電廠鍋爐第二章 東北電力大學課件

燃料及燃料燃燒計算第二章定義：通過燃燒釋放熱能的可燃物質(zhì)為燃料。鍋爐燃用的燃料亦稱為動力燃料。重要性：燃料的種類和特性對鍋爐的安全經(jīng)濟運行、鍋爐設(shè)計和燃燒器形式、制粉系統(tǒng)選擇等有重要的關(guān)鍵性影響。一、燃料的定義與重要性第一節(jié)、煤的成分及其主要特性

☆☆☆☆☆鍋爐是根據(jù)燃料量身定制的固體燃料（以煤炭為主）液體燃料（以原油、重油和渣油為主）氣體燃料（以煤氣和天然氣為主）二、燃料分類核燃料裂變?nèi)剂希衡?、釷資源聚變?nèi)剂希弘㈦?、鋰、?常規(guī)燃料三、煤的成分及分析1、煤的成分分析及方法煤是由多種有機物質(zhì)和無機物質(zhì)混合組成的復雜的固體碳氫燃料。元素分析和工業(yè)分析由于埋入地下的深度和時間不同，就會形成不同類型的煤種。碳:

是煤中主要發(fā)熱成分純碳發(fā)熱量32,866KJ/Kg特點：含碳量高的煤，發(fā)熱量較高，但不易著火。2、元素分析定義：分析煤的成分：碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、灰分（A）、水分（M），各元素成分用質(zhì)量百分數(shù)表示，即：由兩部分組成揮發(fā)分碳、固定碳。煤中的碳一部分與氫、氧、氮和硫結(jié)合成有機化合物，稱為揮發(fā)性碳，其燃點較低。而其余呈單質(zhì)狀態(tài)的稱為固定碳，其燃點較高，不容易著火和燃盡。氫：是煤中最有利元素發(fā)熱量120,520KJ/Kg，發(fā)熱量大約是碳的4倍，煤中氫的含量較少。特點：燃點低，易著火，無污染。氧：不可燃物質(zhì),雖可助燃，但其含量較少,可視為雜質(zhì)。氮：不可燃物質(zhì)，其含量也較少，一部分N高溫條件下易與氧化合而生成NOx，造成大氣污染。被視為有害元素。危害：（1）容易引起自燃；（2）燃燒產(chǎn)物SO2、SO3污染大氣；

（3）腐蝕設(shè)備（高溫腐蝕、低溫腐蝕）；

（4）黃鐵礦硫高，磨損磨煤部件。硫：雖然在燃燒時也放出熱量，但其燃燒產(chǎn)物SO2和SO3會設(shè)備腐蝕和大氣污染，也是有害元素。三種存在形式：有機硫、硫化鐵硫（黃鐵礦FeS2)和硫酸鹽硫。其中有機硫、硫化鐵硫（黃鐵礦FeS2)稱為可燃硫，硫酸鹽硫不可燃并入到灰分，稱為固定硫。危害：①使單位質(zhì)量燃料發(fā)熱量降低，著火推遲；②熔融灰吸熱，燃燒溫度降低，難以燃盡，排渣熱損失和機械未完全燃燒熱損失增加；③積灰、結(jié)渣，磨損的根源；④增加制粉系統(tǒng)能耗；⑤污染環(huán)境?；曳帧豢扇嘉镔|(zhì)，為有害成分。水分—有害元素危害：

