燃料及燃烧计算.pptx
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1、2023/2/161第一章燃料及燃烧计算燃料部分(1-51-5节)主要内容:锅炉用燃料有哪些?煤的成分分析方法;煤的成分组成及各成分特点;煤的分析基准及换算;煤的主要特性:发热量、标准煤、折算成分、灰的熔融性;煤的分类。第1页/共66页2023/2/1621.11.1锅炉用燃料1.1.燃料:燃烧时能发热的物质。2.2.分类:物态:固体、液体、气体获得方式:人工:木炭、煤粉、汽油等3.3.选择燃料的原则:不占用其它行业所必须的优质燃料;尽可能采用当地燃料;提高燃料使用的经济性;尽可能减少污染;劣质煤:两种含义.一是指水分、灰分或硫分含量较多、发热量较低,(三高一低)在其它方面没有多大经济价值的煤
2、。二是指发热量虽然很高,但是难于着火燃烧的煤。第2页/共66页2023/2/1631.21.2煤的成分一、元素分析和工业分析煤是由有机化合物和无机矿物质等组成的一种复杂物质。两种分析方法:元素分析法、工业分析法。(一)元素分析成分及表示符号碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分M M(二)煤的工业分析及表示符号水分M M、挥发分V V、固定碳FCFC、灰分A A第3页/共66页2023/2/164二、元素分析成分、碳:主要可燃元素,含量最高,5 5。C+0C+02 2=CO=CO2 2+32700+32700存在形式:与氢、氮、硫等结合生成挥发性物质;单质状态,称固定碳(FC).FC).固定碳越多,煤
3、不易着火,燃烧缓慢,火苗短。第4页/共66页2023/2/165、氢:发热量最高,3 3,H H含量越高,越容易着火、燃烧。2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O+120000O+1200003 3、氧、氮:含量很少 高温下生成氮氧化物(NOx)(NOx),污染大气。4 4、硫:可燃、有害气体,1.1.需脱硫 S+OS+O2 2=SO=SO2 2+9040+9040有机硫(S S0 0)-与C C、H H、O O等结合成复杂的化合物。黄铁矿硫(FeSFeS2 2)煤种S S元素80%80%以黄铁矿形式存在。硫酸盐硫CaSOCaSO4 4、MgSOMgSO4 4、FeSOFeSO4 4
4、等,不能燃烧,归入灰分中。第5页/共66页2023/2/166、水分:主要不可燃成分,。全水分 MtMt 表面水分(外在水分)M Mf f通过自然干燥可除去的水分。固有水分(内在水分)MinhMinh原煤失去外在水分后剩余的水分。需要在较高温度下(105-110105-110,加热1.5-21.5-2小时)才能从煤样中除去。、灰分:将煤样在空气中加热到8002580025,灼烧2h2h后的剩余物就是灰分。煤中不可燃物质统称灰分。101050%50%。第6页/共66页2023/2/167三、工业分析成分 水分(M M)、挥发分(V)(V)、固定碳(FC)(FC)、灰分(A)(A)1 1、全水分
5、MtMt 表面水分(外在水分)M Mf f通过自然干燥可除去的水分。固有水分(内在水分)MinhMinh原煤失去外在水分后剩余的水分。需要在较高温度下(105-110105-110,加热1.5-21.5-2小时)才能从煤样中除去。第7页/共66页2023/2/1682 2、挥发分:失去水分的煤在隔绝空气条件下加热到9009001010温度时,有机物质会分解成各种气体,这些气体成分称挥发分。)组成:可燃气体(CmHn(CmHn、H H2 2、CO CO H H2 2S S等)、不可燃气体(CO(CO2 2等)。)特点:自身容易着火燃烧;且能促进焦炭的燃烧。)作用:燃烧的重要特性、煤分类的依据。第
6、8页/共66页2023/2/1693 3、固定碳(FCFC)和灰分(A)A)挥发分析出后剩下的物质称焦炭。焦炭固定碳灰分 将煤样在空气中加热到8151081510,灼烧2h2h后的剩余物就是灰分。第9页/共66页2023/2/1610四、煤中成分对锅炉工作的影响1 1、硫分危害:)3 3+生成硫酸,造成低温腐蚀;2 2)污染大气;3 3)硫化铁导致磨煤机磨损。第10页/共66页2023/2/16112 2、灰分危害:)可燃元素减少,发热量降低;)阻碍可燃质与氧接触,影响燃烧、燃尽;)受热面积灰、结渣,影响传热;)烟气中飞灰引起设备磨损、腐蚀,降低使用寿命;)增加灰渣物理热损失;)污染环境;)增
