锅炉原理燃料及燃烧产物解析.pptx

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1、11.定义第一节燃料的成分及其主要特性燃料的成分及其主要特性燃料的成分及其主要特性燃料的成分及其主要特性 为了取得热量而使之燃烧的工质德米特里德米特里伊万诺维奇伊万诺维奇门捷列夫门捷列夫 l锅炉设计：炉型、整体结构与布置l锅炉运行：稳定性、结渣、积灰等l辅机选型2.重要性第1页/共58页23.分类天然人工固体燃料煤、木柴焦炭、木炭液体燃料原油汽油、煤油气体燃料天然气高炉煤气分类1：物态和获得方法动力燃料工艺燃料分类2：用途第2页/共58页3固体燃料n生物质n原煤n页岩n煤矸石天然n煤粉n焦炭n型煤人工垃圾污泥人工？天然？锅炉用燃料第3页/共58页4液体燃料u原油天然u柴油u重油人工水煤浆液体？

2、固体？燃油锅炉少燃油锅炉少燃油锅炉燃料油点火低负荷稳燃锅炉用燃料第4页/共58页5气体燃料l天然气l煤层气天然l高炉煤气l焦炉煤气l发生炉煤气l水煤气l液化石油气人工燃气锅炉少燃料气生活点火燃气轮机窑炉还原介质锅炉用燃料第5页/共58页6n碳（C）(有机碳游离碳)随煤种变化(5090%)，主要发热元素，发热量32.7MJ/kgn氢（H）（有机物）含量16%，发热量大，发热量120MJ/kg，n氧（O）（有机物）含量随煤种变化大（140%），助燃n氮（N）（有机物）含量0.52.5%，几乎不燃，少量生成NOx，有害1.煤的元素分析成分（ultimate，技术分析）不完全燃烧时9282kJ/kg固

3、定碳煤的元素分析成分煤的元素分析成分第6页/共58页7n硫（S）(有机硫硫铁矿硫酸盐)含量不固定（2%）；有机硫、硫铁矿硫发热量9.0MJ/kg有害（低温腐蚀），n灰（A）（金属氧化物、非金属氧化物、盐类）常量元素（0.5%）：铝、硅、铁、钙少量元素（0.020.5%）：钾、镁、钠、钛微量元素（37第21页/共58页22（2）煤的折算成分（对于S、A、M）Mar,red8%2.与煤发热量有关的概念（1）标准煤发热量为29271kJ/kg（7000kcal/kg）Aar,red4%高硫煤高灰煤高水煤1cal=4.1868J国际蒸汽表卡1cal=4.184J热化学卡（与水的比热无关）1cal=4.

4、1855J15卡（水14.515.5）1cal=4.1816J 20卡相对于每相对于每4182kJ/kg4182kJ/kg收到基低位发热量的收到基低位发热量的煤中所含的收到基水分、灰分和硫分，称煤中所含的收到基水分、灰分和硫分，称为折算水分、折算灰分和折算硫分为折算水分、折算灰分和折算硫分 Sar,red0.2%第22页/共58页例例2 2、已知：、已知：Qarnet=20935kJ/kgQarnet=20935kJ/kg，Mar=15%Mar=15%，Aar=10%Aar=10%，Sar=2%Sar=2%，求：求：MZS=MZS=？AZS=AZS=？SZS=SZS=？解：MZS=4182Ma

5、r/Qarnet。=418215/20935=3.0%AZS=4182Aar/Qarnet。=418210/20935=2.0%SZS=4182Sar/Qarnet。=41822/20935=0.4%答：MZS=3.0%，AZS=2.0%，SZS=0.4%。第23页/共58页煤的灰分特性煤的灰分特性 影响灰的熔融性的主要因素影响灰的熔融性的主要因素灰分成分的影响灰分成分的影响 煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；碱性氧化物使灰熔点降低煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；碱性氧化物使灰熔点降低周围介质的影响周围介质的影响 氧化性介质中，灰熔点较高；还原性介质中，灰熔点较低氧化性介质中，灰熔点较高；还原性介质

