電站鍋爐燃料及其燃燒特性

1、電站鍋爐燃料及其燃燒特性 電站鍋爐燃料 煤的常規(guī)特性 煤的常規(guī)特性對(duì)鍋爐工作的影響 煤的分類 燃油和燃?xì)獾奶匦?習(xí)題2 燃料分類 在自然界所處的狀態(tài)：固體（煤）；液體（原油、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（木炭、焦炭和石油制品） 用途：工藝燃料（煉焦、鍛造和化工，焦結(jié)性好，雜質(zhì)少）；動(dòng)力燃料電站鍋爐燃料通過燃燒釋放熱能的可燃物質(zhì)3 可燃元素 C（固定碳和揮發(fā)分中的C）、H、S（可燃硫 和硫酸鹽硫 ） 不可燃元素（內(nèi)部雜質(zhì)） O、N 不可燃成分（外部雜質(zhì)） M（內(nèi)、外）、A 可燃?xì)怏w 揮發(fā)分 煤的常規(guī)特性煤中的氫、氧、氮、硫與部分碳所組成的有機(jī)化合物加

2、熱后分解,形成氣體揮發(fā)出來 煤的元素 分析成分碳(C)、氫(H)、氧(0)、氮(N)、硫(S) 水分(M)、灰分(A) 煤的工業(yè) 分析成分水分(M)、揮發(fā)分(V)、灰分(A)、固定碳(FC)煤的元素分析與工業(yè)分析4 收到基（ar） （原應(yīng)用基y） 以入爐煤（包括煤的全部成分）為基準(zhǔn) 空氣干燥基（ad）（原分析基f） 以風(fēng)干狀態(tài)煤（除外部水分）為基準(zhǔn) 干燥基（d） （原干燥基g） 以去掉全部水分煤為基準(zhǔn) 干燥無灰基（daf）（原可燃基r） 以去掉全部水分及灰分煤為基準(zhǔn)煤的常規(guī)特性煤的成分計(jì)算基準(zhǔn)5例題:已知Mar、Mad,試將空氣干燥基的各種成分換算成收到基。即推導(dǎo)換算系數(shù)K。煤的常規(guī)特性煤成分

3、基準(zhǔn)間的換算6例題 解：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基,也就是說用干燥基將收到基和空氣干燥基聯(lián)系起來。煤的常規(guī)特性7例題即煤的常規(guī)特性對(duì)于水分: 不同基準(zhǔn)之間的換算公式：X = KX0 式中 X0 、 X 某成分原基準(zhǔn)及新基準(zhǔn)質(zhì)量百分比，% K 換算系數(shù)（見表2-1）煤成分基準(zhǔn)間的換算煤的常規(guī)特性9 煤的發(fā)熱量（kJ/kg) 單位質(zhì)量的煤完全燃燒時(shí)所釋放的熱量 低位發(fā)熱量（Qnet） 高位發(fā)熱量減去水蒸氣凝結(jié)放出的汽化潛熱后，稱為低位發(fā)熱量（燃料在鍋爐中的實(shí)際發(fā)熱量）。 高位發(fā)熱量(Qgr) 煤的理論發(fā)熱量。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的彈筒發(fā)熱量（Qb）減去硫和氮

4、生成酸的校正值確定（式2-9）煤的常規(guī)特性煤的發(fā)熱量10氧彈式量熱計(jì) 煤的常規(guī)特性11 干燥基高、低位發(fā)熱量之間的換算 收到基高、低位發(fā)熱量之間的換算 高、低位發(fā)熱量間的換算煤的常規(guī)特性12 高位發(fā)熱量(Qgr)各基準(zhǔn)間的換算采用表（21）換算系數(shù)低位發(fā)熱量(Qnet)各基準(zhǔn)間的換算分三步進(jìn)行已知基準(zhǔn)的 Qnet 已知基準(zhǔn)的 Qgr 已知基準(zhǔn)的 Qgr 所求基準(zhǔn)的 Qgr 所求基準(zhǔn)的 Qgr 所求基準(zhǔn)的 Qnet 發(fā)熱量各基準(zhǔn)間的換算煤的常規(guī)特性 折算成分 相對(duì)于每4187 kJ/kg收到基低位發(fā)熱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 煤的常規(guī)特性相關(guān)概念 標(biāo)

5、準(zhǔn)煤 收到基低位發(fā)熱量為29310 kJ/kg的燃料為標(biāo)準(zhǔn)煤 標(biāo)準(zhǔn)煤耗量 式中 、 分別為標(biāo)準(zhǔn)煤耗量與實(shí)際煤耗量 相關(guān)概念煤的常規(guī)特性 高溫下煤灰的熔融性 用灰熔點(diǎn)表示，煤灰的角錐法確定 變形溫度 DT（原t1） 軟化溫度 ST（原t2） 流動(dòng)溫度 FT（原t3） 溫度間隔200-400，稱為長(zhǎng)渣 溫度間隔100-200，稱為短渣判斷鍋爐運(yùn)行中是否會(huì)結(jié)渣的主要因素之一。煤灰的熔融特性煤的常規(guī)特性16 影響因素 煤灰的化學(xué)組成 煤灰中酸性氧化物（SiO2、Al2O3等）使灰熔點(diǎn)提高；堿性氧化物（Fe2O3、CaO、MgO等）使灰熔點(diǎn)降低 煤灰周圍高溫介質(zhì)的性質(zhì) 氧化性介質(zhì)中，灰熔點(diǎn)較高；弱還原性