7、加除尘、除灰设备;增加开采、运输费用,制粉系统电耗。第11页/共66页2023/2/16123 3、水分危害:)发热量降低;)增加不完全燃烧损失;)烟气体积增大,排烟损失和引风电耗增加;)影响磨煤,堵塞煤粉管道;)低温受热面堵灰、腐蚀。第12页/共66页2023/2/16134 4、挥发分1 1)特点:自身容易着火燃烧;且能促进焦炭的燃烧。2 2)作用:燃烧的重要特性、煤分类的依据。第13页/共66页2023/2/1614五、煤的成分计算基准1.1.收到基 ar(as received basis)ar(as received basis)以入炉煤(实际工作煤)为基准进行分析的各个成分质量百分
8、数。Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%FCar+Var+Aar+Mar=100%FCar+Var+Aar+Mar=100%应用:锅炉热力计算。2.2.空气干燥基 ad(air dried basis)ad(air dried basis)除去外在水分后的各个成分质量百分数。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%FCad+Vad+Aad+Mad=100%FCad+Vad+Aad+Mad=100%应用:实验室内煤样分
9、析使用。第14页/共66页2023/2/1615第15页/共66页2023/2/16163 3.干燥基d d(dry(dry basis)basis):假想无水状态的各个成分质量百分数。Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%FCd+Vd+Ad=100%FCd+Vd+Ad=100%应用:灰分含量常用干燥基表示。4 4.干 燥 无 灰 基 daf daf(dry(dry and and ash ash free free basis)basis):假想无水无灰状态的各个成分质量百分数。Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%Cda
10、f+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%FCdaf+Vdaf=100%FCdaf+Vdaf=100%应用:挥发分含量常用干燥无灰基表示。第16页/共66页2023/2/16171.31.3燃料的某些特性一、发热量一、发热量:单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量。:单位质量的煤完全燃烧时所放出的热量。(1)(1)高高位位发发热热量量(Qar,gr)(Qar,gr):单单位位质质量量的的煤煤形形成成的的水水蒸蒸气凝结为液态水时最大可能的发热量。气凝结为液态水时最大可能的发热量。(2)(2)低位发热量低位发热量(Qar,net)(Qar,net):高位发热量中扣除汽化潜:高位发热量中扣除汽
11、化潜热后的发热量。热后的发热量。Qar,net=Qar,gr-r(9Har/100+Mar/100)Qar,net=Qar,gr-r(9Har/100+Mar/100)Qar,net=4.19(81Car+246Har+26Sar-26Oar-6Mar)Qar,net=4.19(81Car+246Har+26Sar-26Oar-6Mar)第17页/共66页2023/2/1618二、折算成分:折算水分、折算灰分、折算硫分 相对于发热量中每4190 4190 KJ/Kg KJ/Kg 收到基低位发热量的煤的水分、灰分、硫分的含量。Mar,red=4190*Mar/Qar,netMar,red=419