①降低發(fā)熱量，著火推遲；

②燃燒溫度降低，增加不完全燃燒熱損失和排煙損失，鍋爐效率降低；

③加劇受熱面腐蝕和堵灰；

④浪費了運輸能力，增加了經(jīng)濟負擔在自然干燥條件下失去的水分部分稱為外部水分（或表面水分），而剩余部分稱為內(nèi)部水分（或固有水分），兩部分之和稱為全水分（也就是收到基水分）。一種雜質(zhì)（O），兩種有利元素（C、H），三種可燃元素（C、H、S），四種有害元素（S、N、A、M）；3、工業(yè)分析煤水分揮發(fā)分固定碳灰分焦碳（1）工業(yè)分析成分外部水分和內(nèi)部水分之和稱為全水分。煤在失去水分和揮發(fā)分后剩余部分即為焦碳，它包括固定碳和灰分。揮發(fā)分是煤有機分解后的氣體物質(zhì)，由可燃氣體：（碳氫化合物、氫、一氧化碳、硫化氫等組成。）不可燃氣體：（少量的氧、二氧化碳、氮）組成。揮發(fā)分含量是煤的分類的主要依據(jù)。（2）工業(yè)分析過程水分（部水分和內(nèi)部水分）將失去水分的煤樣，在（900±10℃）的溫度下，隔絕空氣加熱7min，冷卻至室溫稱重，失去的重量為揮發(fā)分。全水分測定：將1g原煤樣置于105℃～110℃（褐煤溫度應(yīng)為145℃）的干燥箱內(nèi)2h，使之干燥至恒重，所失去的重量。②揮發(fā)分揮發(fā)分越高，著火越容易，低負荷燃燒的穩(wěn)定性越好；揮發(fā)分高的煤著火溫度低，更容易自燃；煤粉也可以磨制的粗些，磨煤電耗也越?。粨]發(fā)分含量高，洗出后留下的孔隙更多、更大，大大增加了燃料的表面積，加速了燃燒和氧氣的擴散，也有利于燃料的燃盡，提高了鍋爐效率。揮發(fā)分對鍋爐的影響：將焦炭放在箱形電爐中，在（815±10℃）的溫度下灼燒2h，失去重量為固定碳，剩余部分為灰分。隨著煤的碳化程度的不同，揮發(fā)分的析出溫度不相同，揮發(fā)分的成分及含量也不同。③固定碳（FC）和灰分原煤失去水分和揮發(fā)分之后，剩余為焦炭。四、煤的成分分析基準及其換算（一）定義：根據(jù)煤存在的條件和根據(jù)需要而規(guī)定的“成分組合”稱為分析基準。收到基空氣干燥基干燥基干燥無灰基1、收到基（原應(yīng)用基）以收到狀態(tài)的煤為基準計算煤中全部成分的組合稱為收到基，其中包括全部水分。收到基用下角標ar

(asreceive)表示。Car+Har+Oar+Nar+Sar

+Aar+Mar=100%FCar

+Var

+Aar+Mar=100%

固定碳揮發(fā)分☆收到基一般用于鍋爐熱力計算2、空氣干燥基（原分析基）空氣干燥基以下角標用ad(airdry)表示。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%FCad+Vad+Aad+Mad=100%☆空氣干燥基一般用于煤實驗分析；煤樣在實驗室規(guī)定的溫度下自然干燥失去外部水分后，其余的成分組合便是空氣干燥基。3、干燥基☆

由于已不受水分的影響，灰分含量百分數(shù)相比較穩(wěn)定，可用于比較兩種煤的含灰量。Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%FCd+Vd+Ad=100%以無水狀態(tài)煤為基準。以下角標用d(dry)表示。Cdaf

+Hdaf

+Odaf

+Ndaf

+Sdaf

=100%

FCdaf

+Vdaf

=100%

4、干燥無灰基以假想無水、無灰狀態(tài)的煤為基準。以下角標用daf

(dryashfree)表示。☆由于不受水分、灰分影響，常用于比較兩種煤中的固有成分碳、氫、氧、氮、硫成分含量的多少?！?/p>

Vdaf一般作為煤分類的主要依據(jù)。元素分析成分和工業(yè)分析成分的關(guān)系

收到基空氣干燥基干燥基干燥無灰基水分揮發(fā)分固定碳灰分焦炭MfMadSrNOHSlyA

CChfCgd（二）煤成分基準間的換算未知成分X=換算系數(shù)K×已知成分X0例:

1、不同基準之間的換算公式所求

X

已知X0收到基空氣干燥基干燥基干燥無灰基收到基1空氣干燥基1干燥基1干燥無灰基1表2-1煤的成分基準換算系數(shù)2、表面水分換算：3、基準換算的方法：方法一任意兩種不同基準下的同類成分的比值都相等；分比定理方法二可利用某種基準含量不變?yōu)橐罁?jù)，進行換算1、煤的發(fā)熱量高位發(fā)熱量低位發(fā)熱量當發(fā)熱量中包括煤燃燒后所產(chǎn)生的水蒸汽凝結(jié)放出的汽化潛熱時，稱為高位發(fā)熱量，用Qgr表示。當發(fā)熱量中不包括水蒸汽凝結(jié)放出的汽化潛熱時，稱為低位發(fā)熱量，用Qnet表示。我國鍋爐設(shè)計一般采用低位發(fā)熱量。二、煤的主要特性（一）煤的發(fā)熱量：煤的發(fā)熱量是指單位質(zhì)量的煤在完全燃燒時放出的全部熱量。若煤中不含水分，發(fā)熱量就沒有高位低位之分嗎？低位發(fā)熱量如何進行換算呢？高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量之間的換算關(guān)系2、發(fā)熱量的測量：測量原理：取1g的煤樣放在氧彈5中，氧彈中充滿氧氣后點火燃燒，測得的單位質(zhì)量的煤放出的熱量即彈筒發(fā)熱量。測量設(shè)備：氧彈式量熱儀彈筒發(fā)熱量高于煤的高位發(fā)熱量？由于S和N在過剩氧的作用下生成的SO3和NOX與氧彈中的水形成硫酸和硝酸，而生成酸的反應(yīng)會放出熱量。計算公式：其中：折算水分(%)折算灰分(%)

