燃料及燃料燃烧计算.ppt

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1、第二章 燃料及燃料燃烧计算燃料：能用来燃烧以取得热量的物质，是锅炉的基本能源 表 31 燃料的分类天然燃料人工燃料固体燃料木材、煤、页岩木炭、焦碳、煤粉液体燃料石油汽油、煤油、柴油、重油气体燃料天然气高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气、气化煤气、沼气等气体燃料：天然气，液化石油气，沼气，焦炉煤气，高炉煤气及发生炉煤气等。21 气体燃料和液体燃料天然气煤矿矿井气：5260CH4，35N2，热值18800kJ/Nm3气田煤气：9498CH4，压力高，热值36000kJ/Nm3油田煤气：7587CH4，10的C2H6和C3H8，510%CO2，热值45000kJ/Nm3凝析气田气：含有石油的轻质馏分优点

2、：点火容易，易与空气混合达到完全燃烧，调节方便 用途：制取合成氨、炭黑、乙炔等化工产品的原料气，优质的燃料气高炉煤气：炼铁时的副产品，主要成分CO，其余为惰性气体CO2和N2，热值为 33604200 kJ/Nm3 沼气：60%CH4，35%CO2，还有少量的H2和CO，热值为14630 kJ/Nm3 液化石油气：开采和炼制石油过程中而获得的一部分炭氢化合物，主要成分为C3H8，C3H6，C4H10，C4H8，习惯上称C3,C4，热值为91960121220kJ/Nm3炼焦炉煤气：冶金工业炼焦炉的副产品，是煤受热所析出的挥发分，主要成分5060 H2，20%CH4，其余为少量CO2和N2，热值

3、为1500020000 kJ/Nm3 空气煤气：煤在空气不足的条件下燃烧，所生成的CO，主要成分30%CO，56%N2，10%H2，热值小于6000kJ/Nm3 发生炉煤气水煤气：用水蒸汽与炽热的煤反应，可生成水煤气，主要成分4050%CO，4555%H2，其余为少量的CO2和N2，热值为830010500kJ/Nm3 锅炉燃用的油主要是重油和柴油重油：由不同成分的炭氢化合物组成的复杂混合物，由碳、氢、氧、氮、硫、灰份、水分等组成，Car8187，Har1114，Sar，Oar，Nar总量约为13，Mar=13%，Aar8-19较难着火及燃烧完全低挥发份烟煤 20-30易着火及燃烧完全高挥发份

4、烟煤 30-40易着火及燃烧完全褐煤40-50易着火及燃烧完全动力燃料用煤的分类方法C+H+O+N+S+A+M=100%可燃质惰性质用百分比表示煤的成份：炭(C)是燃料的主要成分，以煤中可燃性成分重量为100，炭占煤成分的5098，则植物纤维含炭4455，泥煤含炭5060，褐煤含炭6077，无烟煤含炭9098，1kg炭完全燃烧约可放出热量32700kJ/kg，不完全燃烧（生成CO）可放出热量9270kJ/kg。氢(H)是燃料中仅次于炭的可燃成分，发热量120370kJ/kg，煤中可燃质含氢28，重油含氢1213，炭氢化合物多的燃料易着火。氮(N)主要由成煤植物中蛋白质转化而来，含量13，在煤燃

5、烧时氮常呈游离状态逸出，不产生热量。氧(O)不能产生热量，形式上为有机成分，实为燃料内部杂质，地质年代高的煤含氧量低，相反则高。硫(S)是煤中可燃成分之一，但也是有害的成分。发热量9100 kJ/kg，燃烧产物为SO2、SO3气体。煤中硫可以分为有机硫和无机硫，我国煤中大约6070的硫为无机硫，3040为有机硫还有磷(P)（含量不超过1）和其它稀有元素，如汞（Hg）、砷（As）、硒（Se）、锗(Ge)、镓(Ga)、铍(Be)、锂(Li)、钒(V)及放射性元素铀(U)等，一般含量甚微。煤种元素炭氢氧氮褐煤(lignite orbrown coal)607565301031烟煤bituminous

6、 coal75905410231无烟煤anthracite90984231炭、氢、氧、氮四种元素在不同煤中的含量（）水分(M)：外部水分内部水分煤样置于105110的烘箱中使干燥至恒重，失去的水分化合结晶水分：石膏CaSO42H2O，高岭土Al2O3 2SiO2 2H2O 煤中的不可燃成分，降低煤的发热量推迟着火，在燃烧过程中汽化吸热，降低炉膛温度，使着火困难降低锅炉效率易引起低温受热面腐蚀水分对锅炉运行的影响煤种褐煤烟煤无烟煤在地下自然状态603015442在空气中风干之后40108121煤中的水分含量(%)煤中所含的矿物杂质燃烧后的固体残留物灰分(A)：煤中的不可燃成分，降低煤的发热量，灰

