锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备2.1 锅炉的燃料锅炉的燃料2.2 燃料的成分与分析燃料的成分与分析2.3 燃料的燃料的发热量量2.4 燃料的燃烧计算燃料的燃烧计算第二章第二章 燃料及燃烧计算燃料及燃烧计算返返回回2.1锅炉的燃料锅炉的燃料第二章锅炉的燃料锅炉的燃料1固体燃料2液体燃料3气体燃料2.1燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质 一、一、 固体燃料固体燃料（煤、油页岩、木柴、垃圾、煤矸石煤、油页岩、木柴、垃圾、煤矸石）第二章1.1. 无烟煤又称白煤无烟煤又称白煤：挥发分含量很少、含碳量很高，着火困难、挥发分含量很少、含碳量很高，着火困难、不易燃尽烧透，燃烧无烟不易燃尽烧透，燃烧无烟。2. 2. 烟煤烟煤：含碳量高、挥发分也高，易于着火和燃烧，燃烧时多烟含碳量高、挥发分也高，易于着火和燃烧，燃烧时多烟。3. 3. 褐煤褐煤：挥发分很高，容易着火，含水量高，燃烧时多烟。挥发分很高，容易着火，含水量高，燃烧时多烟。4. 4. 劣质煤：劣质煤： 泥煤：棕褐色不均匀可燃屋子，含碳量低，水分高泥煤：棕褐色不均匀可燃屋子，含碳量低，水分高 煤矸石：夹于煤层中的石之煤，灰分高，发热量低煤矸石：夹于煤层中的石之煤，灰分高，发热量低 油页石：灰分含量高，易粉碎，易风化油页石：灰分含量高，易粉碎，易风化火力发电站2.1燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质 二、二、 液体燃料液体燃料（燃油、轻柴油、重油）1.1.黏黏度度：反映燃油流动性的高低，影响燃油的运输和雾化质量。我国衡量油的黏度采用恩恩氏氏黏黏度度（即在一定温度下，200ml重油从恩氏黏度计中流出的时间与20 时同体积蒸馏水流出的时间的比值，用。E表示）油的黏度在8030。E时，才能保证油在管中顺利输送。 燃油按其黏度分为20、60、100、200号四种牌号。小型锅炉一般使用20号燃油。 燃油的黏度随着温度的升高而降低，随着温度的降低而升高。所以100号以上的燃油需要预热。第二章火力发电站2.1燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质2. 2. 密密度度：油的密度与其温度有关，以20时的密度作为标准密度，它一般在0.80.98t/m3之间，常用轻柴油的密度约为0.8t/m3 3. 3. 凝固点凝固点：指燃油丧失流动性开始凝固时的温度。 0号轻柴油凝固点：0 100号轻柴油凝固点：25 200号轻柴油凝固点：36 4. 4. 闪闪电电和和燃燃点点：将燃油加热，油面上油蒸气与空气的混合物与明火接触时发生短暂的闪光，一闪即灭，这时燃油的温度称为闪闪点点。当油面上的油气与空气的混合物遇明火能着火，连续燃烧时的最低温度称为油油的的燃燃点点。一般油的燃点比它的闪点高20-30 ，燃油的闪点为80130 ，油的加热温度必须低于油的闪点。第二章火力发电站2.1燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质5. 5. 燃油的含硫量燃油的含硫量：燃油的含硫量(质量分数)。6. 6. 浑浑浊浊点点：燃油刚开始产生浑浊时的温度。轻柴油浑浊点一般在3左右，在-9时油泵就不能泵吸了，在-12时就达到不可过滤的界限。重油：重油：密度大、粘度大、燃点和闪点较高柴油：柴油：粘度小，含硫量小，轻柴油易挥发第二章火力发电站 三、 气体燃料气体燃料2.1燃料的化学成分及其性质燃料的化学成分及其性质天然气天然气来自地壳中的石油。主要成分甲烷液化气液化气由甲烷、丁烷组成，产生于石油的冶炼人工煤气人工煤气对煤进行焦化时产生的水煤气水煤气由水蒸气和炽热的焦炭产生城市煤气城市煤气70%人工煤气+30%水煤气第二章火力发电站2.2燃料成分与分析燃料成分与分析第二章2.2燃料成分与分析燃料成分与分析第二章一、煤的元素分析一、煤的元素分析 煤是一种成分极为复杂的混合化合物，它含有C、H、O、S、N、水分(M)和灰分(A)。1 1碳碳( (C)C)：主要的燃烧成分，约占5095%，随煤龄的增长而增加。含碳量越多的煤，其发热量也越高。着火点高。放热量32866kj/kg。