折算硫分(%)3、煤的折算成分：定義：對應(yīng)于每4190KJ/kg（1000kcal/kg）收到基低位發(fā)熱量的…問題？假如兩種同型號機組用煤，其中一種燃料的Aar=27.4%，另一種Aar=25.8%，相同負荷時哪種燃料帶入爐內(nèi)的灰分大？根據(jù)折算成分，煤的分類：當煤中的Mar,zs＞8%時稱為高水分煤；當Aar,zs＞4%時稱為高灰分煤；當Sar,zs＞0.2%時，稱為高硫分煤。當Sar,zs＜0.1%時，稱為低硫分煤。4、標準煤目的：為了對燃用不同煤種的鍋爐機組或電廠進行燃料消耗分析。定義：收到基低位發(fā)熱量為29310KJ/kg（7000Kcal/kg）的煤為標準煤。實際燃料消耗量折合成標準煤耗量。問題？假如兩種同型號機組，其中一臺機組的標準煤耗率為：330g/KW·h，另一臺標準煤耗率為：338g/KW·h，哪臺機組的經(jīng)濟性好？標準煤耗率：Pel:發(fā)電機功率，KW·h（二）煤灰的熔融性1、定義：煤灰的熔融性也稱灰熔點，是煤灰由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化的特性。2、測量灰熔融性的意義：判別鍋爐運行中是否會結(jié)渣。選擇排渣方式；4、灰分特征溫度的測定方法：角錐法和柱體法。國內(nèi)采用角錐法。3、特點：煤灰不是單晶體，是由各種礦物質(zhì)成分組成的混合物，它沒有固定的由固相轉(zhuǎn)為液相的熔融溫度，煤灰組分決定了煤灰的熔融性。一般采用特征溫度來表示煤灰的熔融性?！裉匦詼囟龋鹤冃螠囟菵T軟化溫度ST流動溫度FT（1）角錐法測量方法：將煤灰制作成底邊長為7mm的等邊三角形，高為20mm的角錐。將錐體放入半還原性氣體的灰熔點測定儀中，以規(guī)定的速度升溫，觀測灰錐在熔融過程中的三個特征溫度，來標示煤灰的熔融特性。（2）熔融性的三個特性溫度：DT（t1）ST（t2）FT（t3）ST—軟化溫度，灰錐尖端彎曲到托板上或整個灰錐變成半球形時對應(yīng)的溫度；DT—變形溫度，灰錐頂端開始變圓或彎曲時的溫度；FT—流動溫度，錐體熔化成液體并在托板上流動（厚度在1.5mm以下）時對應(yīng)的溫度；ST<1200℃煤灰稱為易熔灰。ST>1400℃煤灰稱為難熔灰。宜采用固態(tài)排渣。ST-DT>200℃時，說明灰渣的液態(tài)與固態(tài)共存的時間長。稱為長渣。ST-DT<100℃時，說明灰渣的液態(tài)與固態(tài)共存的時間短。稱為短渣。對固態(tài)排渣，為減輕爐內(nèi)結(jié)渣，應(yīng)燃用具有短渣性質(zhì)的煤。為避免爐膛出口受熱面結(jié)渣，應(yīng)使爐膛出口煙溫比DT低50～100℃。（3）影響灰熔性的因素：①煤灰的化學組成：酸性氧化物：SiO2、Al2O3和TiO2等，堿性氧化物：CaO、MgO、Na2O和K2O等而熔點較低的堿性氧化物增多則會使灰熔點降低。特殊氧化物：Fe2O3煤灰中熔點高的酸性氧化物增加會使灰熔點提高；②周圍氣體介質(zhì)的性質(zhì)當爐內(nèi)處于氧化性氣氛時，灰中鐵呈氧化狀態(tài)（Fe2O3），熔點較高。在還原性和半還原性氣氛中，F(xiàn)e2O3會還原成FeO，并可能與其它氧化物形成共熔體，灰熔點隨含鐵量的增加將迅速下降。

