1、第二章第二章 燃料及其燃燒特性燃料及其燃燒特性v 電站鍋爐燃料電站鍋爐燃料v 煤的常規特性煤的常規特性v 煤的常規特性對鍋爐工作的影響煤的常規特性對鍋爐工作的影響v 煤的分類煤的分類v 燃油和燃氣的特性燃油和燃氣的特性v 習題習題2 燃料分類燃料分類 在自然界所處的狀態：固體（煤）；液體（原在自然界所處的狀態：固體（煤）；液體（原油、重油和渣油）；氣體（煤氣和天然氣）油、重油和渣油）；氣體（煤氣和天然氣） 獲得方法：天然燃料（未加工）；人工燃料獲得方法：天然燃料（未加工）；人工燃料（木炭、焦炭和石油制品）（木炭、焦炭和石油制品） 用途：工藝燃料（煉焦、鍛造和化工，焦結性用途：工藝燃料（煉焦、鍛

2、造和化工，焦結性好，雜質少）；動力燃料好，雜質少）；動力燃料電站鍋爐燃料電站鍋爐燃料通過燃燒釋放熱能的可燃物質通過燃燒釋放熱能的可燃物質3 可燃元素可燃元素 C C（固定碳和揮發分中的（固定碳和揮發分中的C C）、）、H H、S S（可燃硫（可燃硫 和硫酸鹽硫和硫酸鹽硫 ） 不可燃元素（內部雜質）不可燃元素（內部雜質） O O、N N 不可燃成分（外部雜質）不可燃成分（外部雜質） M M（內、外）、（內、外）、A A 可燃氣體可燃氣體 揮發分揮發分 rSlyS煤的常規特性煤的常規特性煤中的氫、氧、氮、硫煤中的氫、氧、氮、硫與部分碳所組成的有機與部分碳所組成的有機化合物加熱后分解化合物加熱后分解

3、, ,形成形成氣體揮發出來氣體揮發出來 煤的元素煤的元素 分析成分分析成分碳碳(C)(C)、氫、氫(H)(H)、氧、氧(0)(0)、氮、氮(N)(N)、硫、硫(S) (S) 水分水分(M)(M)、灰分、灰分(A)(A) 煤的工業煤的工業 分析成分分析成分水分水分(M)(M)、揮發分、揮發分(V)(V)、灰分、灰分(A)(A)、固定碳固定碳(FC)(FC)煤的元素分析與工業分析煤的元素分析與工業分析4 收到基（收到基（arar） （原應用基（原應用基y y） 以入爐煤（包括煤的全部成分）為基以入爐煤（包括煤的全部成分）為基準準 空氣干燥基（空氣干燥基（adad）（原分析基）（原分析基f f） 以

4、風干狀態煤（除外部水分）為基準以風干狀態煤（除外部水分）為基準 干燥基（干燥基（d d） （原干燥基（原干燥基g g） 以去掉全部水分煤為基準以去掉全部水分煤為基準 干燥無灰基（干燥無灰基（dafdaf）（原可燃基）（原可燃基r r） 以去掉全部水分及灰分煤為基準以去掉全部水分及灰分煤為基準煤的常規特性煤的常規特性煤的成分計算基準煤的成分計算基準5%100arararararararAMSNOHC%100adadadadadadadAMSNOHC%100ddddddASNOHC%100dafdafdafdafdafSNOHC例題例題: :已知已知MarMar、Mad,Mad,試將空氣干燥基的各

5、種成分試將空氣干燥基的各種成分換算成收到基。即推導換算系數換算成收到基。即推導換算系數K K。煤的常規特性煤的常規特性煤成分基準間的換算煤成分基準間的換算6例題例題 解：同種燃料去除全部水分其干燥基成分不變同種燃料去除全部水分其干燥基成分不變 可以分別用收到基和空氣干燥基表示干燥可以分別用收到基和空氣干燥基表示干燥基基, ,也就是說用干燥基將收到基和空氣干燥基聯系也就是說用干燥基將收到基和空氣干燥基聯系起來。起來。煤的常規特性煤的常規特性7例題例題adarMMK100100CCCHONSACMdararararararararar100100100CCCHONSACMdadadadadadad

