2500032500 kJ/kg； 揮發(fā)份很少，小于10%，Vdaf析出的溫度較高（可達(dá)400），著火和燃盡均較困難,儲(chǔ)存時(shí)不易自燃,褐煤 碳化程度低，含碳量低，約為4050%，水分及灰分很高，發(fā)熱量低, 約1000021000 kJ/kg； 揮發(fā)分含量高，約4050%，甚至60%，揮發(fā)分的析出溫度低（200），著火及燃燒均較容易,煤的類型,煙煤 碳化程度次于無(wú)煙煤，含碳量較高，4060%,雜質(zhì)少，發(fā)熱量較高, 約為2000030000 kJ/kg； 揮發(fā)分含量較高，約10 45%，著火及燃燒均較容易 貧煤 揮發(fā)分含量1020%的煙煤 揮發(fā)份較少，

16、性質(zhì)介于無(wú)煙煤與煙煤之間，燃燒性能方面比較接近無(wú)煙煤； 劣質(zhì)煙煤 揮發(fā)份2030%；但水分高，灰分更高的煙煤 發(fā)熱量低，為1100012500 kJ/kg 這兩種煙煤著火及燃燒均較困難,2.6 煤的分類,3，發(fā)電廠煤的分類及燃燒特性 表2-8,2.7 煤的燃燒特性,1，煤的熱分解機(jī)理 溫度T105：析出水蒸汽和部分氣體 105 T 300：水分完全析出 300 T 500：煤焦油和氣體析出 500 T 700：半焦分解，形成焦炭,2.7 煤的燃燒特性,2，煤的熱重分析,熱解峰 焦炭燃燒峰,煤的常規(guī)特性對(duì)鍋爐工作的影響,揮發(fā)分的影響: 地質(zhì)年齡Vadf易著火易燃燼硬度但Q 水分的影響: MarQ

17、著火燃燼”lQ4積灰腐蝕 灰分的影響: AarQQ6Q4Q4積灰磨損結(jié)渣 灰熔點(diǎn)的影響: 灰熔點(diǎn)（DT、ST、FT） 結(jié)渣 硫分的影響: Sar tld 低溫腐蝕 污染環(huán)境 煤粉倉(cāng)自燃 煤的燃燒特性及其影響,2.8 燃油和燃?xì)獾奶匦?1，燃料油的物理特性參數(shù),2.8 燃油和燃?xì)獾奶匦?1，燃料油的物理特性參數(shù) 1.1 凝固點(diǎn)；1.2 黏度； 1.3 閃點(diǎn)； 1.4 燃點(diǎn)； 1.5 靜電特性； 1.6 含硫量；610以上造成高溫腐蝕 1.7 灰分；,2.8 燃油和燃?xì)獾奶匦?1，燃料油的物理特性參數(shù) Car = 84%87% Har = 11%14% Qar,net = 37.744MJ/kg,

18、2.8 燃油和燃?xì)獾奶匦?1，燃料油的物理特性參數(shù),2.8 燃油和燃?xì)獾奶匦?2，氣體燃料 可燃成分：H2, CO, H2S, CH4, CmHn,第二章 基本要求,1，掌握收到基、空氣干燥基、干燥基、干燥無(wú)灰基之間換算關(guān)系的推導(dǎo)過(guò)程。 2，掌握無(wú)煙煤、貧煤、煙煤、褐煤的分類方法及每一種煤的特點(diǎn)。 3，掌握煤的工業(yè)分析的操作。 4，掌握煤的發(fā)熱量的操作方法。,第二章 重點(diǎn),1，掌握DT,ST與爐膛出口溫度的關(guān)系。 2，鍋爐用燃料的特性指標(biāo) 。 3，煤的元素分析成分與工業(yè)分析成分之間的關(guān)系。,作業(yè)2,1、某種煤收到基含碳量為 40。由于受外界條件的影響，其收到基水分由 15減少到 10，收到基灰分由 25增加到 35，試求其水分和灰分變化后的收到基含碳量（要求先推導(dǎo)換算公式，后計(jì)算）。 2、已知甲種煤的Qnet,ar=29166kJ/kg,