鍋爐及鍋爐房設(shè)備ppt課件

1、鍋爐及鍋爐房設(shè)備內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院主講 楊二虎燃 料 分 析 2、1 煤的組成及特性2、2 液體燃料的組成及特性 2、3 氣體燃料的組成及特性第二章 燃料分析 燃料是指可以熄滅并能放出熱能加以利用的物質(zhì)。 鍋爐熄滅所用的燃料有固體燃料煤、煤矸石等、液體燃料輕柴油、重油、渣油等、氣體燃料天然氣、混合發(fā)生爐煤氣、水煤氣、液化石油氣、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣等。第一節(jié) 煤的組成及特性 煤是由碳C、氫H、硫S、氧O、氮N、灰分A和水分M組成，但燃料不是這些成分的機(jī)械混合，而是一種極為復(fù)雜的化合物。 一、煤的元素分析一煤的元素分析成分 煤的元素分析成分是用各成分相應(yīng)的質(zhì)量占燃料總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示的。 1碳

2、C碳是煤中主要的可燃元素。1kg純碳完全熄滅可放出32866kJ熱量。含碳量愈多的煤，其發(fā)熱量也愈高。純碳的著火溫度較高，煤中的碳含量愈高愈難著火，熄滅過(guò)程也愈緩慢，燃盡時(shí)間也愈長(zhǎng)。2氫H氫是煤中重要可燃元素，其熱值較純碳高得多，是碳的3、8倍。氫的著火溫度較低，所以，煤中氫的含量愈多對(duì)熄滅愈有利。3硫S硫是煤中的有害元素，它雖熄滅，但發(fā)熱量不大，1kg硫完全熄滅放出9050kJ熱量。煤中硫分為可燃硫和不可燃硫?？扇剂虬ㄓ袡C(jī)硫和硫鐵礦硫，但硫的熄滅產(chǎn)物是SO和SO。而硫酸鹽硫?qū)儆诓豢上?，成為灰分的一部分?、氧O和氮N氧和氮是煤中的不可燃元素。由于它們的存在，煤中的可燃碳和可燃?xì)涞暮繙p少

3、，降低了煤的發(fā)熱量。在高溫條件下，氮被氧化生成NOX，隨煙氣排入大氣，呵斥嚴(yán)重的環(huán)境污染。在各種煤中，氧的含量是1%2% ，氮的含量在0.5%2.0%之間。5、灰分A灰分是煤中固態(tài)不可燃物。是煤中的主要雜質(zhì)。由于灰分的存在，減少了煤中可燃成分的含量、降低了煤的發(fā)熱量；灰分添加了煤的開(kāi)采、運(yùn)輸?shù)娜蝿?wù)量；灰分在煤的加工和磨制過(guò)程中，添加了電能的耗費(fèi)和設(shè)備的磨損；灰分影響煤的著火、熄滅和燃盡，呵斥鍋爐受熱面結(jié)渣、積灰、磨損和腐蝕，使傳熱效果下降，降低了鍋爐效率；飛灰隨煙氣排入大氣，污染環(huán)境。 煤中灰分的含量與開(kāi)采、運(yùn)輸和儲(chǔ)存有關(guān)。動(dòng)搖幅度很大，普通在5%35%之間，劣質(zhì)煤中灰分高達(dá)75%。 6、水分

4、M水分是煤中的不可燃成分，它占據(jù)了煤中可燃成分的含量，使煤的發(fā)熱量降低。由于水分的存在：對(duì)煤的加工和磨制呵斥困難，而且添加了能量的耗費(fèi)；水分對(duì)煤的預(yù)熱枯燥階段非常不利，使?fàn)t膛溫度下降，呵斥著火困難。水分在高溫下汽化成水蒸氣，成為煙氣的一部分，添加了排煙熱損失。水分在煤中也是以兩種形狀存在：外水分W：煤在開(kāi)采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和洗選過(guò)程中帶進(jìn)的水分。經(jīng)過(guò)自然枯燥而除去。內(nèi)水分W：吸附和凝聚在煤塊內(nèi)部毛細(xì)孔中的水分，也稱(chēng)固有水分。內(nèi)水分不易蒸發(fā)，在105110溫度下可以烘干。 為便于燃料的熱工計(jì)算和熄滅機(jī)理分析，對(duì)煤的各組成成分用相應(yīng)的質(zhì)量百分比表示，各成分質(zhì)量百分比的總和為100%。即元素分析 C +