6、adadad100100100CMCMararadad100100CMMCararadad100100即即煤的常規特性煤的常規特性對于水分對于水分: : MMMMarfadf100100 不同基準之間的換算公式：不同基準之間的換算公式：X = KXX = KX0 0 式中式中 X X0 0 、 X X 某成分原基準及新基準質量某成分原基準及新基準質量百分比，百分比，% % K K 換算系數（見表換算系數（見表2-12-1）煤成分基準間的換算煤成分基準間的換算煤的常規特性煤的常規特性9 煤的發熱量（煤的發熱量（kJ/kg) kJ/kg) 單位質量的煤完全燃燒單位質量的煤完全燃燒時所釋放的熱量時所

7、釋放的熱量 低位發熱量（低位發熱量（Q Qnetnet） 高位發熱量減去水蒸氣凝結高位發熱量減去水蒸氣凝結放出的汽化潛熱后，稱為放出的汽化潛熱后，稱為低位發熱量（燃料在鍋爐低位發熱量（燃料在鍋爐中的實際發熱量）。中的實際發熱量）。 高位發熱量高位發熱量(Q(Qgrgr) ) 煤的理論發熱量。由實驗測煤的理論發熱量。由實驗測得的得的彈筒發熱量（彈筒發熱量（Q Qb b）減去硫和氮生成酸的校正值減去硫和氮生成酸的校正值確定（式確定（式2-92-9）煤的常規特性煤的常規特性煤的發熱量煤的發熱量10氧彈式量熱計氧彈式量熱計 煤的常規特性煤的常規特性11 干燥基干燥基高、低位發熱量之間的換算高、低位發熱

8、量之間的換算 dgrddgrdnetdHQHrQQ2061009. 收到基收到基高、低位發熱量之間的換算高、低位發熱量之間的換算 arargrararargrarnetarMHQMHrQQ232061001009.高、低位發熱量間的換算高、低位發熱量間的換算煤的常規特性煤的常規特性12 高位發熱量高位發熱量(Q(Qgrgr) )各基準間的換算采用表（各基準間的換算采用表（2 21 1）換算系數）換算系數低位發熱量低位發熱量(Q(Qnetnet) )各基準間的換算分三步進行各基準間的換算分三步進行1.1. 已知基準的已知基準的 Q Qnet net 已知基準的已知基準的 Q Qgr gr 2.2

9、. 已知基準的已知基準的 Q Qgr gr 所求基準的所求基準的 Q Qgr gr 3.3. 所求基準的所求基準的 Q Qgr gr 所求基準的所求基準的 Q Qnet net 發熱量各基準間的換算發熱量各基準間的換算煤的常規特性煤的常規特性 折算成分折算成分 相對于每相對于每4187 kJ/kg4187 kJ/kg收到基低位發熱收到基低位發熱量的煤中所含的收到基水分、灰分和硫分，稱為折量的煤中所含的收到基水分、灰分和硫分，稱為折算水分、折算灰分和折算硫分算水分、折算灰分和折算硫分 %8,%ararzsarQMM%4,%ararzsarQAA%2 . 0,%ararzsarQSS煤的常規特性煤

10、的常規特性相關概念相關概念 標準煤標準煤 收到基低位發熱量為收到基低位發熱量為29310 kJ/kg29310 kJ/kg的燃料為標準煤的燃料為標準煤 標準煤耗量標準煤耗量 式中式中 、 分別為標準煤耗量與實際煤耗量分別為標準煤耗量與實際煤耗量 arsbQBBbBsB相關概念相關概念煤的常規特性煤的常規特性 高溫下煤灰的熔融性高溫下煤灰的熔融性 用灰熔點表示，煤灰的角錐法確定用灰熔點表示，煤灰的角錐法確定 變形溫度變形溫度 DTDT（原（原t t1 1） 軟化溫度軟化溫度 STST（原（原t t2 2） 流動溫度流動溫度 FTFT（原（原t t3 3） 溫度間隔溫度間隔200-400200-4