因此，介質(zhì)氣氛不同，會使灰熔點變化200~300℃。鍋爐運行中應(yīng)盡量保證火焰充滿度，避免出現(xiàn)還原性燃燒氣氛。③灰的含量灰分的含量越多，成分越復雜，越易產(chǎn)生共晶體等物質(zhì)，導致灰熔點下降。1、煤的可磨性系數(shù)概念：由于煤的機械性質(zhì)不同，有的煤較難破碎，有的卻容易破碎，煤被磨成一定細度煤粉的難易程度稱為煤的可磨性。一般用可磨性系數(shù)來表示煤的可磨性。1）全蘇熱工所可磨性系數(shù)的測定方法：（三）煤的可磨性系數(shù)和磨損指數(shù)將空氣干燥后，將規(guī)定的粒度組成的煤樣放在標準的瓷制鋼球磨煤機中，磨制15min后取出煤樣，然后測定其煤粉細度，而標準煤樣同樣條件下煤粉細度為則得到實驗煤樣的可磨性系數(shù)可磨性系數(shù)：在風干狀態(tài)下將質(zhì)量相等的標準煤和試驗煤由相同的粒度磨制成相同的細度時，消耗的能量之比：2）哈氏可磨性系數(shù)的測定方法為：將空氣干燥后，粒度為0.63~1.25mm的50g煤樣放入哈氏可磨性試驗機中。在鋼球上施加284N的總作用力，驅(qū)動電機進行研磨，旋轉(zhuǎn)60轉(zhuǎn)后，將磨制好的煤粉放入孔徑74μm（200目）的篩子上進行篩分。測定公式：目前國內(nèi)采用哈德格羅夫（Hardgrove）法測定的哈氏可磨性系數(shù)，即：式中：——為通過孔徑為74μm的篩子的煤粉量占總量的百分數(shù)。2、煤的磨損指數(shù)概念：煤在碾磨的過程中，煤對碾磨設(shè)備的研磨部件磨損的強烈程度，稱為煤的磨損性。煤的磨損性用磨損性指數(shù)表示。我國目前采用的是沖刷磨損指數(shù)。（沖刷實驗條件下的）磨損指數(shù)定義：某種煤每分鐘對純鐵的磨損量與相同條件下標準煤每分鐘對純鐵的磨損量之比。這里的標準煤指的是每分鐘能使純鐵磨損10mg的煤。若在τ（min）時間內(nèi)，某種煤對純鐵的磨損量為m（kg），則：計算公式：煤的沖刷磨損指數(shù)Ke

<1.0=1.0~2.0=2.0~3.5=3.5~5.0≥5.0磨損性輕微不強較強很強極強表4-4煤的磨損性和沖刷磨損指數(shù)的關(guān)系1、我國煤的分類我國煤的分類方法是采用煤的干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf作為分類指標進行劃分的：

無煙煤：

Vdaf

≤10%

貧煤：為10%<Vdaf<20%

煙煤：為20%≤Vdaf≤40%

褐煤：Vdaf>40%三、發(fā)電廠煤的分類更為詳細的分類方法：VAMST及Q，見表2-5無煙煤：但由于揮發(fā)分含量較低，難以點燃，燃燒特性差。無煙煤是煤化程度最深的煤，它有明亮的黑色光澤，硬度高不易研磨。無煙煤含碳量很高，雜質(zhì)少，發(fā)熱量較高，大致為21000-25000KJ/kg。無煙煤不宜結(jié)焦煙煤：煙煤具有中等的煤化程度，揮發(fā)分含量較高。

煙煤水分和灰分含量較少，煙煤含氫較高，發(fā)熱量也較高。有些煙煤發(fā)熱量甚至超過無煙煤。煙煤具有弱結(jié)焦性。煙煤燃點低，容易著火和燃盡。褐煤：褐煤在空氣中存放極易風化，容易發(fā)生自燃。外觀呈褐色，少數(shù)為黑褐色甚至黑色，揮發(fā)分含量較高，有利于著火。但其灰分和水分較高，發(fā)熱量較低，一般小于16750KJ/kg。含水分較高的年輕褐煤則燃燒性能較差，而且灰熔點也較低，屬于易結(jié)焦煤。貧煤：揮發(fā)量含量稍高于無煙煤，其著火、燃盡特性優(yōu)于無煙煤，但仍屬于燃燒特性較差的煤種。表2-4無煙煤的分類類別符號分類指標Vdaf（%）Hdaf（%）無煙煤1號WY10-3.50-2.0無煙煤2號WY2＞3.5-6.5＞2.0-3.0無煙煤3號WY3＞6.5-10.0＞3.0表2-5煙煤分類類別符號分類指標Vdaf（%）粘結(jié)指數(shù)G膠質(zhì)層最大厚度Y（mm）奧亞膨脹體b（%）透光率PM（%）貧煤貧瘦煤瘦煤焦煤肥煤1/3焦煤氣肥煤氣煤1/2中粘煤弱粘煤不粘煤長焰煤PMPSSMJMFM1/3JMQFQM1/2ZMRNBNCY＞10.0-20.0＞10.0-20.0＞10.0-20.0＞20.0-28.0＞10.0-28.0＞10.0-37.0＞28.0-37.0＞37.0＞28.0-37.0＞37.0＞20.0-37.0＞20.0-37.0＞20.0-37.0＞37.0≤5＞5-20＞20-65＞50-65＞65(＞85)＞65(＞85)＞50-65＞35＞30-505-30≤5≤35≤25.0＞25.0≤25.0＞25.0≤25.0(≤150)(≤220)(≤220)(≤220)＞50褐煤除用揮發(fā)分分類外,還用透光率PM和含最高內(nèi)在水分的無灰高位發(fā)熱量Q′gr作為區(qū)分褐煤和煙煤的指標所示。

