1、1第二章第二章 燃料燃料n第一節 燃料的種類燃料的種類n第二節第二節 煤的化學成分與性質煤的化學成分與性質2燃料的定義n在經濟上和技術上適合于產生熱量的材料為燃料。核能燃料可控核裂變與和聚變有機燃料以各種形式在自然界存在的碳氫化合物燃料總類3 有機燃料的物理狀態分為： 固體燃料、液體燃料和氣體燃料液體燃料石油及其制品輕油、柴油、重油煤氣城市煤氣、高爐煤氣、焦爐煤氣油頁巖鍋爐燃料氣體燃料固體燃料煤無煙煤、貧煤、煙煤、褐煤、泥煤等木材，生物質沼氣天然氣、液化石油氣4第二章第二章 燃料燃料n第一節 燃料的種類燃料的種類n第二節第二節 煤的化學成分與性質煤的化學成分與性質5一、煤的組成特點n可燃成分和

2、不可燃成分組成的復雜組合物，結構非常復雜。n各組成元素并不單獨游離存在，而是以復雜的化合物存在，成分十分不均勻。6二、煤的化學成分煤的化學成分n煤的化學分析（元素分析）成分分為：nC，H，O，N，S，A(ash)，M(moisture)可燃成分可燃成分C，H，部分，部分S，N不可燃成分不可燃成分水分，惰性氣體，各種礦物質水分，惰性氣體，各種礦物質7碳 Cn最主要的可燃質，煤是富含碳的燃料，n燃燒產物主要是CO2，n碳含量取決于碳富集程度，炭化及年齡。n碳的發熱量：7800kcal/kg，4.182系數n一般含量：30%70%，n關于熱量單位：kcal（工程）, kJ（國際）, BTU（英制）8

3、氫 Hn發熱量很高，達28600kcal/kg，極易燃燒，n煤中含量很少，僅為2%5%，n液體燃料中可達到14%，n天然氣中最多。9硫 S 部分S屬于可燃質， 發熱量僅2160kcal/kg， 對鍋爐設備及環境的危害很大， 硫的含量0.25%，甚至更高，超過1%，既為高硫煤。10在煤中硫以三種狀態存在：有機硫有機硫硫化鐵硫化鐵全硫全硫硫酸鹽硫酸鹽不燃燒，含量很少，并入灰分不燃燒，含量很少，并入灰分可燃硫（揮發硫），燃燒生成可燃硫（揮發硫），燃燒生成SO2，11氧 O1.氧不可燃，且不助燃，氧不以游離狀態存在于煤中，與煤中的氫和碳組成化合物，占據部分可燃質，使煤發熱量降低。2.氧的含量115%，

4、木柴中的氧含量達到20%25%。12氮 Nn氮是一種不利的元素，在高溫環境下，與氧形成氮氧化物，對環境危害極大。n煤中氮的含量1%。13灰分A煤中不可燃礦物雜質，成分十分復雜，大多數煤的灰分含量7%40%。灰分灰分內在灰分內在灰分外在灰分外在灰分產生于開采、運輸、貯藏過程中產生于開采、運輸、貯藏過程中一次灰分一次灰分成煤前植物中含有的礦物質，均勻分布在可燃質中成煤前植物中含有的礦物質，均勻分布在可燃質中二次灰分二次灰分在煤形成過程中，外界帶入的雜質，呈粒狀分布在煤形成過程中，外界帶入的雜質，呈粒狀分布14水分Mn含量一般在130%，多在10%左右。內在水分內在水分也稱為吸附水分或風干水分，即煤