5、 H + O + N + S + A + W = 100%二煤的各種“基的表示方法和基的換算1、煤的各種“基的表示方法1接納基運(yùn)用基接納基表示實(shí)踐運(yùn)用的煤爐前煤中各組成成分的質(zhì)量百分比總和。用下角標(biāo)ar表示。其表達(dá)式為Car + Har + Oar + Nar + Sar + Aar + Mar =100% 注：在進(jìn)展鍋爐熱工計(jì)算以及分析鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)工況時(shí)，以接納基作為原始根據(jù)。 2空氣枯燥基空氣枯燥基表示不含外水分條件下，煤中各組成成分的質(zhì)量百分比總和，用下角標(biāo)ad表示。其表達(dá)式為：Cad + Had + Oad + Nad + Sad + Aad + Mad =100%3干基干基表示不含水分條

6、件下，煤中各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總和。它用下角標(biāo)d表示。其表達(dá)式為 Cd + Hd + Od + Nd + Sd + Ad + Md =100%4枯燥無(wú)灰基可燃基枯燥無(wú)灰基表示不含水分和灰分條件下，煤中各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)總和。用下角標(biāo)daf表示。其表達(dá)式為：Cdaf + Hdaf + Odaf + Ndaf + Sdaf + Adaf + Mdaf =100% 2、各種基的表示方法 3、四種“基的換算各種“基可以相互換算，按下式進(jìn)展 B = KA 式中 A知“基的相應(yīng)成分； B換算“基的相應(yīng)成分； K換算系數(shù)，如表21所示。二、煤的工業(yè)分析及熄滅特性煤的工業(yè)分析是測(cè)定煤的水分M、灰分A、揮發(fā)分

7、V、固定碳Cgd的含量。煤的工業(yè)分析成分是用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示的。即 C + V + M + A = 100煤的工業(yè)分析的內(nèi)容還包括煤的發(fā)熱量測(cè)定、煤灰熔融性測(cè)定。一揮發(fā)分V煤在限定條件下隔絕空氣加熱后，所得揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)稱(chēng)為揮發(fā)分。煤中揮發(fā)分的主要成分是碳?xì)浠衔?、氫氣等。煤的揮發(fā)分與煤的種類(lèi)、煤的碳化程度關(guān)系親密，煤齡愈長(zhǎng)遠(yuǎn)，揮發(fā)分含量愈少，揮發(fā)分逸出的溫度和煤的著火溫度相應(yīng)也愈高，與此相反，煤齡愈短，揮發(fā)分含量愈高，揮發(fā)分逸出溫度愈低，著火溫度也愈低，那么此種煤量容易熄滅。二灰分A灰分是指煤完全熄滅后殘留的固定物質(zhì)。三水分M水分是指煤中的全部水分，包括外水分和內(nèi)水分。四固定碳Cgd從煤的試樣中

8、減去其中的灰分、水分及揮發(fā)分，剩下的質(zhì)量就是煤的固定碳含量。五煤灰熔融性灰熔點(diǎn)灰熔點(diǎn)是指灰的融化溫度。灰熔點(diǎn)對(duì)鍋爐的熄滅工況影響很大，是煤灰的重要目的之一。通常采用“角錐法測(cè)定其熔融性。角錐法，就是將灰樣制成高為20mm。底面為邊長(zhǎng)7mm的正三角形、且一個(gè)棱面垂直于底面的灰錐體，然后將灰錐體置于弱復(fù)原性氣氛的高溫加熱爐中升溫加熱，察看或拍攝試樣變化情況，并記錄灰錐體外形發(fā)生變 化情況，并記錄灰錐體外形發(fā)生變化的三個(gè)特征溫度：變形溫度t1灰錐體尖端開(kāi)場(chǎng)變圓或彎曲時(shí)的溫度；軟化溫度t2灰錐體彎曲且錐尖觸及底板，或灰錐體變成球形，或高度小于等于底邊長(zhǎng)度的半球形時(shí)的溫度；熔融溫度t3灰錐體完全熔化或展

9、開(kāi)成高度小于等于1.5mm的薄層時(shí)的溫度。六煤的發(fā)熱量Q及折算成分煤的發(fā)熱量是指單位質(zhì)量的煤完全熄滅時(shí)所放出的全部熱量，單位為kJ/kg。煤的發(fā)熱量分為高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量?jī)煞N。 高位發(fā)熱量是指1kg煤完全熄滅后所產(chǎn)生的全部熱量，包括水蒸汽全部凝結(jié)成水所放出的凝結(jié)熱數(shù)值上等于汽化潛熱，高位發(fā)熱量用Qgr, 表示，單位為kJ/kg。低位發(fā)熱量是指1kg煤完全熄滅后所產(chǎn)生的全部熱量中，減去其中水蒸氣凝結(jié)時(shí)放出的凝結(jié)熱，低位發(fā)熱量用Qnet, 表示，單位為kJ/kg。燃煤工業(yè)鍋爐的排煙溫度普通在160200之間，煙氣中的水蒸氣處于蒸汽形狀，其汽化潛熱隨煙氣帶走，所以，在熄滅鍋爐的熱工計(jì)算中，均采用