11、00，稱為長渣，稱為長渣 溫度間隔溫度間隔100-200100-200，稱為短渣，稱為短渣判斷鍋爐運行中是否會結渣的主要因素之一。判斷鍋爐運行中是否會結渣的主要因素之一。煤灰的熔融特性煤灰的熔融特性煤的常規特性煤的常規特性16 影響因素影響因素 煤灰的化學組成煤灰的化學組成 煤灰中酸性氧化物（煤灰中酸性氧化物（SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3等）使灰熔點提高；等）使灰熔點提高；堿性氧化物（堿性氧化物（FeFe2 2O O3 3、CaOCaO、MgOMgO等）使灰熔點降低等）使灰熔點降低 煤灰周圍高溫介質的性質煤灰周圍高溫介質的性質 氧化性介質中，灰熔點較高；弱還原性介質中，灰氧化

12、性介質中，灰熔點較高；弱還原性介質中，灰熔點較低熔點較低 煤灰的熔融特性煤灰的熔融特性煤的常規特性煤的常規特性17 結渣結渣 定義：爐內軟化或熔化的灰粒碰撞并粘附在水定義：爐內軟化或熔化的灰粒碰撞并粘附在水冷壁和主要受熱面上生成的渣層。冷壁和主要受熱面上生成的渣層。 煤灰結渣性的常規判別準則煤灰結渣性的常規判別準則 弱還原性氣氛下的軟化溫度弱還原性氣氛下的軟化溫度STST 煤灰成分比例：堿酸比，硅鋁比，硅比，鐵鈣比煤灰成分比例：堿酸比，硅鋁比，硅比，鐵鈣比爐內灰的沉積一般可分為爐內灰的沉積一般可分為結渣和沾污結渣和沾污煤灰的結渣和積灰特性煤灰的結渣和積灰特性煤的常規特性煤的常規特性18 沾污沾

13、污 定義：煤灰中揮發物質在受熱面表面凝結并定義：煤灰中揮發物質在受熱面表面凝結并粘結灰粒形成的沉積灰層。粘結灰粒形成的沉積灰層。 煤灰沾污性的常規判別準則煤灰沾污性的常規判別準則 煤灰成分沾污指數煤灰成分沾污指數 煤灰和飛灰燒結強度：直觀的沾污判別指數煤灰和飛灰燒結強度：直觀的沾污判別指數煤灰的結渣和積灰特性煤灰的結渣和積灰特性煤的常規特性煤的常規特性19 揮發分揮發分 V V V V的含量代表了煤的地質年齡，的含量代表了煤的地質年齡，地質年齡越短，煤的碳化程地質年齡越短，煤的碳化程度越淺度越淺,V,V含量越多含量越多煤中煤中V V對鍋爐工作的影響對鍋爐工作的影響煤的常規特性對鍋爐工作的影響煤

14、的常規特性對鍋爐工作的影響 V V含量越多（含量越多（C C含量越少），含量越少），V V中含中含O O量亦多，其中的可燃量亦多，其中的可燃 成分相應減少，這時，煤的熱值低成分相應減少，這時，煤的熱值低 V V含量越多，煤的著火溫度低，易著火燃燒含量越多，煤的著火溫度低，易著火燃燒 V V 多，多，V V著火燃燒造成高溫，有利于碳的著火、燃燒著火燃燒造成高溫，有利于碳的著火、燃燒 V V 多，多，V V揮發使煤的孔隙多，反應表面積大，反應速度加快揮發使煤的孔隙多，反應表面積大，反應速度加快 V V 多，煤中難燃的固定碳含量少，煤易于燃盡多，煤中難燃的固定碳含量少，煤易于燃盡 水分水分M M、灰

15、分、灰分A A M M、A A 高，煤中可燃成分相對減少，煤的熱值低高，煤中可燃成分相對減少，煤的熱值低 M M、A A 高，高，M M 蒸發、蒸發、A A熔融均要吸熱，爐膛溫度降低熔融均要吸熱，爐膛溫度降低 M M、A A 高，增加著火熱或包裹碳粒，使煤著火、燃燒高，增加著火熱或包裹碳粒，使煤著火、燃燒與燃盡困難；與燃盡困難； M M、A A 高，高，q q2 2、q q3 3、q q4 4、q q6 6 增加，熱效率下降增加，熱效率下降 M M、A A 高，過熱器易超溫高，過熱器易超溫 M M、A A 高，受熱面腐蝕、堵灰、結渣及磨損加重高，受熱面腐蝕、堵灰、結渣及磨損加重 M M、A A