類別

符號分類指標透光率PM（%）Q′gr（KJ/kg）褐煤1號HM10-30褐煤2號HM2

＞30-50≤24000表2-6褐煤分類表2-7發(fā)電煤粉鍋爐用煤質(zhì)量標準（GB7562-87）分類指標煤種名稱等級代號主分類指標界限值輔助分類指標界限值揮發(fā)分①Vdaf

（低揮發(fā)分無煙煤）無煙煤貧煤中揮發(fā)分煙煤中高揮發(fā)分煙煤高揮發(fā)分煙褐煤

1級2級3級4級5級（V0）V1V2V3V4V5

Vdaf≤6.5%6.5%＜Vdaf≤9%9%＜Vdaf≤19%19%＜Vdaf≤27%27%＜Vdaf≤40%Vdaf＞40%Qnet,ar＞23.0MJ/kg①Q(mào)net,ar＞21.0MJ/kgQnet,ar＞18.5MJ/kgQnet,ar＞16.5MJ/kgQnet,ar＞15.5MJ/kgQnet,ar＞11.5MJ/kg灰分Ad

?；曳置褐谢曳置焊呋曳置海ǔ呋曳置海?級2級3級

A1A2A3（A4）Ad≤24%24%＜Ad≤24%34%＜Ad≤46%Ad＞46%Vdaf≤40%

水分Mf

常水分煤高水分煤1級2級

M1M2

Mf≤8%8%＜Mf≤12%Vdaf＞40%水分Mt

常水分高揮發(fā)分煤高水分高揮發(fā)分煤（超高水分褐煤）1級2級M1M2（M3）Mt≤22%22%＜Mt≤40%Mt＞40%硫分St，d

低硫煤中高硫煤（特高硫煤）

1級2級

S1S2（S3）St,d≤1%1%＜St,d≤3%St,d＞3%灰熔融性ST不易結(jié)渣煤1級

ST1ST＞1350℃Qnet,ar＞12.5MJ/kgST不限Qnet,ar≤12.5MJ/kg（易結(jié)渣煤）

（ST2）ST≤1350℃Qnet,ar＞12.5MJ/kg四、液體燃料和氣體燃料輕柴油則作為鍋爐點火用油。（一）液體燃料鍋爐的液體燃料主要是指常壓重油、減壓重油和輕柴油。在我國，燃料油基本是減壓重油，且一般作為鍋爐啟動及低負荷運行時的輔助性燃料。其中Car=81％-87％，Har=11％-14％，Oar＋Nar＜1％，Sar＜3％，Mar

＜4％，

Aar＜3％，機械雜質(zhì)含量＜2.5％，Qar，net＝37.7×103－44.0×103KJ/Kg。重油的成分組成幾乎和煤一樣：C、H、O、N、S、A、M和雜質(zhì)。為保證重油輸送和油噴嘴的霧化質(zhì)量，重油必須加熱，油溫應(yīng)在100℃以上。重油的主要特性指標：黏度、閃點、燃點、凝固點、硫分、水分、灰分和機械雜質(zhì)。1、黏度黏度是表征液體流動性能的指標。黏度越小，流動性能越好。燃點：是油氣和空氣的混合物遇明火能著火燃燒并持續(xù)5s以上的最低油溫。2、閃點及燃點燃油的閃點：油溫升高時產(chǎn)生的油氣和空氣的混合物與明火接觸而發(fā)生短促閃光時的油溫。閃點及燃點是鍋爐燃油防火的重要指標。凝固點：表征燃油喪失流動性能的溫度。燃油含硫量高，會對鍋爐低溫受熱面產(chǎn)生腐蝕。一般當Sar＞0.3％時，就應(yīng)注意低溫腐蝕問題。3、凝固點凝固點高低與燃油中石蠟的含量有關(guān)，石蠟含量高，凝固點就高。4、硫分及其它有害成分對鍋爐的安全工作有一定的危害。水分－燃燒不穩(wěn)?；曳郑瓑A性物質(zhì)熔點低導致受熱面的高溫積灰和腐蝕。天然氣體燃料（CH4、CnHm等)，人工氣體燃料（CO、CH4、H2等。5、水分、灰分和機械雜質(zhì)：（二）氣體燃料煤的燃燒特性

