第二章锅炉燃料本章目的:了解燃料特别是煤的特性,为煤的燃烧作准备;本章关键:学会煤的评价指标,何为好,坏煤本章难点:煤的成分换算,其实是个小技巧!本章在全部内容的重要性:中等对后面内容影响:锅炉经济性分析(热效率)制粉系统燃烧过程及燃烧布置第一节燃料介绍固体燃料液体燃料气体燃料煤炭油类天然气2,电力燃料的选用电力燃料的选用从能源利用的政策上(1)弃优用劣燃烧取其热量属于低级行为(2)就地取才运输成本和交通运力等(3)充分利用提高经济性(4)保护环境社会效益,国家强制电厂考虑价格,核算成本,企业以赢利为目的第二节煤的组成成分及性质即化学分析:碳(C),氢(H),氧(O),氮(N),硫(S)五种元素和水分(M),灰分(A)两种成分.可燃成分与不可燃成分一,煤的元素分析(1)碳主要的可燃成分,其含量一般为40% 90%碳的燃烧反应固定碳的定义及固定碳的燃烧特性(2)氢氢的发热量比较高但含量较少(3% 6%)氢燃烧后生成H2O,其物态影响反应的发热量2H2+O2 2H2O(l) +143112 KJ/Kg2H2+O2 2H2O(g)+120522 KJ/Kg氢的燃烧特点及其对煤着火的影响(3)硫煤中硫的组成:可燃硫(有机硫硫化铁中的硫)和硫酸盐中的硫硫燃烧后生成SOx 低温腐蚀,大气污染煤中的硫化铁对磨煤部件的磨损(4)氧和氮实际上不可燃,氧的含量与煤的炭化程度有关,最多可达40%;氮的含量比较少,只有0.5% 2%.氧的影响:使可燃元素相对减少,煤的发热量降低.氮的影响:在一定条件下生成Nox,对环境有害.(5)水分不可燃成分,有害成分,含量差别大(2% 60%)水分的相关定义:表面水分(外在水分),固有水分(内在水分)和全水分水分对锅炉工作的危害:(1)降低发热量(2)阻碍着火及燃烧(3)影响煤的磨制及煤粉的输送(4)烟气流过低温受热面产生堵灰及低温腐蚀(6)灰分灰分的定义燃烧前后灰分中的矿物质是不同的内在灰分与外在灰分不可燃成分,有害成分,含量差别大(10% 50%)灰分对锅炉工作的危害:(1)降低发热量(2)阻碍着火及燃烧(3)烟气携带飞灰流过受热面产生结渣,积灰,磨损,腐蚀等有害现象飞灰对大气的污染煤的元素分析法表示—质量百分含量作用—燃烧计算,煤的分类应用—正式场合(设计,研究,设备鉴定等)二,煤的工业分析成分—水分(M),挥发分(V),固定碳(FC),灰分(A)作用—指导燃烧调整,改善燃烧工况;煤分类的主要依据;锅炉设计时的重要参数.方法—通过加热,灼烧得到水分,挥发分和固定碳,灰分(1)挥发分定义组成:可燃气体(H2,CO,CH4等)和少量不可燃气体(O2,N2,CO2,H2O等)组成特点:容易着火,燃烧速度快,火焰长.其加热过程是一个热分解过程(粒径小于100 m的煤粉在煤粉炉中的热分解属于快速热分解,其升温速度大于一万℃/s,在不到0.1 s内完成).挥发分析出后焦碳变得疏松呈多孔性,参与燃烧的表面积增大,有利于焦碳的燃烧.其余成分前述!!工业分析实验:三,煤的成分分析基准及其换算1.煤的成分分析基准水分和灰分的含量受开采,运输,储存和天气的影响而变化,从而使其他成分的质量百分含量发生变化.成分分析基准用来表达成分含量所处状态和条件,可确切地反映煤的特性,使各种分析结果具有可比性.常用的分析基准(1)收到基用下标"ar"表示,用于设计与运行,为计算基准(2)空气干燥基用下标"ad"表示,用于确定内在水分(3)干燥基用下标"d"表示,用于确定灰分(4)干燥无灰基用下标"daf"表示,用于煤的分类C+H+O+N+S+M+A=100%Car+Har+Oar+Nar+Sar+Mar+Aar=100%Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Mad+Aad=100%Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%As receivedAir drydryDry and ash free例题已知煤的Mar,Aar和Mad,试导出其收到基和空干基之间的换算系数Kar-ad及收到基和干燥无灰基之间的换算系数Kar-daf.解:现设煤的收到基为100,外在水分为Mf,内在水分为Minh,并以Car和Cad及Cdaf之间的换算为例来导出系数.(1)在同一种煤种的收到基和空干基中,除水分之外的其他成分的质量是不变的,于是Cad(100-Mf)=Car×100 → Cad=Car×100/(100-Mf)而Mar= Mf+ Minh → Minh= Mar- MfMad=100 Minh(100- Mf)=100(Mar-Mf)/(100-Mf)有: Mf=100(Mar-Mad)/(100-Mad)所以: Cad=Car(100-Mad)/ (100 -Mar)显然: Kar-ad= (100-Mad)/ (100 -Mar)2.各种成分分析基准的换算各种成分之间可以互相换算,换算系数列于表2-1中.未知基准成分=已知基准成分×换算系数K换算系数K的记忆方法:①判断同一成分在两个不同基准之间的数值大小关系Cdaf>Cd>Cad>Car②根据两个不同基准之间的区别写出换算系数K名称新符号(下)旧符号(上)收到基ar y空气干燥基ad f干燥基d g干燥无灰基daf r煤质基准符号示例1.