16、 高，煤粉制備困難或增加能耗高，煤粉制備困難或增加能耗 煤中煤中M M、A A對鍋爐工作的影響對鍋爐工作的影響煤的常規特性對鍋爐工作的影響煤的常規特性對鍋爐工作的影響 灰熔點（灰熔點（STST） 灰分在熔融狀態下粘結在鍋爐受熱面上造成結渣，危及鍋灰分在熔融狀態下粘結在鍋爐受熱面上造成結渣，危及鍋爐運行的安全性和經濟性。爐運行的安全性和經濟性。 對于固態排渣爐，對于固態排渣爐， ST 1350ST6.56.59 921.021.0貧煤貧煤 低揮發份煤低揮發份煤99191918.518.5煙煤煙煤 中揮發份煤中揮發份煤 高揮發份煤高揮發份煤191927272727404016.516.515.51

17、5.5褐煤褐煤 超高揮發份超高揮發份 煤煤404011.511.5dAarMdS煤的分類煤的分類電廠鍋爐用煤分類電廠鍋爐用煤分類大類別大類別 小類別小類別分分 類類 指指 標標揮發份揮發份V Vdafdaf(%)(%)灰灰 分分 (%)(%)水水 分分 (%)(%)硫硫 分分 (%)(%)發熱量發熱量Q Qar,netar,net(MJ/kg)(MJ/kg)灰熔融灰熔融特性特性ST(ST(0 0C)C)低質煤低質煤 低發熱低發熱 量煤量煤 超高灰分煤超高灰分煤 超高水分煤超高水分煤 高硫煤高硫煤 易結渣煤易結渣煤9999191919192727272740404040 404040404646

18、404012123312.512.521.021.018.518.516.516.515.515.511.511.513501350dAarMdS煤的分類煤的分類電廠鍋爐用煤分類電廠鍋爐用煤分類 無煙煤無煙煤 碳化程度高，含碳量很高，達碳化程度高，含碳量很高，達95%95%，雜質很，雜質很少，發熱量很高少，發熱量很高, ,約為約為250002500032500 kJ/kg32500 kJ/kg； 揮發分很少，小于揮發分很少，小于10%10%，V Vdafdaf析出的溫度較高析出的溫度較高（可達（可達400400），著火和燃盡均較困難），著火和燃盡均較困難, ,儲存時不儲存時不易自燃易自燃煤的分

19、類煤的分類發電廠煤的分類及燃燒特性發電廠煤的分類及燃燒特性 褐煤褐煤 碳化程度低，含碳量低，約為碳化程度低，含碳量低，約為404050%50%，水，水分及灰分很高，發熱量低分及灰分很高，發熱量低, , 約約100001000021000 21000 kJ/kgkJ/kg； 揮發分含量高，約揮發分含量高，約404050%50%，甚至，甚至60%60%，揮發，揮發分的析出溫度低（分的析出溫度低（200200），著火及燃燒均較），著火及燃燒均較容易容易 煤的分類煤的分類發電廠煤的分類及燃燒特性發電廠煤的分類及燃燒特性 煙煤煙煤 碳化程度次于無煙煤，含碳量較高，一般為碳化程度次于無煙煤，含碳量較高，一

20、般為404060%,60%,雜質少，發熱量較高雜質少，發熱量較高, , 約為約為200002000030000 kJ/kg30000 kJ/kg； 揮發分含量較高，約揮發分含量較高，約101045%45%，著火及燃燒均，著火及燃燒均較容易較容易 煤的分類煤的分類發電廠煤的分類及燃燒特性發電廠煤的分類及燃燒特性 貧煤貧煤 揮發分含量揮發分含量101020%20%的煙煤的煙煤 揮發份較少，性質介于無煙煤與煙煤之間，燃揮發份較少，性質介于無煙煤與煙煤之間，燃燒性能方面比較接近無煙煤；燒性能方面比較接近無煙煤； 劣質煙煤劣質煙煤 揮發份揮發份202030%30%；但水分高，灰分；但水分高，灰分更高的煙