6、中，灰熔点较低 ；弱还原；弱还原性介质中性介质中 ，灰熔点很低。，灰熔点很低。煤的灰分特性煤的灰分特性 用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定 变形温度变形温度 DTDT 软化温度软化温度 STST 流动温度流动温度 FTFT 第24页/共58页煤的结渣特性指标煤的结渣特性指标 结渣率结渣率:在一定的空气流速下燃料燃烧并燃烬时在一定的空气流速下燃料燃烧并燃烬时,大于大于6mm6mm的渣块占灰渣总质量的百分数。的渣块占灰渣总质量的百分数。结渣率越大的煤越容易发生结渣。结渣率越大的煤越容易发生结渣。煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；碱性氧化物使灰熔点

7、降低碱性氧化物使灰熔点降低 碱酸比碱酸比B/A:B/A:B/A:B/A:灰中碱性成分与酸性成分含量之比。灰中碱性成分与酸性成分含量之比。B/A B/A 易结渣易结渣硅铝比硅铝比:即即2SiO2/Al2O32SiO2/Al2O3的比值。的比值。硅铝比硅铝比 易结渣易结渣 第25页/共58页煤的常规特性对锅炉工作的影响煤的常规特性对锅炉工作的影响挥发分的影响挥发分的影响:地质年龄地质年龄 V V V Vadfadfadfadf 易着火易着火 易燃烬易燃烬 硬度硬度 但但Q Q Q Q 水分的影响水分的影响:MarMarMarMar QQQQ 着火着火 燃烬燃烬 积灰积灰 腐蚀腐蚀 灰分的影响灰分的

8、影响:AarAarAarAar QQQQ 积灰积灰 磨损磨损 结渣结渣 灰熔点的影响灰熔点的影响:灰熔点（灰熔点（DTDTDTDT、STSTSTST、FTFTFTFT）结渣结渣 硫分的影响硫分的影响:SarSarSarSar 低温腐蚀低温腐蚀 污染环境污染环境 煤粉仓自燃煤粉仓自燃 第26页/共58页煤的可磨性系数与磨损指数煤的可磨性系数与磨损指数 煤的可磨性系数：煤的可磨性系数：国际标准：哈德格罗夫法（国际标准：哈德格罗夫法（HardgroveHardgroveHardgroveHardgrove法），测定哈氏可磨性指数法），测定哈氏可磨性指数HGIHGIHGIHGI 煤的磨损性指数煤的磨损

9、性指数表示磨损的轻重程度；表示磨损的轻重程度；旋转磨损试验仪；冲刷式磨损试验仪：旋转磨损试验仪；冲刷式磨损试验仪：KeKeKeKeE/AtE/AtE/AtE/At 第27页/共58页28第28页/共58页291.按原始植物的质料和积聚环境腐植煤（高等植物遗体在沼泽中形成）腐泥煤（低等植物遗体在湖泊等形成）腐植腐泥煤（兼高、低等植物在过度区形成）2.按技术指标分类Vdaf干燥无灰基挥发分G粘结指数（成焦的耐磨性）Y角质层指数（软化点与固化点距离）P透光率（溶于混合酸某波长透光）煤的分类第29页/共58页30（2）烟煤Vdaf1037%，Car4060%，Aar730%，Mar318%，Qar,n

10、et2000030000kJ/kg民用、锅炉、气化、炼焦山西大同、太原古交（1）无烟煤（白煤）Vdaf10%，Car4095%，Aar525%，Mar，Qar,net2500032500kJ/kg，着火困难，不结焦民用、锅炉、合成气、炭素材料华北、阳泉、潞城、晋城碳化程度高第30页/共58页31（3）烟煤（劣质烟煤）Vdaf2030%，Mar和Aar较高，Qar,net1100012500kJ/kg锅炉太原西山（2）烟煤（贫煤）Vdaf1020%，着火困难，不结焦锅炉、气化太原西山第31页/共58页32（3）褐煤Vdaf37%，Car4050%，Aar650%，Mar2050%，Qar,net