一、煤的熱分解機理當煤粒被加熱到一定溫度后，即進入熱分解階段，放出揮發(fā)分并形成焦碳。煤在熱分解時放出揮發(fā)分的重量和成分與熱分解的條件有關(guān)，即與加熱溫升速度、最終溫度和在此溫度下的持續(xù)時間有關(guān)。煤的結(jié)構(gòu)既復雜而且又極不穩(wěn)定，在熱分解過程中的分解方式、熱解產(chǎn)物的數(shù)量及性質(zhì)均受外界因素的影響。如升溫速度、加熱溫度、加熱時間、周圍氣體的壓力、成分和反應(yīng)器的形式、煤的顆粒尺寸和流體動力條件等。當加熱時溫升速度大于1×104℃/s時，稱為快速熱分解；當加熱時溫升速度小于2℃/s時稱為慢速熱分解；溫升速度介于兩者之間的為中速熱分解。失重率：將單位時間內(nèi)試樣損失的質(zhì)量，用符號dW/dτ表示。記錄失重率隨溫度的變化曲線，稱為燃燒失重曲線或揮發(fā)分熱解失重曲線。通過熱重分析法測定的煤的微分熱重曲線DTG也稱為燃燒分布曲線，它表示煤樣失重率（燃燒速度）隨溫度變化的規(guī)律，是對煤的著火、燃燒性能進行綜合判別的依據(jù)。二、煤的熱重分析圖2—4為幾種煤的燃燒分布曲線。圖中曲線從左到右的第一小峰B是水分析出峰；第二峰D是燃燒峰。燃燒峰所圍的面積對應(yīng)于煤的可燃質(zhì)份額。當峰值偏向低溫區(qū)而且峰值較高，說明煤的反應(yīng)能力強，并容易著火燃燒。燃燒峰的后段越陡燃盡性能越好。不同的煤種當燃燒分布曲線相似時，它們在鍋爐中燃燒時的情況也基本相似。

燃燒概念:燃料的燃燒是指燃料中的可燃元素與氧氣在高溫條件下進行的強烈化學反應(yīng)過程。當燃燒產(chǎn)物中不含可燃物質(zhì)時稱為完全燃燒，否則稱為不完全燃燒。目的:燃料燃燒計算主要是計算燃料燃燒所需空氣量、燃燒生成的煙氣量和煙氣的熱焓等。第二節(jié)燃料燃燒計算燃燒計算幾點假定:1）空氣和煙氣的所有組成成分，包括水蒸氣都是理想氣體。即：每一千摩爾氣體在標準狀態(tài)下的容積是22.41Nm3；2）所有氣體容積的計算單位都是標準狀態(tài)下的體積單位。即以0℃一標準大氣壓（0.1013Mpa）狀態(tài)下的立方米為單位Nm3。煤的可燃成分包括：碳（C）、氫（H）、硫（S）一、燃燒過程的化學反應(yīng)1.碳的燃燒：C+O2→CO2+407000kJ/kmol12.1kgC+22.41Nm3O2→22.41Nm3CO2

完全燃燒（反應(yīng)方程式）1kgC+1.866Nm3O2→1.866Nm3CO21Kg收到基燃料中含有Car/100Kg。因而1Kg燃料中C完全燃燒時需要1.866Car/100Nm32C+O2→2CO+123100kJ/kmol（C）即：1kgC+0.5×1.866Nm3O2→1.866Nm3CO即：每1kg的C不完全燃燒需要0.5×1.866Nm3的O2并產(chǎn)生1.866Nm3的CO。不完全燃燒：（反應(yīng)方程式）1Kg收到基燃料中含有Car/100Kg。1Kg燃料中C不完全燃燒時需要0.5×1.866Car/100Nm32×12.1kgC+22.41Nm3O2→2×22.41Nm3CO22H2+O2→2H2O+241200kJ/kmol（H2）即：1kgH2+5.56Nm3O2→11.1Nm3H2O2.氫的燃燒:（反應(yīng)方程式）1Kg收到基燃料中含有Har/100Kg。1Kg燃料中H完全燃燒時需要5.56Har/100Nm34.032kgH+22.41Nm3O2→2×22.41Nm3H2O即：每1kg的H燃燒需要5.56Nm3的O2并產(chǎn)生

11.1Nm3的H2O。3、硫的燃燒：

（反應(yīng)方程式）S+O2→SO2+334900kJ/kmol（S） 即：1kgS+0.7Nm3O2→0.7Nm3SO2即：每1kg的S燃燒需要0.7Nm3的O2并產(chǎn)生0.7Nm3的SO2。1Kg收到基燃料中含有Sar/100Kg。1Kg燃料中S完全燃燒時需要0.7Sar/100Nm332kgS+22.41Nm3O2→22.41Nm3SO21．理論空氣量概念：