6、介質(zhì)中，灰熔點(diǎn)較低 煤灰的熔融特性煤的常規(guī)特性17 結(jié)渣 定義：爐內(nèi)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。 煤灰結(jié)渣性的常規(guī)判別準(zhǔn)則 弱還原性氣氛下的軟化溫度ST 煤灰成分比例：堿酸比，硅鋁比，硅比，鐵鈣比爐內(nèi)灰的沉積一般可分為結(jié)渣和沾污煤灰的結(jié)渣和積灰特性煤的常規(guī)特性18 沾污 定義：煤灰中揮發(fā)物質(zhì)在受熱面表面凝結(jié)并粘結(jié)灰粒形成的沉積灰層。 煤灰沾污性的常規(guī)判別準(zhǔn)則 煤灰成分沾污指數(shù) 煤灰和飛灰燒結(jié)強(qiáng)度：直觀的沾污判別指數(shù)煤灰的結(jié)渣和積灰特性煤的常規(guī)特性19 揮發(fā)分 V V的含量代表了煤的地質(zhì)年齡，地質(zhì)年齡越短，煤的碳化程度越淺,V含量越多煤中V對(duì)鍋爐工作的影響煤的常規(guī)

7、特性對(duì)鍋爐工作的影響 V含量越多（C含量越少），V中含O量亦多，其中的可燃 成分相應(yīng)減少，這時(shí)，煤的熱值低 V含量越多，煤的著火溫度低，易著火燃燒 V 多，V著火燃燒造成高溫，有利于碳的著火、燃燒 V 多，V揮發(fā)使煤的孔隙多，反應(yīng)表面積大，反應(yīng)速度加快 V 多，煤中難燃的固定碳含量少，煤易于燃盡 水分M、灰分A M、A 高，煤中可燃成分相對(duì)減少，煤的熱值低 M、A 高，M 蒸發(fā)、A熔融均要吸熱，爐膛溫度降低 M、A 高，增加著火熱或包裹碳粒，使煤著火、燃燒與燃盡困難； M、A 高，q2、q3、q4、q6 增加，熱效率下降 M、A 高，過熱器易超溫 M、A 高，受熱面腐蝕、堵灰、結(jié)渣及磨損加重

8、M、A 高，煤粉制備困難或增加能耗 煤中M、A對(duì)鍋爐工作的影響煤的常規(guī)特性對(duì)鍋爐工作的影響 灰熔點(diǎn)（ST） 灰分在熔融狀態(tài)下粘結(jié)在鍋爐受熱面上造成結(jié)渣，危及鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 對(duì)于固態(tài)排渣爐， ST6.5921.0貧煤 低揮發(fā)份煤91918.5煙煤 中揮發(fā)份煤 高揮發(fā)份煤1927274016.515.5褐煤 超高揮發(fā)份 煤4011.5煤的分類電廠鍋爐用煤分類大類別 小類別分 類 指 標(biāo)揮發(fā)份Vdaf(%)灰 分 (%)水 分 (%)硫 分 (%)發(fā)熱量Qar,net(MJ/kg)灰熔融特性ST(0C)低質(zhì)煤 低發(fā)熱 量煤 超高灰分煤 超高水分煤 高硫煤 易結(jié)渣煤991919272740

9、404040464012312.521.018.516.515.511.51350煤的分類電廠鍋爐用煤分類 無煙煤 碳化程度高，含碳量很高，達(dá)95%，雜質(zhì)很少，發(fā)熱量很高,約為2500032500 kJ/kg； 揮發(fā)分很少，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)不易自燃煤的分類發(fā)電廠煤的分類及燃燒特性 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 煤的分類發(fā)電廠煤的分類及燃燒特性 煙煤 碳化程度次于無煙煤

10、，含碳量較高，一般為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1045%，著火及燃燒均較容易 煤的分類發(fā)電廠煤的分類及燃燒特性 貧煤 揮發(fā)分含量1020%的煙煤 揮發(fā)份較少，性質(zhì)介于無煙煤與煙煤之間，燃燒性能方面比較接近無煙煤； 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 煤的分類發(fā)電廠煤的分類及燃燒特性 重油：根據(jù)80時(shí)不同的運(yùn)動(dòng)粘度而分成20、60、100、200四種牌號(hào)，其質(zhì)量指標(biāo)如表2-9所示。 渣油：石油煉制過程中排出的殘余物不經(jīng)處理，直接作為燃料油

11、時(shí)稱為渣油。燃油和燃?xì)獾奶匦匀剂嫌?以輕柴油為主，重油和輕柴油常作為鍋爐點(diǎn)火和穩(wěn)燃用油。 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，一般碳含量在84一87，氫含量為11一14發(fā)熱量常在3770044000kJkg，且變化不大。31 燃料油的物理特性 凝固點(diǎn)：燃料油是各種烴的復(fù)雜混合物，沒有固定的凝固點(diǎn)。 粘度：恩氏粘度E。 閃點(diǎn)：油氣和空氣的混合物與明火接觸而發(fā)生短促閃光時(shí)的油溫稱為燃油的閃點(diǎn)。 燃點(diǎn)：燃點(diǎn)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(xù)5s以上的最低油溫。燃油和燃?xì)獾奶匦?2 含硫量：石油中的硫以硫化氫、單質(zhì)硫和各種硫化物的形式存在。按含硫量的多少，分為低硫油(Sar0.5%)、中硫油(Sar0.5-2%)和高硫油(Sar2)三種，當(dāng)含硫量高于0.3時(shí)，就應(yīng)注意低溫腐蝕問題。 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(diǎn)約為600，對(duì)壁溫高于610的受熱面