11、1000021000kJ/kg锅炉东北、西南，储存困难、长距离运输？第32页/共58页33（4）泥煤Vdaf70%，Car，Oar30%，Aar3050%，Mar4050%，Qar,net800010000kJ/kg锅炉西南江浙第33页/共58页34（6）煤矸石Aar，Qar,net40008000kJ/kg锅炉劣质燃料选煤厂Vdaf7080%，Aar70%，Qar,net600011000kJ/kg锅炉劣质燃料东北、广东（5）油页岩第34页/共58页353.电站锅炉用煤分类收到基低位发热量收到基水分干燥基灰分干燥基硫分DTSTFT五大类和十小类参考指标第35页/共58页363.电站锅炉用煤分

12、类大类别小类别分类指标挥发份Vdaf(%)灰分(%)水分(%)硫分 (%)发热量Qar,net(MJ/kg)ST(0C)无烟煤超低挥发分煤6.51021.0贫煤低挥发分煤102018.5烟煤中挥发分煤202716.5高挥发分煤273715.5褐煤超高挥发分煤3711.5第36页/共58页37大类别大类别小类别小类别分分 类类 指指 标标挥发份挥发份Vdaf(%)灰分灰分 (%)水分水分 (%)硫分硫分 (%)发热量发热量Qar,net(MJ/kg)ST(0C)低质煤低质煤（五大类）（五大类）低发热量煤低发热量煤101020202727373746超高水分煤超高水分煤40404012高硫高硫煤煤

13、3易结渣煤易结渣煤12.51111、完全（不完全）燃烧：、完全（不完全）燃烧：O O O O2 2 2 2 0 0 0 0；CO=0CO=0CO=0CO=0（CO0CO0CO0CO0）第46页/共58页 第四节第四节 烟气分析方法烟气分析方法 1 1 1 1、烟气分析、烟气分析 2 2 2 2、不完全燃烧方程式及烟气中、不完全燃烧方程式及烟气中COCOCOCO含量的计含量的计算算 3 3 3 3、RORORORO2 2 2 2和和RORORORO2 2 2 2maxmaxmaxmax的计算的计算 4 4 4 4、运行中过剩空气系数及烟气容积的确定、运行中过剩空气系数及烟气容积的确定 5 5 5

14、 5、漏风系数、漏风系数第47页/共58页烟气分析烟气分析 烟气分析的目的烟气分析的目的:测测锅锅炉炉反反平平衡衡效效率率、测测量量过过量量空空气气系系数数、监监督督RORORORO2 2 2 2 O O O O2 2 2 2的的含含量量、检检查查锅锅炉漏风情况等。炉漏风情况等。(锅炉运行监督、测试锅炉运行监督、测试)奥氏烟气分析仪的工作原理奥氏烟气分析仪的工作原理:利用不同的吸收剂吸收不同的气体成分利用不同的吸收剂吸收不同的气体成分 氢氧化钾溶液氢氧化钾溶液 (KOH)(KOH)(KOH)(KOH)RORORORO2 2 2 2 焦性没食子酸溶液焦性没食子酸溶液 C C C C6 6 6 6

15、H H H H3 3 3 3(OH)(OH)(OH)(OH)3 3 3 3O O O O2 2 2 2、RORORORO 氯化亚铜氨溶液氯化亚铜氨溶液 Cu(NHCu(NHCu(NHCu(NH3 3 3 3)2 2 2 2ClClClClCOCOCOCO、O O O O2 2 2 2 第48页/共58页烟气成分分析烟气成分分析n n烟气分析烟气分析是以是以1kg1kg1kg1kg燃料燃烧生成的干烟气（除去水分后的烟气）容积为燃料燃烧生成的干烟气（除去水分后的烟气）容积为基础基础 n n烟气分析烟气分析可得到可得到 在干烟气在干烟气V V V Vgygygygy中所占的容积百分比中所占的容积百分

