燃料及其燃烧特性.ppt

NCEPU第二章第二章 燃料及其燃烧特性燃料及其燃烧特性NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学锅炉锅炉燃料燃料第一节第一节 电站锅炉燃料电站锅炉燃料按燃料的物理状态分为：按燃料的物理状态分为：固体燃料、液体燃料和气体燃料固体燃料、液体燃料和气体燃料液体燃料液体燃料石油及其制品轻油、柴油、重油煤气城市煤气、高炉煤气、焦炉煤气油页岩气体气体燃料燃料固体固体燃料燃料煤无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、泥煤等木材，生物质天然气、液化石油气NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学 第二节 煤的元素分析和工业分析v可燃成分和不可燃成分组成的复杂组合物，结构非常复杂。v各组成元素并不单独游离存在，而是以复杂的化合物存在，成分十分不均匀。NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学一煤的元素分析v全面测定煤中所含化学成分的分析叫全面测定煤中所含化学成分的分析叫元元素分析。素分析。v元素分析成分包括：元素分析成分包括：l碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分。l水分分为外部水分Mf和内部水分Mad。C+H+O+N+S+A+M=100%NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学碳碳 Cv最主要的可燃质，煤是富含碳的燃料，最主要的可燃质，煤是富含碳的燃料，v燃烧产物主要是燃烧产物主要是CO2，v碳含量取决于碳富集程度，炭化及年龄。碳含量取决于碳富集程度，炭化及年龄。v碳的发热量：碳的发热量：32.7103kJ/kgv一般含量：一般含量：30%-70%。v固定碳多了不容易着火。所以含碳多的煤不好着火。固定碳多了不容易着火。所以含碳多的煤不好着火。NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学氢氢 Hv发热量很高，达发热量很高，达120103kJ/kg，极易燃烧，极易燃烧，v煤中含量很少，仅为煤中含量很少，仅为3%-6%，v液体燃料中可达到液体燃料中可达到14%，v天然气中最多。天然气中最多。NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学硫硫S部分部分S属于可燃质，属于可燃质，对锅炉设备及环境的危害很大，对锅炉设备及环境的危害很大，硫的含量硫的含量0.2-5%，甚至更高，超过，甚至更高，超过1%，既为高硫煤。，既为高硫煤。硫化铁硫化铁全全硫硫硫硫酸酸盐盐不不燃燃烧烧，含含量量很很少少，并并入灰分入灰分可燃硫，燃烧生成可燃硫，燃烧生成SOSO2 2，有机硫有机硫NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学氧氧 O氧氧不不可可燃燃，氧氧不不以以游游离离状状态态存存在在于于煤煤中中，与与煤煤中中的的氢氢和和碳碳组成化合物，占据部分可燃质，使煤发热量降低。组成化合物，占据部分可燃质，使煤发热量降低。氧的含量氧的含量115%。氮氮 Nv氮氮是是一一种种不不利利的的元元素素，在在高高温温环环境境下下，与与氧氧形形成成氮氮氧氧化化物物，对环境危害极大。对环境危害极大。v煤中氮的含量煤中氮的含量1%左右左右。NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学灰分灰分A煤煤中中不不可可燃燃矿矿物物杂杂质质，成成分分十十分分复复杂杂，大大多多数数煤煤的的灰灰分分含含量量7%40%。灰灰分分内在内在灰分灰分外在外在灰分灰分一一次次灰灰分分成成煤煤前前植植物物中中含含有有的的矿矿物物质质，均均匀分布在可燃质中匀分布在可燃质中二二次次灰灰分分在在煤煤形形成成过过程程中中，外外界界带带入入的的杂质杂质产生于开采、运输、贮藏过程中产生于开采、运输、贮藏过程中NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学水分水分Mv含量一般在含量一般在130%，多在，多在10%左右。左右。内内在在水水分分也也称称为为吸吸附附水水分分或或风风干干水水分分，即即煤煤经经过风干后的水分过风干后的水分外外在在水水分分经经过过风风干干后后可可以以脱脱除除掉掉的的那那部部分分水水分分，受运输，贮存条件等影响，变化很大。受运输，贮存条件等影响，变化很大。水水分分NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学二.煤的工业分析煤的工业分析煤的工业分析l煤样在一定的实验室条件下，通过分析得出煤样在一定的实验室条件下，通过分析得出水分、挥发分、水分、挥发分、固定碳和灰分固定碳和灰分这四种成分的百分数称为工业分析。这四种成分的百分数称为工业分析。NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学四、挥发分和焦碳四、挥发分和焦碳挥发分挥发分 煤受热时首先放出水分，当在煤受热时首先放出水分，当在8158151010，加，加热后，燃料中有机物质开始分解，放出的气态物质热后，燃料中有机物质开始分解，放出的气态物质占试验煤祥质量百分数，称为挥发分。