2 2氢氢( (H)H)：重要的燃烧成分，煤中约占28%，不仅发热量高而且容易着火燃烧。放热量120370kj/kg3硫硫( (S)S)：可燃有害成分，约占可燃成分的8%，分为可燃硫（有机硫和无机硫，燃烧后产物SO2、SO3）和不可燃硫（硫酸盐） 煤经过洗煤后，可以把硫的质量分数控制在1%以下。火力发电站精煤是为了炼焦用的一种煤，它要经过水洗去硫，去杂质等工业过程，以达到炼焦用的标准 洗煤精煤原煤矿上直接开采煤炭，一般做燃料用的能源2.2燃料成分与分析燃料成分与分析第二章4 4氧和氮（氧和氮（O & NO & N）l 氧和氮是不可燃成分。约占40%，含氧量随煤化程度增高而明显减少。l 氮主要以有机氮形态存在，约占0.52%。高温燃烧生成NOx，有害。第二章2.2燃料成分与分析燃料成分与分析5 5水分水分( (M)M)：u 水分是煤中的不可燃成分，它占据了煤中可燃成分的含量，使煤的发热量降低。u 由于水分的存在：对煤的加工和磨制造成困难，而且增加了能量的消耗；水分使炉膛温度下降，造成着火困难。水分在高温下汽化成水蒸气，成为烟气的一部分，增加了排烟热损失。u 水分在煤中也是以两种形态存在：外水分W：煤在开采、运输、储存和洗选过程中带进的水分。通过自然干燥而除去。内水分W：吸附和凝聚在煤块内部毛细孔中的水分，也称固有水分。内水分不易蒸发，在105110温度下可以烘干。u水分在汽化时，体积增大，使煤疏松，孔隙增大。有利于煤的完全燃烧。如果煤很干容易烧坏炉排。 第二章2.2燃料成分与分析燃料成分与分析火力发电站6 6灰分灰分( (A)A)u灰分是煤中固态不可燃物。是煤中的主要杂质。u由于灰分的存在，减少了煤中可燃成分的含量、降低了煤的发热量；灰分增加了煤的开采、运输的工作量；灰分在煤的加工和磨制过程中，增加了电能的消耗和设备的磨损；灰分影响煤的着火、燃烧和燃尽，造成锅炉受热面结渣、积灰、磨损和腐蚀，使传热效果下降，降低了锅炉效率；飞灰随烟气排入大气，污染环境。2.2燃料成分与分析燃料成分与分析第二章火力发电站二、煤的工业分析及燃烧特性2.2燃料成分与分析燃料成分与分析第二章煤的工业分析是测定煤的水分（M）、灰分（A）、挥发分（V）、固定碳（Cgd）的含量。煤的工业分析成分是用质量分数表示的。即 C + V + M + A = 100其中还包括煤的发热量测定、煤灰熔融性测定。（一）挥发分（V）煤在限定条件下隔绝空气加热后，所得挥发性有机物质称为挥发分挥发分。煤中挥发分的主要成分是碳氢化合物、氢气等。煤煤的的挥挥发发分分与与煤煤的的种种类类、煤煤的的碳碳化化程程度度关关系系密密切切。煤煤龄龄愈愈久久远远，挥挥发发分分含含量量愈愈少少，挥挥发发分分逸逸出出的的温温度度和和煤煤的的着着火火温温度度相相应应也也愈愈高高，与与此此相相反反，煤煤龄龄愈愈短短，挥挥发发分分含含量量愈愈高高，挥挥发发分分逸逸出出温温度度愈愈低低，着着火火温温度度也也愈低，则此种煤量容易燃烧。愈低，则此种煤量容易燃烧。火力发电站（二）灰分（A）灰分是指煤完全燃烧后残留的固定物质。（三）水分（M）水分是指煤中的全部水分，包括外水分和内水分。（四）固定碳（Cgd）从煤的试样中减去其中的灰分、水分及挥发分，剩下的质量就是煤的固定碳含量。（五）焦渣（焦炭）：煤中挥发分析出后在坩埚内的残留物。包括固定碳和灰分。2.2燃料成分与分析燃料成分与分析火力发电站（六）煤灰熔融性（灰熔点）l 煤灰是由各种矿物质组成的混合物，没有一个固定的熔点，只有一个熔化温度的范围。l 煤的矿物质成分不同，煤的灰熔点比其某一单个成分灰熔点低。l 灰熔点对锅炉的燃烧工况影响很大，是煤灰的重要指标之一。通常采用“角锥法”测定其熔融性。2.2燃料成分与分析燃料成分与分析火力发电站角锥法:就是将灰样制成高为20mm。底面为边长7mm的正三角形、且一个棱面垂直于底面的灰锥体，然后将灰锥体置于弱还原性气氛的高温加热炉中升温加热，观察或拍摄试样变化情况，并记录灰锥体形状发生变化情况，并记录灰锥体形状发生变化的三个特征温度：变形温度DT（灰锥体尖端开始变圆或弯曲时的温度）；软化温度ST（灰锥体弯曲且锥尖触及底板，或灰锥体变成球形，或高度小于等于底边长度的半球形时的温度）；评定煤灰熔融性标志。熔融温度FT（灰锥体完全熔化或展开成高度小于等于1.5mm的薄层时的温度）。