12、0*Mar/Qar,net Aar,red=4190*Aar/Qar,net Aar,red=4190*Aar/Qar,net Sar,red=4190*Sar/Qar,net Sar,red=4190*Sar/Qar,net Mar,redMar,red8%8%Sar,redSar,red0.2%0.2%Aar,redAar,red4%4%分别称为高水分、高硫分、高灰分.标准煤:收到基低位发热量为29310 KJ/Kg29310 KJ/Kg的煤。B Bb b=BQar,net,p/29270=BQar,net,p/29270第18页/共66页2023/2/1619三、灰的熔融性 煤灰在某一确
13、定温度下开始熔化,此温度定义为灰熔点。DTDT变形温度,锥体顶点开始变成圆或倾斜STST软化温度,锥体顶点弯曲至锥地面或成球状(灰熔点)固态排渣炉的灰熔融性用软化温度STST来代表FTFT熔化温度,完全熔化成液体并能在底面流动。第19页/共66页2023/2/1620第20页/共66页2023/2/1621第21页/共66页2023/2/1622影响灰熔点因素:影响灰熔点因素:)灰灰的的成成分分:酸酸性性氧氧化化物物增增加加,灰灰熔熔点点升升高高;碱碱性氧化物增加,灰熔点降低性氧化物增加,灰熔点降低)所所处处环环境境介介质质的的性性质质:还还原原性性气气体体存存在在,共共晶晶体生成,灰熔点降低
14、体生成,灰熔点降低)灰分含量:灰分越多,灰熔点降低)灰分含量:灰分越多,灰熔点降低 当灰的软化温度当灰的软化温度STST1350,1350,炉内结渣的可能性炉内结渣的可能性不大。为避免炉膛出口处结渣,炉膛出口处温度不大。为避免炉膛出口处结渣,炉膛出口处温度比比STST低低5050100 100 第22页/共66页2023/2/16231.4 1.4 煤的分类发电厂用煤主要以挥发分、发热量、灰分、水分等作为指标进行分类。.无烟煤:V Vdafdaf 1010、arar=95-96%=95-96%,含碳量高,挥发分少;特点:不易点燃,燃烧缓慢且火焰短;焦炭无胶结性,质硬,不易研磨;储存不会自燃。.
15、贫煤:V Vdaf daf 10102020;性质介于烟煤和无烟煤之间。.烟煤:V Vdaf daf 20204040;含碳低于无烟煤,但挥发分较多;特点:易点燃,火焰长,含氢量高,发热量高;储存时会自燃。.褐煤:V Vdaf daf,含碳量少,挥发分高,水分、灰分含量大;特点:发热量低,储存时极易发生自燃。1.51.5液体和气体燃料 (了解)第23页/共66页2023/2/1624例题:某褐煤收到基元素分析各成分的百分含量为:Car=34%,Har=2.7%,Oar=8.6%,Sar=2.2%,Nar=0.6%,Aar=26.9%,Mar=25%,经过短时间干燥后测得Mad=20%。请计算干
16、燥后,煤的空气干燥基元素分析百分含量为多少?第24页/共66页2023/2/1625思考题:1.1.元素分析法分析煤的组成时,煤由哪些成分组成?各有何特点?2.2.煤中硫分、水分、灰分对锅炉工作有何影响?3.3.什么叫内在水分、外在水分、全水分?内在灰分、外在灰分?4.4.煤的工业分析有哪些分析成分?各有何特点?5.5.煤的含碳量、固定碳和焦炭有何区别和联系?6.6.什么叫煤的挥发分、发热量、高位发热量、低位发热量?7.DT7.DT、STST、FTFT分别代表什么含义?有哪些影响因素?8.8.煤种一定时,灰熔点是否是定值?为什么?9.9.电力用煤有哪几种?第25页/共66页2023/2/162
17、6第一章燃料及燃烧计算燃烧计算部分(燃烧计算部分(6-76-7节)主要内容:节)主要内容:1.1.燃烧所需空气量计算;燃烧所需空气量计算;2.2.烟烟气气量量计计算算(理理论论状状态态下下和和实实际际运运行行中中两两种种算算法法);3.3.过量空气系数和漏风系数计算;过量空气系数和漏风系数计算;4.4.烟气和空气焓计算(为锅炉课程设计服务);烟气和空气焓计算(为锅炉课程设计服务);第26页/共66页2023/2/16271.6 1.6 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算锅炉燃烧计算的前提锅炉燃烧计算的前提:1.1.空气量与烟气量的计算均以空气量与烟气量的计算均以1kg1kg燃料的收到基为基础;燃料的
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