占试验煤祥质量百分数，称为挥发分。主要成分：各种碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化主要成分：各种碳氢化合物、氢、一氧化碳、硫化氢等可燃气体；少量的氧气、二氧化碳、氮气等不氢等可燃气体；少量的氧气、二氧化碳、氮气等不可燃气体。可燃气体。NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学焦碳焦碳 煤析出水分和挥发分之后的剩余物质，煤析出水分和挥发分之后的剩余物质，是不挥发的固定碳和全部的灰分，统称为是不挥发的固定碳和全部的灰分，统称为焦炭。焦炭。包括：固定碳和灰分。包括：固定碳和灰分。NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学 第三节 煤的成分计算基准 煤的成分计算基准煤的成分计算基准v收到基收到基对进入锅炉之前准备燃烧的煤进行对进入锅炉之前准备燃烧的煤进行分析。分析。Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%v空气干燥基空气干燥基煤样在实验室一定温度条件下，自然干燥失去外部水煤样在实验室一定温度条件下，自然干燥失去外部水分得到的元素分析结果分得到的元素分析结果。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学v干燥基干燥基除掉外部水分和内部水分后的煤样 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%v干燥无灰基干燥无灰基除掉水分和灰分后的煤样 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学第四节第四节 煤的发热量煤的发热量1.1.定义定义 煤的发热量是指单位质量的煤在完煤的发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时所释放出的热量。单位是全燃烧时所释放出的热量。单位是kJ/kgkJ/kg。2.2.高位发热量高位发热量v煤的最大可能的发热量，包括：煤的最大可能的发热量，包括：煤燃烧所放出的热量煤燃烧所放出的热量燃烧后生成燃烧后生成的水蒸气凝结成水而放出的汽化潜热。的水蒸气凝结成水而放出的汽化潜热。NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学3.3.低位发热量低位发热量高位发热量-水蒸气凝结成水而放出的汽化潜热4 4、标准煤、标准煤 以收到基低位发热量为以收到基低位发热量为29270 29270 kJ/kgkJ/kg的燃料，称为标准煤。的燃料，称为标准煤。NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学5 5、折算成分、折算成分 把相对于每把相对于每41874187kJ/kgkJ/kg收到基低位发热收到基低位发热量的煤所含的收到基水分、灰分和硫分，量的煤所含的收到基水分、灰分和硫分，分别称为折算水分、折算灰分和折算硫分，分别称为折算水分、折算灰分和折算硫分，其计算公式为：其计算公式为：NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学第五节第五节 煤的结渣和积灰特性判断煤的结渣和积灰特性判断1 1、变形温度变形温度DT(Deformation Temperature)DT(Deformation Temperature)：灰锥顶端开始变圆或弯曲时的温度；：灰锥顶端开始变圆或弯曲时的温度；2 2、软化温度软化温度ST(Softening Temperature)ST(Softening Temperature)：灰：灰锥锥体至锥顶触及底板或锥体变成球形时所对锥锥体至锥顶触及底板或锥体变成球形时所对应的温度；应的温度；3 3、液化温度液化温度FT(Fluid Temperature)FT(Fluid Temperature)：锥体熔：锥体熔化成液体，沿平面流动时对应的温度。也称流化成液体，沿平面流动时对应的温度。也称流动温度动温度煤灰的熔特性煤灰的熔特性NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学第六节第六节 煤的分类煤的分类对动力用煤习惯分为四类：NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学1 1、无烟煤、无烟煤挥发物含量最低，挥发物含量最低，着火、燃烬困难着火、燃烬困难。含碳量很高，杂质少，发热量高。含碳量很高，杂质少，发热量高。2 2、贫煤、贫煤对锅炉用煤，它的燃烧性质接近于无烟煤，对锅炉用煤，它的燃烧性质接近于无烟煤，难以着火和燃烬；难以着火和燃烬；贫煤的碳化程度比无烟煤低，发热量较高，贫煤的碳化程度比无烟煤低，发热量较高，一般不结焦。一般不结焦。NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学3 3烟煤烟煤挥发分含量较高，水分、灰分较少，挥发分含量较高，水分、灰分较少，容易着火、容易着火、燃烬；燃烬；发热量也较高。发热量也较高。4 4、褐煤褐煤挥发物含量高，挥发物含量高，易于着火和燃烧易于着火和燃烧；灰分水分较高，发热量低灰分水分较高，发热量低。