2.2燃料成分与分析燃料成分与分析火力发电站2.2燃料成分与分析燃料成分与分析三、煤各三、煤各“基基”表示方法表示方法1.1.收收到到基基表示实际应用的煤（炉前煤）中各组成成分的质量分数。用下标arar表示 燃料的应用基成分是锅炉燃用燃料的实际应用成分，用于锅炉的燃烧、传热、通风和热工试验的计算。2.2.空空气气干干燥燥基基不含外外在在水水分分下下，各组成成分的质量分数。用下标adad表示第二章2.2燃料成分与分析燃料成分与分析火力发电站2.2燃料成分与分析燃料成分与分析4.4.干干燥燥无无灰灰基基不含水水分分和和灰灰分分条条件件下下，各组成成分的质量分数。用下标dafdaf表示3.3.干干燥燥基基不含水水分分条条件件下下，各组成成分的质量分数。用下标d d表示火力发电站2.2燃料成分与分析燃料成分与分析第二章5.5.四种四种“基基”的换算的换算各种“基”可以相互换算，按下式进行 B = KA 式中 A已知“基”的相应成分； B换算“基”的相应成分； K换算系数，如书表。2.2燃料成分与分析燃料成分与分析第二章2.3燃料的发热量燃料的发热量一、燃料的发热量：1、定义：指1KG燃料（1NM3)完全燃烧时所发出的热量 单位KJ/KG或KJ/NM3。低位发热量燃料的发热量高位发热量第二章2. 高位发热量：指1kg煤完全燃烧后所产生的全部热量，包括水蒸汽全部凝结成水所放出的凝结热（数值上等于汽化潜热），高位发热量用Qgr, 表示，单位为kJ/kg。3. 低位发热量：指1kg煤完全燃烧后所产生的全部热量中，减去其中水蒸气凝结时放出的凝结热，低位发热量用Qnet, 表示，单位为kJ/kg。什么是汽化潜热：温度不变时,单位质量某种液相物质在汽化过程中所吸收的热量。简称汽化热。例如：将1公斤饱和水加热，全部变为干饱和水蒸气所吸收的热量叫汽化潜热。汽化潜热随压力升高而减少。汽化潜热的单位为“焦/千克(J/kg)”。 2.3燃料的发热量燃料的发热量第二章燃煤工业锅炉的排烟温度一般在160200之间，烟气中的水蒸气处于蒸汽状态，其汽化潜热随烟气带走，所以，在燃烧锅炉的热工计算中，均采用低位发热量作为计算依据。2.3燃料的发热量燃料的发热量第二章弹筒发热量2.3燃料的发热量燃料的发热量1.定义：单位质量的煤样在热量计的弹筒内，在过量高压氧（2535个大气压左右）中燃烧后产生的热量（燃烧产物的最终温度规定为25）。 不仅包含有水蒸气的凝结放热，还包括有硫和氮在高压氧气中形成硫酸和硝酸凝结时放出的热量第二章2.3燃料的发热量燃料的发热量煤的空气干燥基的高位发热量与弹筒发热量关系式煤的收到基的低发热量与弹筒发热量关系式火力发电站标准煤的概念由于各种煤的发热量差别很大，为了便于比较不同型式锅炉的燃煤消耗量，故引出标准煤的概念。标准煤：将接收基的低位发热量为29308kJ/kg(7000大卡)的煤规定为标准煤。对于不同的锅炉所作用的不同煤种，可以通过下式换算成统一的标准煤来进行比较。式中 Bb折算成标准煤的消耗量（kg/h）;B实际煤的消耗量（kg/h）；Qnet,v,ar实际煤的接收基低位发热量(kJ/kg)。2.3燃料的发热量燃料的发热量火力发电站1千卡=1000卡 1千焦=1000焦耳 1千卡&1大卡1000卡 1千卡&1大卡=4.187千焦（kJ） 1卡4.187焦耳 2.3燃料的发热量燃料的发热量蒸汽锅炉容量单位一般用TH(按蒸汽容积流量或质量流量算),热水锅炉一般用热量单位焦耳或卡算.工业锅炉中1t/h基本等同于0.7MW的热量(因为同样是1t/h但压力不同热量也不同)。 0.7MW=1T/H=60*104大卡/H.也就是60万大卡。换句话说，每产出60万大卡的热量/小时，就可以说该锅炉的容量是1T/H。所以有500万大卡就得：500/60=8.3吨/H。 火力发电站2.3燃料的发热量燃料的发热量二、气体燃料发热量与华白指数l 气体发热量也分为低位发热量和高位发热量l 华白指数：表示燃气可置换性的参数。华白指数相同，则在相同状态下和相同燃气喷嘴时，燃气用具的热功率是相同的。它可有高位发热量或低位发热量及相对密度计算火力发电站2.3燃料的发热量燃料的发热量火力发电站2.3燃料的发热量燃料的发热量火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算有充足的氧气达到燃料的燃点燃烧条件理想燃烧状况（即完全燃烧）：其主要成分完全转化成二氧化碳和水蒸气，其中的硫转化成二氧化硫。