5、經過風干后的水分也稱為吸附水分或風干水分，即煤經過風干后的水分外在水分外在水分經過風干后可以脫除掉的那部分水分，受運輸，貯存條經過風干后可以脫除掉的那部分水分，受運輸，貯存條件等影響，變化很大。件等影響，變化很大。水分水分15三、煤成分的表示方法及其換算煤成分的表示方法及其換算n用各個成分的質量百分數來表示;n水分和灰分所占質量較大，且隨外界條件有較大的波動;n采用四種不同的“基”準的質量成分表示:n1.收到基ar；n2.空氣干燥基ad；n3.干燥基d；n4.干燥無灰基daf.16收到基（下標符號為ar）n表示燃料中全部成分的質量百分數總和n是鍋爐燃料燃燒計算的原始依據。 Car+Har+Oa

6、r+Nar+Sar+Aar+Mar=100%17空氣干燥基（下標符號為ad）n表示在不含外在水分的條件下，燃料各組成成分的質量百分數總和，n是實驗室煤質分析所用煤樣的成分組成。 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%18干燥基（下標符號為d）n表示在不含水分的條件下干燥燃料各組成成分的質量百分數總和n干基中各成分不受水分變化的影響 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%19干燥無灰基（下標符號為daf）n表示在不含水分和灰分的條件下，干燥無灰燃料各組成成分的質量百分數總和，n干燥無灰基中只包含燃料的可燃成分，各成分不受水分和灰分變化的影響，n煤炭交易。 Cdaf

7、+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%20煤質分析結果（基準）的表示方法： 序號 基準 定義 符號（小標） 備注 1 收到基 以收到狀態的煤為基準 Ar 設計時可將此作為應用狀態對待 2 空氣干燥基 與空氣濕度達到平衡狀態的煤為基準 Ad 3 干燥基 以假想無水狀態的煤為基準 d 同義詞可為干基 4 干燥無灰基 以假想無水、 無灰狀態的煤為基準 daf 以往概念的可燃基，已經禁用 5 干燥無礦物質基 以假想無水、 無礦物質狀態的煤為基準 dmmf 6 恒濕無礦物質基 以假想含最高水分、 無礦物質狀態的煤為基準 mmf 2122各種基的換算（略）各種基的換算（略）n查表，查圖，查手冊

8、。n作業：編制計算程序，完成換算。2324四、煤的發熱量煤的發熱量n兩種發熱量的定義：n1高位發熱量Qgrn1kg煤完全燃燒時放出的全部熱量，包括煙氣中水蒸汽凝結時放出的熱量。n2低位發熱量Qnetn在1kg煤完全燃燒時放出的全部熱量中扣除水蒸汽汽化潛熱后所得的熱量。即煤中可燃質的一部分燃燒熱量被用于水分的汽化，沒有得到利用。n單位為kcal/kg，或者kJ/kg，MJ/kg。25高位發熱量與低位發熱量間的換算公式煤的高位發熱量減去煤中水和氫燃燒生成水的蒸發潛熱所得到的熱量為低位發熱量，r為水的蒸發潛熱，取為2510 kJ/kg。)9( 1 .25)100100900(,arargrarara

9、rgrarnetarMHQMHQQ26幾點說明n實驗室所測是全部熱量（高位），鍋爐排煙溫度均較高（110C以上），煙氣中水未蒸汽凝結，將這部分氣化潛熱帶走。n我國均采用低位發熱量。有些國家采用高位發熱量，必要時說明。n表示煤的發熱量同樣分為不同的“基”，因此，也存在之間的換算。n作業：編制換算程序。2728五、折算水分、折算灰分與折算硫分的概念折算水分、折算灰分與折算硫分的概念n硫分、灰分與水分對鍋爐工作的影響1）降低煤的發熱量2）降低燃燒溫度，不利于燃料的著火與燃燒3）增加煙氣容積，排煙溫度升高，排煙損失增加， 鍋爐效率下降4）加劇鍋爐受熱面的低溫腐蝕與積灰5）增加通風電耗。29采用折算成分