21、煤更高的煙煤 發熱量低，為發熱量低，為110001100012500 kJ/kg12500 kJ/kg 這兩種煙煤著火及燃燒均較困難這兩種煙煤著火及燃燒均較困難 煤的分類煤的分類發電廠煤的分類及燃燒特性發電廠煤的分類及燃燒特性 重油：根據重油：根據8080時不同的運動粘度而分成時不同的運動粘度而分成2020、6060、100100、200200四種牌號，其質量指標如表四種牌號，其質量指標如表2-92-9所示。所示。 渣油：石油煉制過程中排出的殘余物不經處理，直接作為渣油：石油煉制過程中排出的殘余物不經處理，直接作為燃料油時稱為渣油。燃料油時稱為渣油。燃油和燃氣的特性燃油和燃氣的特性燃料油燃料油

22、 以輕柴油為主，重油和輕柴油常作為鍋爐點火以輕柴油為主，重油和輕柴油常作為鍋爐點火和穩燃用油。和穩燃用油。 燃料油成分和煤一樣，也是由碳、氫、氧、氮、燃料油成分和煤一樣，也是由碳、氫、氧、氮、硫以及水分、灰分等組成。但主要成分是碳和氫，一硫以及水分、灰分等組成。但主要成分是碳和氫，一般碳含量在般碳含量在8484一一8787，氫含量為，氫含量為1111一一1414發熱發熱量常在量常在377003770044000kJ44000kJkgkg，且變化不大。，且變化不大。31 燃料油的物理特性燃料油的物理特性 凝固點：燃料油是各種烴的復雜混合物，沒有凝固點：燃料油是各種烴的復雜混合物，沒有固定的凝固點

23、。固定的凝固點。 粘度：恩氏粘度粘度：恩氏粘度E E。 閃點：油氣和空氣的混合物與明火接觸而發生閃點：油氣和空氣的混合物與明火接觸而發生短促閃光時的油溫稱為燃油的閃點。短促閃光時的油溫稱為燃油的閃點。 燃點：燃點是油面上的油氣和空氣的混合物遇燃點：燃點是油面上的油氣和空氣的混合物遇到明火能著火燃燒并持續到明火能著火燃燒并持續5s5s以上的最低油溫。以上的最低油溫。燃油和燃氣的特性燃油和燃氣的特性32 含硫量：石油中的硫以硫化氫、單質硫和各種含硫量：石油中的硫以硫化氫、單質硫和各種硫化物的形式存在。按含硫量的多少，分為低硫硫化物的形式存在。按含硫量的多少，分為低硫油油(Sar(Sar0.5%)0

24、.5%)、中硫油、中硫油(Sar(Sar0.5-2%)0.5-2%)和高硫油和高硫油(Sar(Sar2 2) )三種，當含硫量高于三種，當含硫量高于0.30.3時，就應時，就應注意低溫腐蝕問題。注意低溫腐蝕問題。 灰分：重油的灰分很少，但含有釩、鈉、鉀、灰分：重油的灰分很少，但含有釩、鈉、鉀、鈣等元素的化合物。釩酸鈉的熔點約為鈣等元素的化合物。釩酸鈉的熔點約為600600，對壁溫高于對壁溫高于610610的受熱面會產生高溫腐蝕。的受熱面會產生高溫腐蝕。燃油和燃氣的特性燃油和燃氣的特性 天然氣：氣田煤氣和油田伴生煤氣。主要成分天然氣：氣田煤氣和油田伴生煤氣。主要成分都是甲烷都是甲烷(CH(CH4 4) )，氣田煤氣的甲烷含量高達，氣田煤氣的甲烷含量高達7575- -9898，油田伴生煤氣的甲烷含量為，油田伴生煤氣的甲烷含量為