16、比 第49页/共58页不完全燃烧方程式及烟气中不完全燃烧方程式及烟气中COCO含量的计含量的计算算 不完全燃烧方程不完全燃烧方程 :21=RO21=RO21=RO21=RO2 2 2 2+O+O+O+O2 2 2 2+0.605CO+(RO+0.605CO+(RO+0.605CO+(RO+0.605CO+(RO2 2 2 2+CO)+CO)+CO)+CO)烟气中烟气中COCOCOCO含量的计算含量的计算 :燃料特性系数燃料特性系数:第50页/共58页RORO2 2和和RORO2 2maxmax的计的计算算 不完全燃烧方程不完全燃烧方程 :21=RO:21=RO:21=RO:21=RO2 2 2

17、 2+O+O+O+O2 2 2 2+0.605CO+(RO+0.605CO+(RO+0.605CO+(RO+0.605CO+(RO2 2 2 2+CO)+CO)+CO)+CO)当完全燃烧时当完全燃烧时,CO=0,CO=0,CO=0,CO=0,则得则得,完全燃烧方程式完全燃烧方程式:21=O 21=O 21=O 21=O2 2 2 2+(1+(1+(1+(1)RO)RO)RO)RO2 2 2 2 若在若在 1 1 1 1的情况下完全燃烧的情况下完全燃烧,则得则得RORORORO2 2 2 2maxmaxmaxmax,即即:第51页/共58页运行中过剩空气系数及烟气容积的确运行中过剩空气系数及烟气

18、容积的确定定RORORORO2 2 2 2、O O O O2 2 2 2 可由烟气分析或相关仪表测定可由烟气分析或相关仪表测定 过剩空气系数过剩空气系数 完全燃烧完全燃烧 烟气容积烟气容积 干烟气容积干烟气容积第52页/共58页漏风系数漏风系数 对于空气预热器对于空气预热器:kyky kyky kyky考虑炉膛及制粉系统的漏风考虑炉膛及制粉系统的漏风,则则:kyky l ll l zf zf l l、zfzf炉膛及制粉系统的漏风系数。炉膛及制粉系统的漏风系数。第53页/共58页第五节第五节 空气和烟气焓的计算空气和烟气焓的计算1 1 1 1、空气和烟气的焓、空气和烟气的焓2 2 2 2、烟气的

19、焓值、烟气的焓值3 3 3 3、焓、焓 温温 表表第54页/共58页空气和烟气的焓空气和烟气的焓空气和烟气的焓空气和烟气的焓空气的焓：空气的焓：理论空气的焓理论空气的焓:I:I0 0k k=V=V0 0(ct)(ct)k k,kJ/kg ,kJ/kg 实际空气的焓实际空气的焓:I:Ik k=I=I0 0k k=V=V0 0(ct)(ct)k k,kJ/kg,kJ/kg 烟烟气气焓焓 1kg1kg1kg1kg燃燃料料燃燃烧烧生生成成的的烟烟气气在在定定压压下下从从0 0 0 0（）加热到加热到 （）时所需要的热量）时所需要的热量第55页/共58页烟气的焓值烟气的焓值 为为1Nm1Nm1Nm1Nm3 3 3 3空气、烟气各成分和空气、烟气各成分和1kg1kg1kg1kg灰在温度为灰在温度为 时的焓值；时的焓值；为烟气携带飞灰的质量份额。对固态排渣煤粉炉，为烟气携带飞灰的质量份额。对固态排渣煤粉炉，为理想烟气焓、理想空气焓和飞灰焓为理想烟气焓、理想空气焓和飞灰焓第56页/共58页第57页/共58页58感谢您的观看。第58页/共58页