1kg（或1Nm3）燃料完全燃燒時而又無過剩氧存在時所需的空氣量稱為理論空氣量，其代表符號為V0。也可以說成:1kg（或1Nm3）燃料完全燃燒所需的最低空氣量。二、燃燒所需的空氣量求理論空氣量的一般過程：1kg收到基燃料中C、H、S的量C、H、S完全燃燒所需的O2量1kg燃料完全燃燒真正需由空氣提供的O2量1kg燃料燃燒所需的理論氧氣量理論空氣量：考慮空氣中氧的容積成分為21%計算層燃爐燒煤塊，流化床爐燒煤粒，而煤粉爐燒煤粉，假如同一種燃料選擇不同燃燒方式，完全燃燒，哪一個所需理論空氣量大呢？※上式有三點說明：1）V0是不含水蒸汽的干空氣；2）V0只決定于燃料的成分，當燃料一定時V0即為常數(shù)；3）V0與燃燒方式無關(guān)2．實際空氣量和過量空氣系數(shù)在鍋爐的實際運行中，為使燃料燃盡，實際供給的空氣量總是要大于理論空氣量，超過的部分稱為過量空氣量。稱為過量空氣系數(shù)（用于煙氣量計算，用于空氣量計算）。實際空氣量Vk與理論空氣量V0之比，即：太小，燃燒不完全；太大，增加排煙熱損失鍋爐過量空氣系數(shù)α，一般是指爐膛出口處的過量空氣系數(shù)。對于固態(tài)排渣煤粉爐：當燃用無煙煤、貧煤和劣質(zhì)煙煤時約為1.20～

1.25，當燃用煙煤和褐煤時約為1.15～1.20。顯然，1kg燃料完全燃燒時需要的實際空氣量Vk為：過量空氣量ΔVg等于：對于負壓運行電站煤粉鍋爐，在各煙道所監(jiān)測的過量空氣系數(shù)是否相同？3．漏風系數(shù)和空氣平衡對于負壓運行的鍋爐，外界冷空氣會通過鍋爐的不嚴密處漏入爐膛以及其后的煙道中，致使煙氣中的過量空氣增加。相對于1kg燃料而言，漏入的空氣量ΔV與理論空氣量V0之比稱為漏風系數(shù)，以Δ表示，即：煙道內(nèi)的過量空氣系數(shù)：式中ΣΔα—爐膛出口與計算煙道截面間，各段煙道漏風系數(shù)的總和。漏風使煙道內(nèi)的過量空氣系數(shù)沿煙氣流程是逐漸增大的。漏風點越接近爐膛，對鍋爐效率影響越大。從爐膛出口開始，煙道內(nèi)任意截面處的過量空氣系數(shù)為：空氣預熱器中的過量空氣系數(shù)：空氣預熱器中，空氣側(cè)壓力比煙氣側(cè)高，所以會有部分空氣漏入煙氣側(cè)，該級的漏風系數(shù)△ky要高些。式中：β′Ky、β″Ky分別為空氣預熱器進口和出口的過量空氣系數(shù)。在空氣預熱器中：考慮到爐膛及制粉系統(tǒng)的漏風，β″Ky與α″1之間關(guān)系為:設(shè)制粉系統(tǒng)為負壓式中:Δαl——爐膛漏風系數(shù)Δαzf——制粉系統(tǒng)漏風系統(tǒng)例：某鍋爐尾部受熱面采用雙級布置如圖示，負壓制粉系統(tǒng)。假定Ⅰ、Ⅱ級空氣預熱器、爐膛和制粉系統(tǒng)（負壓）的漏風系數(shù)以及爐膛出口過量空氣系數(shù)均已知。試寫出第Ⅰ級空氣預熱器入口處的過量空氣系數(shù)

。高溫空氣預熱器低溫空氣預熱器制粉系統(tǒng)送風機高溫省煤器低溫省煤器爐膛出口1、理論煙氣容積當供以α=1（理論空氣量）的空氣，且1kg燃料完全燃燒時，生成的煙氣容積稱為理論煙氣容積。用符號Vy0表示，三、燃燒產(chǎn)生的煙氣容積計算理論煙氣的組成成分為：CO2、SO2、N2、H2O（1）理論煙氣的組成成分其相應(yīng)的體積分別記為：各組成成分體積均可根據(jù)燃燒反應(yīng)求出2、理論煙氣量的計算理論煙氣量：理論干煙氣量VVVVVOHNSOCOy0002222+++=（1）二氧化碳和二氧化硫的體積VCO2、VSO2根據(jù)C、S的燃燒反應(yīng)可求出：（2）理論氮氣體積（V0N2）燃料中的氮所占體積理論空氣量中的氮所占的體積則理論氮氣容積：由兩部分組成：（3）理論水蒸汽體積（V0H2O）