10、低位發(fā)熱量作為計(jì)算根據(jù)。1、規(guī)范煤的概念由于各種煤的發(fā)熱量差別很大，為了便于比較不同型式鍋爐的燃煤耗費(fèi)量，故引出規(guī)范煤的概念。規(guī)范煤：將接納基的低位發(fā)熱量為29308kJ/kg的煤規(guī)定為規(guī)范煤。對(duì)于不同的鍋爐所作用的不同煤種，可以經(jīng)過(guò)下式換算成一致的規(guī)范煤來(lái)進(jìn)展比較。式中 Bb折算成規(guī)范煤的耗費(fèi)量kg/h;B實(shí)踐煤的耗費(fèi)量kg/h；Qnet,v,ar實(shí)踐煤的接納基低位發(fā)熱量(kJ/kg)。2煤的發(fā)熱量確實(shí)定煤的發(fā)熱量通常用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定，也可以根據(jù)燃料的元素分析及工業(yè)分析的結(jié)果進(jìn)展近似計(jì)算得出。計(jì)算褐煤、煙煤、無(wú)煙煤發(fā)熱量的閱歷公式Qgr,v,daf=335(327)Cdaf+1298(1256

11、)Hdaf+63Sdaf-105Odaf-21(Ad-10) 29308,arvnetbBQB三、煤的分類(lèi)煤的組成比較復(fù)雜，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)一致的劃分方法。按煤的接納基水分及灰分含量，將煤分為無(wú)煙煤、貧煤、煙煤、褐煤、劣質(zhì)煤等五類(lèi)。一無(wú)煙煤物理性質(zhì)：無(wú)煙煤呈灰黑色，外表具有金屬光澤，質(zhì)地鞏固。 化學(xué)性質(zhì)：無(wú)煙煤的枯燥無(wú)灰基揮發(fā)分Vdaf10%，揮發(fā)分析出溫度較高，著火比較困難，不易燃盡。無(wú)煙煤的煤齡最長(zhǎng)，炭化程度很深，含碳量高，灰分含量都不多，發(fā)熱量高，Qnet,v,ar2200028000kJ/kg。燃燒時(shí)無(wú)煙，火焰很短，呈淺黃色，焦渣特性呈粉狀。 二貧煤貧煤的揮發(fā)分較低，Vdaf10%20%。

12、不易著火和熄滅，熄滅時(shí)火焰較短，焦結(jié)性差；發(fā)熱量較高，介于無(wú)煙煤和煙煤之間。三煙煤煙煤揮發(fā)分含量很高，Vdaf20%40%；含碳量也高，接納基碳Car40%60%或更高。煙煤的發(fā)熱量較高，Qnet,v,ar2000027000kJ/kg。煙煤大多為有光澤的黑色均勻體，質(zhì)地松軟，熄滅時(shí)火焰比較長(zhǎng)、煙多。四褐煤褐煤是煤齡較短、炭化程度較低的煤，揮發(fā)分含量高，Vdaf40%50%，熄滅時(shí)揮發(fā)分析出溫度也低，故很容易著火熄滅；褐煤的發(fā)熱量不高，Qner,v,ar Vdaf100015000kJ/kg。褐煤呈棕褐色，因故而得名。褐煤質(zhì)地松脆，容易風(fēng)化，容易自燃，難于儲(chǔ)存，也不宜遠(yuǎn)運(yùn)，屬于地方性燃料。五劣

13、質(zhì)煤主要指泥煤、油葉巖和煤矸石。內(nèi)蒙古少用第二節(jié) 液體燃料的組成及特性鍋爐所用液體燃料通常是指石油制品。一、燃料油的組成鍋爐燃料運(yùn)用的液體燃料都是石油煉制過(guò)程中的產(chǎn)品或副產(chǎn)品，主要有渣油、重油、柴油等。燃料油是由各種碳?xì)浠衔锝M成的復(fù)雜的混合物。從元素分析成分看，與煤一樣，也是由碳、氫、氧、氮、硫、灰分、水分等七種成分所組成，對(duì)各組成成分用相應(yīng)的質(zhì)量占總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的總和為100%。即C + H + O + N + S + A + M = 100%七種組成成分同煤。燃料油的元素成分“基的表示方法和煤一樣，分為四種：接納基、空氣枯燥基、干基與枯燥無(wú)灰基，實(shí)踐運(yùn)用較多的是接納