火力发电站燃料种类燃料种类燃点燃点()()燃料种类燃料种类 燃点燃点()()无烟煤470550天然气600670褐煤饼焦炭200一250550650城市煤气远程煤气550570550570木材200300丁烷 4602.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算燃烧生成的烟气量燃烧所需空气量燃烧计算内容燃料的燃烧计算目的：选择送、引风机、确定风、烟道截面积和烟囱的依据火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算一、煤及燃料油燃料所需空气量的计算（一）空气量的计算1、理论空气量的计算定义：指1kg燃料中接收基的各种可燃成分完全燃烧时所需的空气量，用符号表示，单位为m3/kg。理论空气量=各元素完全燃烧所需空气量总和-自身所含氧量的折算量基本假设：基本假设：1.空气、烟气均为理想气体，每kmol体积等于22.4Nm3；2.空气中只有O2和N2成分，其容积比为： ；3.每kg燃料都是在完全燃烧的条件下计算。 火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算12kg22.4NM322.4NM31kg1.866NM31.866NM3C + O2 = CO22H2 + O2 = 2H2O2*2.016kg22.4NM32*22.4NM31kg5.55NM311.1NM3S + O2 = SO232kg22.4NM322.4NM31kg0.7NM30.7NM3火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算1kg收到基燃料中的可燃元素分别为碳 kg、氢 kg、硫 kg，而1kg燃料中已含有氧 kg，相当于 Nm3/kg。这样lkg收到基燃料完全燃烧时所需的供应的理论氧气量为：火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算1kg收到基完全燃耗所需理论空气量为：当缺乏燃料的元素分析资料时，理论空气量也可以根据燃料的发热量进行近似计算。其简化计算公式见书P45(2-35)(2-36)(2-37)(2-38)火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算不能达到完全燃烧。容易产生可燃的，剧毒的气体产物CO和炭黑烟灰理论理论空气量空气量V VK KO O实际实际实际实际烟气量烟气量烟气量烟气量V VKK比理论空气比理论空气量消耗量大。量消耗量大。一般空气要一般空气要过量过量10%-40%10%-40%火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算一般锅炉运行时，炉膛和烟道内处于负压状态，通过炉墙不严密处会漏入一部分空气。漏风系数 =漏风量/理论空气量炉膛送风的过量空气系数=炉膛出口处过量空气系数-炉膛漏风系数=“-火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算烟道名称漏风系数a室燃炉炉膛煤粉炉O1层燃炉炉膛机械化及半机械化炉01人工加煤炉03沸腾炉炉膛悬浮层01过热器005第一锅炉管束O1第二锅炉管束0005对流烟道省煤器钢管式01铸铁式O15空气预热器01电除尘器：每级015除尘器水膜除尘器带文邱里01不带文邱里005干式旋风除尘器005锅炉后的烟道钢制烟道(每10m长)001砖砌烟道(每10m长)0005额定负荷下锅炉各段烟道中的漏风系数a火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算二、燃料燃烧产生的烟气量二、燃料燃烧产生的烟气量1、烟气的成分与危害不完全燃烧产生CO和炭黑烟灰氮氧化物与水结合生产硝酸碳氢化合物与烟气进入大气烟气的危害与成烟气的危害与成分分产生二氧化硫，生成亚硫酸二氧化碳火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算2、理论烟气量1kg1kg接收基燃料在接收基燃料在理论空气量的条件下完全燃烧理论空气量的条件下完全燃烧，其生成的烟气量，其生成的烟气量称为理论烟气量，用符号表示称为理论烟气量，用符号表示V V0 0y y 单位：单位：NmNm3 3/kg /kg 其经验公式：其经验公式：烟煤、无烟煤及贫煤劣质煤劣质煤Q Qnet,arnet,ar12560kj/kg12560kj/kg液体燃料燃气燃料Qnet,ar14654kj/kg火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算3、实际烟气量1kg接收基燃料在实际空气量的条件下完全燃烧，其生成的烟气量称为实际烟气量，用符号Vy表示。 