10、的目的n比較鍋爐燃燒不同煤時，帶入爐內的水、灰和硫的質量煤的折算成分，n定義：每送入爐內1MJ熱量，隨燃料帶入爐內的某成分的質量，n分別為折算水分、折算灰分和折算硫分30n 以灰分為例，同一鍋爐燃燒三種不同煤時，采用折算成分 的必要性煤種灰分發熱量燃煤量總計帶入的灰量折算灰分kg/hkg/h褐煤9.929701000993.3煙煤196137500953.0931折算成分的表達式n要產生同樣的熱量，帶入鍋爐的灰量取決于煤灰分含量與發熱量，n與灰分含量成正比，與發熱量成反比。n采用此比例式來代表帶入的灰量，n因該比值很小，故乘1000。32折算水分折算水分 MJgQMQMMarVnetararV

11、netarzsar/10)1000(,4,折算灰分折算灰分 MJgQAQAAarVnetararVnetarzsar/10)1000(,4,MJgQSQSSarVnetararVnetarzsar/10)1000(,4,折算硫分折算硫分 33n采用折算成分判斷煤中水分、灰分和硫分高、中、低的大致范圍如表所示。折算成分（）低中等高折算水分12.0折算灰分17.0折算硫分1.334六、標準煤概念n單純以燃煤量的多少來比較不同鍋爐的經濟性不妥，須折算到統一標準，n標準煤的概念，規定低位發熱量為7000kcal/kg（或者kJ/kg，MJ/kg）的煤為標準煤，n將發熱量不是7000 kcal/kg的煤

12、統一折算到7000 kcal/kg來進行比較。n用于計算和比較標準煤耗等35七、氣體燃料容積組成表示和換算n氣體燃料的組成通常用兩種表示方法n1干氣體組成（不包含水分）n2濕氣體（包含水分）36%100222242222 ggggggggnnCOSHNOHCHCOHC%1002222242222 sssssssssnnOHCOSHNOHCHCOHC37八、煤質分析煤質分析1煤質分析方法（1）元素分析 全面測定煤的所有成分以及揮發份與發熱量等。（2）工業分析 測定水分、灰分、灰熔融特性、煤粉細度、揮發份以及發熱量等。工業分析在電廠常用（唯一的實驗內容）38煤質分析的內容1煤元素分析2煤中水分含量

13、測定3煤中灰分含量測定4. 煤發熱量測定5. 揮發份及其測定6灰的熔融性及測定391煤元素分析（專門儀器）2煤中水分測定 包括測定外在水分與內在水分。3煤中灰分測定 將煤粉試樣在電爐中灰化。4. 煤發熱量測定 絕熱式量熱計（注意：扣除生成硫酸和硝酸的熱量）405揮發份及其測定n揮發份定義：失去水分的煤樣在隔絕空氣的條件下加熱到一定溫度時，煤分解逸出的部分可燃質和礦物質。n主要成分是CO、CO2、CmHn、H2等。n收到基揮發份含量在5%40%之間。n表示方法：V，Vdaf，等，也存在換算。41影響因素：l揮發份的多少和組成與煤的年代有關l熱解程度隨加熱速率、加熱溫度和加熱時間而變，須在統一條件

14、下測定。l揮發份的發熱量取決于揮發份的成分l揮發份的多少與組成影響到著火，是對動力用煤進行分類的重要依據。42焦炭=固定炭+灰分：失去水分并放出揮發份后所剩余的殘留物稱為焦炭。43446灰的熔融性及測定n爐膛內溫度很高，煤中灰顆粒一般呈熔化或軟化狀態，對鍋爐工作影響極大。n對鍋爐的主要危害是造成鍋爐受熱面結渣，傳熱惡化，掉渣滅火或事故。n灰分成分不同，發生熔化的溫度也不同。n高熔點成分+低熔點成分，無固定的熔點，45壁面距壁面的距離溫度高灰熔點煤低灰熔點煤46灰熔融性的測定n將灰制成特定形狀的灰堆，加熱升溫1300C以上，采用三個特征溫度來表示灰的熔融特性。nt1開始變形溫度；nt2軟化溫度nt3熔化溫度4748結渣判別：n一般認為，nt2135