14、基基準(zhǔn)。 二、燃料油的特性燃料油是一種優(yōu)質(zhì)燃料，其影響熄滅的主要特征物理量如下：1密度單位體積物質(zhì)的質(zhì)量稱(chēng)為密度，用符號(hào)表示，單位為kg/m3。2相對(duì)密度相對(duì)密度是指某一溫度時(shí)油的密度和4時(shí)純水密度之比值。石油工業(yè)中規(guī)定，以20時(shí)的相對(duì)密度作為油的規(guī)范相對(duì)密度。燃料油的規(guī)范相對(duì)密度在0.80.98之間。3比熱容1kg的燃料油溫度升高1K所需求的熱量，稱(chēng)為該燃料油的比熱容。用符號(hào)c表示，單位為kJ/(kgK)。燃料油的比熱容c2.14kJ/(kgK)。4熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率是表示燃料油導(dǎo)熱才干的特性目的，用符號(hào)表示，單位為W/(mK)。5凝固點(diǎn)與沸點(diǎn)1凝固點(diǎn) 物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的景象叫凝固。發(fā)生凝固的溫

15、度叫凝固點(diǎn)。 2沸點(diǎn) 物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的景象叫氣化，液體的氣化分為蒸發(fā)和沸騰兩種。沸騰時(shí)液體的溫度叫沸點(diǎn)。燃料油的沸點(diǎn)與其凝固點(diǎn)一樣，沒(méi)有一個(gè)恒定值，而是一個(gè)溫度范圍。 6粘度粘度是流體流動(dòng)時(shí)的內(nèi)部阻力，表征流體流動(dòng)性能的目的。用符號(hào)E表示。恩氏粘度粘度愈大，流體的流動(dòng)性能愈差。7閃點(diǎn)油溫升高時(shí)油面上的油蒸氣增多，其與空氣的混合氣和明火接觸后發(fā)生一閃就滅的短暫閃光，這時(shí)的油溫就稱(chēng)為該種燃料油的閃點(diǎn)。8燃點(diǎn)和自燃點(diǎn)在常壓下對(duì)燃料油加熱，液體外表的油蒸氣與空氣的混合物遇火源點(diǎn)燃，并延續(xù)熄滅5s以上，這時(shí)油的最低溫度稱(chēng)為該種燃料油的燃點(diǎn)。在常壓下對(duì)燃料油加熱，液體外表的油蒸氣與空氣的混合物在沒(méi)有外

16、界火源的情況下，能自行著火熄滅的最低溫度稱(chēng)為該燃料油的自燃點(diǎn)。10殘?zhí)繗執(zhí)渴钱?dāng)重油加熱到很高的溫度時(shí)聚合構(gòu)成的鞏固油垢沉淀物，這是熄滅器噴口堵塞和磨損的主要緣由。熄滅器噴口堆積炭化物，使重油霧化質(zhì)量降低，熄滅情況惡化。11穩(wěn)定性重油的穩(wěn)定性是指重油在貯藏和加熱過(guò)程中，生成重質(zhì)粘稠狀物質(zhì)和難溶解性物質(zhì)。這些油垢油渣物會(huì)引起儲(chǔ)油箱、油管路系統(tǒng)、過(guò)濾器、加熱器、熄滅器等堵塞，導(dǎo)致熄滅惡化。12發(fā)熱量1kg燃料油完全熄滅所放出的全部熱量，稱(chēng)為該燃料油的發(fā)熱量。它也有高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量之分。燃料油的發(fā)熱量很高，通常運(yùn)用的燃料油，低位發(fā)熱量Qnet,v,ar=3700042000kJ/kg。燃料油的發(fā)

17、熱量普通用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定，也可以用近似公式計(jì)算。計(jì)算燃料油發(fā)熱量的近似公式有二： 1由元素組成計(jì)算發(fā)熱量 Qgr,v,ar=339Car+1256Har-109(Oar-Sar) Qnet,v,ar=339Car+1030Har-109(Oar-Sar)-25.1Mar式中Qgr,v,ar、Qnet,v,ar燃料油的高、低位發(fā)熱量kJ/kg；2由20時(shí)的燃料油密度20計(jì)算發(fā)熱量Qgr,v,ar=51916.3-8892.8(20)210-6 Qnet,v,a=46424.5+3.1864(20)8892.8(20)210-6 式中Qgr,v,ar、Qnet,v,ar燃料油的高、低位發(fā)熱量kJ/k