7、份每增加1，燃料消耗即增加1 使受热面受污染影响传热，导致排烟温度升高，降低热效率 使受热面磨损 易产生炉内结渣，并会腐蚀金属管壁 除灰渣系统任务重灰分对锅炉运行的影响：灰熔点表示了灰的熔化特性，一般在10001600之间，变形温度DT（Deformation Temperature)开始软化温度ST（Softening Temperature）熔化温度FT(Fluid Temperature)注：同一煤质，在还原性气氛中要比在非还原性气氛中的熔化温度低，是由于Fe2O3被还原为FeO，形成了低熔点的2FeOSiO2物质易熔灰：ST1400C，适于固态排渣炉煤的成分通常用质量百分数表示，由于灰

8、份和水份因外界条件而变化，为了实际应用的需要通常采用如下四种基准：干燥无灰基(dry and ash free):即可燃基，以可燃质的成份作为100%干燥基(dry)：以除去水分之外的可燃质和灰份为100%收到基（as received）：即应用基，以包含水分、灰分和可燃质为100%空干基（air dry）：即分析基，煤样在试验室中放置，在室温20相对湿度60（颗粒0.2mm）的一般正常条件下，它会失去一些水份，以这种空气干燥过的分析用试样为100%223 3 煤的成分基准及换算收到基：Mar+Var+FCar+Aar=100%空干基：Mad+Vad+FCad+Aad=100%干燥基：Md+V

9、d+FCd+Ad=100%干燥无灰基：Mdaf+Vdaf+FCdaf+Adaf=100%煤的元素分析成份不同基准的表达：收到基：Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%空干基：Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%干燥基：Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad =100%干燥无灰基：Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf =100%煤的工业分析成份不同基准的表达：注：一般煤的元素分析、工业分析以及发热量等测定都要求煤的分析基试样。不同基之间的换算关系(以C元素为例)：已知收到基，计算分析基成份：已知收到基，求干燥无灰基的成份：1kg收到基

10、：还包括发热量Q、焦渣特性、灰熔点、颗粒度煤的工业分析气态物质固态物质灰分Aad（%）测定值固定炭FCad（%）求定值水分Mad(%)测定值挥发分Vad（%）测定值224 4 煤的工业分析和燃烧特性煤在隔绝空气的情况下加热至一定温度时，煤中的部分有机物和矿物质便发生分解，析出的气态产物。实验室测试:90010C加热7min主要成分：H、CmHn、CO、CO2、少量O和N。煤的种类析出温度泥煤100110褐煤130170烟煤190贫煤390无烟煤380400挥发分开始析出的温度随煤的种类而变化煤的挥发分：挥发分对燃烧的影响：Vdaf高，容易着火和燃烧完全。原因：p Vdaf高，难燃的固定炭少，煤

11、炭易于燃烧完全p 大量挥发分析出并燃烧后，可放出大量的热量，有助于固定炭的着火和燃烧p 挥发分析出造成煤中孔隙增大，使煤和空气的接触面积增大，加快了煤的燃烧反应速度煤种褐煤烟煤贫煤无烟煤挥发分Vdaf4060 2040 1020 0，一部分氧与自由氢化合生成水蒸汽，则RO2+O2+N2=100%若计入与自由氢结合的氧，则假如燃料中没有自由氢，只有当量炭，则RO2+O2=21%RO2+O221%在过量空气系数大于1时，燃料完全燃烧，其干烟气成分应为自由氢：燃料中的氢假定已与燃料中的氧化合，余下的未与氧化合的氢Har，Har=Har Oar/8=Har 0.125Oar%五、干烟气的成分与燃料元素

12、成分的关系，称燃料特性系数如果燃料完全燃烧而无过量空气时，此时RO2可达最大值，即RO2,max=21RO2,max%燃料木材无烟煤 烟煤褐煤重油天然气 焦炉煤气 0.050.10.2 0.06 0.360.801.2理论空气的焓一、空气焓的计算实际空气的焓二、烟气焓的计算实际烟气焓包括理论烟气焓、过量空气焓和飞灰焓三部分27 空气和烟气焓的计算而理论烟气量中含有三种成分：理论烟气焓:烟气中的飞灰焓:烟气中的飞灰焓只有当才计入作业一1、已知电厂某炉在额定负荷下运行时的煤耗量为60t/h，该炉燃煤元素分析成分如下：Car=74%,Har=3%,Oar=3%,Nar=1%,Sar=1%,Aar=15，Mar=3%当该炉在1.2的情况下完全燃烧时，试确定该炉每小时实际所需的风量（Nm3/h），并求出该燃料干燥基的成分？2、某煤元素分析成分为Car=66.5%,Har=4.10%,Oar=4.5%,Nar=1.2%,Sar=3.7%,Aar=14%,Mar=6%,锅炉排烟处（即低温空气预热器出口处）烟气分析结果为RO2=14.05%,O2=5.2%,试求该处的过量空气系数及燃烧产物的体积。一个大气压（0.101325MPa）、0标准情况下返回标准条件返返回回烟气质量