四部分組成：燃料中的氫完全燃燒生成的水蒸汽體積：燃料中的水汽化生成的水蒸汽體積：理論空氣量帶入的水蒸汽體積：采用蒸汽霧化等設(shè)備帶入的水蒸汽體積：（1）燃料中氫完全燃燒產(chǎn)生的水蒸汽體積：（2）燃料中水分蒸發(fā)形成的水蒸汽體積：（3）隨同理論空氣量V0帶入的水蒸汽（4）蒸汽霧化燃油帶入的水蒸汽體積理論水蒸汽量：理論煙氣量：實際煙氣的組成成分為：從成分上看比理論煙氣量多了一項自由氧O2。從煙氣的總量上看，多了過量空氣，以及隨其帶入的水蒸汽。其中：四、完全燃燒時的實際煙氣量其相應(yīng)的體積分別記為：CO2、SO2、N2、O2、H2O2、

完全燃燒時實際煙氣量的計算完全燃燒時煙氣體積：根據(jù)前面所講述的內(nèi)容總結(jié)出實際煙氣中各組成部分的體積表達式：問題？實際煙氣量：五、不完全燃燒時的實際煙氣量1、不完全燃燒煙氣的成分CO2、SO2、N2、O2、H2、CO、CmHn其中H2、CmHn數(shù)量很少一般在工程計算可以忽略。因此燃料不完全燃燒時的煙氣量：其中：與完全燃燒時完全相同，需要重新計算的量。2、二氧化碳與一氧化碳的體積完全燃燒和不完全燃燒生成的CO和CO2的體積VCO、VCO2為:可見，如果不完全燃燒產(chǎn)物只有CO，那么不論燃燒是否完全，煙氣中碳的燃燒產(chǎn)物的總?cè)莘e是不變的。3、不完全燃燒時煙氣中氧的體積不完全燃燒時，煙氣中氧的體積等于過量空氣中氧的體積與不完全燃燒少消耗的氧的體積之和，即：4、不完全燃燒干煙氣的容積成分

不完全燃燒時

CO2、SO2、N2、O2、CO則：CO2+SO2+N2+O2+CO=100%其中：計算公式：第三節(jié)、煙氣分析方法1、煙氣分析目的：（1）監(jiān)測爐內(nèi)的燃燒狀況。（2）了解燃燒的不完全程度（即q3大?。?。（3）燃燒的條件（即爐膛出口的過量空氣系數(shù)大?。?。（4）了解漏風情況。一、煙氣分析

化學吸收法，它是將一定容積的煙氣試樣順序和某些化學吸收劑相接觸，對煙氣的各組成氣體逐一進行選擇性吸收，每次減少的容積即是被測成分在煙氣中所占的容積。3、奧氏煙氣分析儀測量方法：2、煙氣分析方法化學吸收法、電氣測量法、紅外吸收法及色譜分析法吸收劑：第一個吸收瓶放氫氧化鉀（KOH）溶液，吸收RO2；第二個吸收瓶放焦性沒食子酸C6H3(OH)3的堿性溶液，吸收O2（同時也吸收RO2）；第三個吸收瓶放氯化亞銅氨溶液Cu(NH3)2Cl，吸收CO（同時也吸收O2）?！⒁猓河捎诤髢善康奈談┯须p重吸收功能，故操作時必須按1、2、3瓶的次序依次進行，不可顛倒。測量步驟：煙氣U形管過濾器除去灰和雜質(zhì)取出100ml煙氣吸收瓶1吸收瓶2吸收瓶3測量出RO2測量出O2測量出CO剩余的N21、奧氏氣體分析儀測得的是干煙氣的組成成分：測定時飽和煙氣中水蒸汽比例是一定的，某種氣體成分析出時，水蒸汽也成比例析出。2、煙氣分析順序不能顛倒：主要由于后兩個吸收瓶都具有雙重吸收功能，即：焦性沒食子酸的堿性溶液，即吸收O2同時也吸收RO2；氯化亞銅氨溶液，即吸收CO同時也吸收O2，所以順序不能顛倒?！鶐c說明：3、由于CO的含量太少，同時試劑易分解，一般采用計算方法?！鶐c說明：4、不適用在線監(jiān)測：因為奧氏分析儀測量氣體成分需要時間較長（大約2小時）。二、運行時煙氣容積和CO含量的計算不完全燃燒時煙氣中氧的體積（一）根據(jù)煙氣分析結(jié)果計算煙氣容積※不完全燃燒反應(yīng)方程式其中：系數(shù)β稱為燃料的特性系數(shù)。它只取決于燃料中C、H、O、N、S，而與M和A無關(guān)。