18、g；2020時(shí)燃料油的密度kg/m3。三、鍋爐常用的燃料油目前工業(yè)鍋爐運(yùn)用的液體燃料主要是重油、渣油和輕柴油。一重油密度較大的燃料油稱(chēng)為重油。重油的特點(diǎn)是：1密度大、粘度大2燃點(diǎn)和閃點(diǎn)較高重油的燃點(diǎn)和閃點(diǎn)較高，因此，火災(zāi)的危險(xiǎn)性較小。二渣油渣油是石油煉制過(guò)程中構(gòu)成的塔底殘油，是國(guó)產(chǎn)規(guī)范重油規(guī)格以外的重油。由于消費(fèi)工藝不同，渣油的質(zhì)量目的也不一樣。 三柴油從廣義上講，密度較小的燃料油稱(chēng)為柴油，又稱(chēng)輕柴油。其特點(diǎn)是：1粘度小由于粘度小，那么流動(dòng)性能好。因此，輕柴油便于管道保送和霧化，不需求預(yù)熱。2含硫量較小柴油含硫量低，熄滅時(shí)產(chǎn)生的SO2和SO3也比較少，其熄滅生成的煙氣對(duì)鍋爐受熱面的腐蝕和大氣環(huán)

19、境的污染較燃用重油的鍋爐小。3輕柴油易揮發(fā)輕柴油與重油、渣油相比，其閃點(diǎn)低，火災(zāi)危險(xiǎn)性也較大。因此，在設(shè)置油庫(kù)和任務(wù)油箱時(shí)，應(yīng)特別留意防火。第三節(jié) 氣體燃料的組成及特性 氣體燃料是指在常溫下堅(jiān)持氣態(tài)的燃料，簡(jiǎn)稱(chēng)燃?xì)狻?燃?xì)庖c(diǎn)火、易熄滅、易操作、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)理，而 熄滅產(chǎn)物中無(wú)廢渣和廢液，煙氣中SO2和Nox的含量較少。因此，燃?xì)馐亲罾硐氲母蓛羧剂?。一、燃?xì)獾慕M成燃?xì)馐嵌喾N氣體的混合氣體，由三大部分組成。一可燃組分燃?xì)庵械目扇冀M分有一氧化碳CO、氫H2和碳?xì)浠衔顲mHn等。二不可燃組分燃?xì)庵械牟豢扇冀M分有氮N2、氧O2和二氧化碳CO2等，它們占去了氣體燃料一定的體積，使可燃組分的含量減少，熱

20、值降低。三有害雜質(zhì)燃?xì)庵械碾s質(zhì)不僅占據(jù)了一定的體積，而且給燃?xì)獾膬?chǔ)存、保送和熄滅呵斥不良的影響。燃?xì)庵械闹饕s質(zhì)有：焦油與灰塵；萘；硫化氫；一氧化碳；氨；水分；殘液 。二、燃?xì)獾奶匦砸蝗細(xì)獾捏w積分?jǐn)?shù)在一樣溫度和壓力條件下，燃?xì)庵懈鲉我唤M分的體積和燃?xì)饪傮w積的比值稱(chēng)為體積分?jǐn)?shù)，用符號(hào)表示。二燃?xì)獾钠骄芏葐挝惑w積的燃?xì)馑哂械馁|(zhì)量稱(chēng)為燃?xì)獾钠骄芏龋梅?hào)表示，單位為kg/m3。三燃?xì)獾谋润w積單位質(zhì)量的燃?xì)馑加械捏w積稱(chēng)為燃?xì)獾谋润w積，用符號(hào)v表示，單位為m3/kg。四燃?xì)獾南鄬?duì)密度燃?xì)獾钠骄芏扰c一樣形狀下空氣的平均密度的比值稱(chēng)為燃?xì)獾南鄬?duì)密度。通常用規(guī)范形狀下的數(shù)值進(jìn)展計(jì)算。五粘度氣體燃料的粘度用動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和條件粘度表示。條件粘度的定義和測(cè)定方法與燃料油同。1動(dòng)力粘度 在流體中，面積為1cm2，相距1cm的兩層外表，以1cm/s的相對(duì)速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩外表之間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力叫做該流體的動(dòng)力粘度，用符號(hào)表示。單位為Pas。2運(yùn)動(dòng)粘度 流體的動(dòng)力粘度與同溫度的流體密度之比值，叫做該流體的運(yùn)動(dòng)粘度。用符號(hào)v表示。單位