1）过量空气中氧气的体积2）过量空气中氮气的体积3）过量空气中水蒸气的体积 实际烟气量=理论空气量+过量空气量对于燃气锅炉的实际烟气量Vy实际烟气体积VK实际空气消耗量T燃烧前的初始温度和排烟温度的差火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算如果手头没有煤的发热量资料，无法用经验公式计算烟气量，也可用锅炉的排烟温度和蒸发量按下表估算燃料生成的烟气量(m3h)。火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算三、露点温度 露点的温度与燃料的种类和空气的过量情况有关。露点的温度与燃料的种类和空气的过量情况有关。它一般在它一般在40-40-6565。 这种伤害主要发生在这种伤害主要发生在燃烟煤炉、燃油炉和燃木柴炉中燃烟煤炉、燃油炉和燃木柴炉中。因为在。因为在烟煤、烟煤、燃油和木柴燃烧时会产生水蒸气和二氧化硫，天然气基本不含硫，无燃油和木柴燃烧时会产生水蒸气和二氧化硫，天然气基本不含硫，无烟煤只产生很少量的水。烟煤只产生很少量的水。 防止结露的方法：防止结露的方法：1 1、烟气温度不能低于露点。、烟气温度不能低于露点。2 2、在热水锅炉的回水入口处常会形成冷凝水，所以回水温度不能太低、在热水锅炉的回水入口处常会形成冷凝水，所以回水温度不能太低3 3、锅炉受热面必须采用抗酸腐蚀的材料。、锅炉受热面必须采用抗酸腐蚀的材料。火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算四、烟气的测量与分析1 1一烟气入口；一烟气入口；2 2一三通旋塞；一三通旋塞；3 3一梳形管；一梳形管；4-4-吸收剂瓶吸收剂瓶(I(I、)；5 5一量简；一量简；6 6一水准瓶；一水准瓶；吸收荆瓶吸收荆瓶I I：KOHKOH或或NaOHNaOH溶液，测定溶液，测定R0R02 2；吸收剂瓶吸收剂瓶：焦性没食子酸的碱溶液，测定：焦性没食子酸的碱溶液，测定0 02 2；吸收剂瓶吸收剂瓶：CuClCuCl溶液，测定溶液，测定COCO；经过三个瓶子后剩；经过三个瓶子后剩余为余为N N2 2火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算五、烟气分析结果的应用根据烟气分析所得的结果和燃料的元素分析成分，可以计算出锅炉的烟气量、烟气中的CO含量和过量空气系数1烟气量的计算燃料不完全燃烧时的实际烟气量可按式(2-34)计算火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算2烟气中的CO的含量由于在锅炉的实际燃烧过程中，CO含量较少，使用奥氏烟气分析仪测量不很精确，可按式(235)计算(若使用电子式测量仪，则可直接得出CO含量）火力发电站2.4锅炉中燃料的燃烧计算锅炉中燃料的燃烧计算火力发电站2.5烟气焓的计算烟气焓的计算焓表示流体的压力与内能的总和，流体的P和T增加，其焓也升高烟气的焓烟气的焓过量空气过量空气量的焓量的焓飞灰的焓飞灰的焓理论烟气理论烟气量的焓量的焓火力发电站2.5烟气焓的计算烟气焓的计算1.理论烟气量的焓的计算 p552.理论空气量的焓的计算 p553.飞灰的焓的计算 p55火力发电站复习思考题复习思考题1.锅炉燃料有哪些种类？画出燃料的各分析基准之间的关系图2.已知煤的空气干燥基成分Cad=60.5%,Had=4.2%,Sad=0.8%,Aad=25.5%,Mad=2.1%,Marf=3.5%,试计算上述各种成分的收到基含量3.什么是燃料的发热量？锅炉计算中一般都使用哪种发热量？4.烟气测量孔的位置应该在什么地方？