煤的发热量:Qnet,ar2.煤的成分: Mar ,Aad ,Vdaf第三节煤的特性及分类煤的特性煤的成分煤的发热量煤灰的熔融性煤的可磨性和磨损性一,发热量(一)发热量的定义完全燃烧kJ/kg(二)高位发热量,低位发热量及其关系高位与低位之分的由来——锅炉的排烟温度一般在120 160℃之间,烟气中水分以蒸汽存在.表示方法:Qgr,Qnet ;用下标表示分析基准.Qgr- Qnet=水分质量汽化潜热具体换算关系:见公式(2-17) (2-21)(三)各种基准的发热量之间的换算各种基准的高位发热量之间可以用换算系数换算各种基准的低位发热量之间不能用换算系数换算如:已知Qdaf,net,求Qar,net解题过程如下:Qdaf,net Qdaf,gr : Qdaf,gr= Qdaf,net+225HdafQdaf,gr Qar,gr : Qar,gr = Qdaf,gr Kdaf arQar,gr Qar,net: Qar,net= Qar,gr - 225Hdaf –25Mar(四)折算成分用来衡量水分,灰分和硫分对锅炉工作的有害程度,用发热量(4190KJ)作为折算标准.称作折算水分,折算灰分和折算硫分.公式见式(2-22) (2-24)区分标准:Mar,ZS 8%,Aar,ZS 4%,Sar,ZS 0.2% (收到基)(五)标准煤概念煤的发热量差别很大,8000KJ/Kg 29000KJ/Kg不同容量的锅炉或同一锅炉燃烧不同发热量的煤,其耗煤量之间无法进行对比.定义应用基低位发热量为29310KJ/ Kg的煤为标准煤.定义"标准煤耗量".二,煤灰的熔融特性煤粉中的灰分经燃烧后有下列三种形式(1)保持固体状态,以飞灰形态通过锅炉各受热面,引起磨损.(2)融化成液态,形成结渣.(3)挥发成气态,在较冷受热面形成沾污.(一),结渣的危害影响传热,降低锅炉效率;严重时,发生事故,锅炉被迫停炉.(二)灰的熔融性的测定用角锥法测定定义:(1)变形温度DT (2)软化温度ST(3)熔化温度FT一般用软化温度ST作为灰熔融性的指标(或称灰熔点)长渣(FT-DT=200~400℃)容易结渣;短渣( FT-DT =100 ~200℃)不容易结渣.(三)影响灰熔融性的因素一般灰中高熔点成分(SiO2,Al2O3,MgO等)越多时,灰的熔点也越高;相反,含熔点低的成分(FeO,Na2O,K2O)越多时,灰的熔点也越低.1.灰的成分灰的成分按其化学性质,可分为酸性氧化物( SiO2,Al2O3和TiO2 等)和碱性氧化物(Fe2O3,CaO, MgO ,Na2O,K2O等).一般,碱性氧化物增多时,使灰熔点降低,容易发生结渣.灰所处环境介质的性质发生改变时,会使灰的熔点发生变化.例如,介质中存在CO,H2等还原性气体时,会使灰中的高价氧化铁(熔点1500 ℃左右)还原成低熔点的氧化亚铁,后者又与氧化硅结合成共晶体并进一步形成共晶体混合物(熔点1000℃左右),使灰熔点大大降低.2.灰所处环境介质的性质一般,燃烧含灰多的煤时容易结渣,但不如前两个因素的影响明显.按煤的灰熔点大小,可以对其结渣的可能性进行预报.一般,ST>1400 ℃时不易结渣;ST=1200℃1400 ℃时有可能结渣; ST<1200℃时容易结渣.3.煤中灰分含量一般按挥发分分类三煤的分类1.无烟煤( Vdaf 40%)煤炭发热量计算公式2009-10-22 来源：鹤壁市蓝博仪器仪表有限公司 >>进入该公司展台以煤工业分析结果，创立计算煤炭低位发热量新公式的原理与方法，不再详述。
仅就实际应用的计算公式介绍如下：1.计算烟煤低位发热量新公式以焦耳表示的计算方式：Qnet.ad ＝35859.9-73.7Vad-395.7Aad-702.0Mad+173.6CRC 焦/克或用卡制表示的计算式：Qnet.ad ＝8575.63-17.63Vad-94.64Aad-167.89Mad+41.52CRC 卡/克Qnet.ad——分析基低位发热量；Vad——分析基挥发分（%）；Aad——分析基灰分（%）；Mad——分析基水分（%）；CRC——焦渣特征。
2.计算无烟煤低位发热量新公式以焦耳表示的计算方式：Qnet.ad =34813.7-24.7Vad-382.2Aad-563.0Mad焦/克或者以卡制表示的计算式：Qnet.ad =8325.46-5.92Vad-91.41Aad-134.63Mad卡/克如果有条件能测定H值，或者从固定用煤矿区取得矿区以往H值的平均值，用下式计算的无烟煤低位发热量结果精度更高。
以焦耳表示的计算式：Qnet.ad =32346.8-161.5Vad-345.8Aad-360.3Mad+1042.3Had焦/克或者用卡制表示的计算式：Qnet.ad =7735.52-38.63Vad-82.70Aad-86.16Mad+249.27Had卡/克3.计算褐煤低位发热量新公式以焦耳表示的计算式：Qnet.ad =31732.9-70.5Vad-321.6Aad-388.4Mad焦/克或者用卡制表示的计算式：Qnet.ad =7588.69-16.85Vad-76.91Aad-92.88Mad卡/克4.在水泥生产使用中，计算标准煤耗时，按上述公式计算的分析基低位发热量（Qnet.ad ）用下式换算成应用煤低位发热量（Qnet.ar）后，再计算标准煤耗。