第02章燃料优秀课件.ppt
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1、第02章燃料第1页,本讲稿共62页q尽量不烧油、气,以煤为主;q尽量不使用工艺燃料;q尽量采用当地的煤;q使用中尽量减少污染我国燃料政策第2页,本讲稿共62页年 1990199520002015一次能源消耗比例(%)煤76.2 76.1 71.362.6油16.617.1 24.026.9天然气2.102.002.747.06水电5.104.802.012.6核能/0.210.79中国的能源结构第3页,本讲稿共62页第一节煤的成分和主要特性第一节煤的成分和主要特性一、成分(元素分析与工业分析)1、元素分析 Ultimate Analysis指对煤中碳、氢、氧、氮、硫五种元素分析的总称。用质量百
2、分数表示。1)碳(C):含量最多(50-90%);是发热量的主要来源(32.7MJ/kgCO2 9.27MJ/kgCO);随煤化程度而增加;存在于挥发分中;易燃固定碳:单质状态难燃有机物与无机物的混合组成,地质年代元素分析繁元素分析仪科研机构工业分析易加热干燥电厂第4页,本讲稿共62页2)氢(H):含量少(16%);主要存在于挥发分(CmHn)中;发热量很大120MJ/kg,影响整个煤的发热量,并影响着火。随煤化程度加深而减少3)氧(O)和氮(N):不可燃成分,含量较少。随煤化程度加深而减少燃料中的氮是煤粉锅炉NOx生成的主要来源NOx的三种生成机理(快速反应、温度型、燃料型)低污染燃烧技术第
3、5页,本讲稿共62页4)硫(S):含量少,有害物质。低温腐蚀、高温腐蚀、大气污染酸雨有机硫30-40%、无机硫60-70%(黄铁矿、硫酸盐硫)、单质硫(少)黄铁矿是煤中主要的硫成分,比重4.9-5.2,比煤矸石和煤都要重的多本身无磁性,但在强磁场下能转变为顺磁性物质选煤黄铁矿硫Sp 有机硫So 硫酸盐硫Ss全硫StSpSoSs全硫含量一般用干燥基表示:St,d第6页,本讲稿共62页分析原理:分析原理:将试样置于高温下燃烧,使其各种形态的硫都转化将试样置于高温下燃烧,使其各种形态的硫都转化硫的氧化物,用适当试剂与此氧化物作用,生成硫硫的氧化物,用适当试剂与此氧化物作用,生成硫酸或硫酸盐,然后用重
4、量法或容量法测定硫酸根,酸或硫酸盐,然后用重量法或容量法测定硫酸根,最后计算出硫的含量。测定结果是全硫的含量最后计算出硫的含量。测定结果是全硫的含量。自动定硫仪第7页,本讲稿共62页2、工业分析 Proximate Analysis按照煤的着火、燃烧过程中各成分的变化,分析煤中水分、挥发分、固定碳、灰分这四种成分的质量百分数,即煤的工业分析q自然干燥自然干燥外部水分外部水分 q加热干燥至加热干燥至145内部水分内部水分 q隔绝空气加热至隔绝空气加热至920 挥发分挥发分 q焦炭燃烧灰分余下的固定碳燃烧掉的第8页,本讲稿共62页1)水分Moisture(M)外部水分:自然干燥失去(free mo
5、isture)内部水分:须加热干燥失去(也称分析水分)外部水分(Mf)内部水分(Mad)全水分(Mar)外部水分容易受季节、湿度的影响第9页,本讲稿共62页将失去水分的煤,隔绝空气,加热至将失去水分的煤,隔绝空气,加热至920920,使燃料,使燃料中的有机物分解而释放出的气体中的有机物分解而释放出的气体主要成份:CmHn、H2、CO、H2S等可燃气体;O2、CO2、N2等不可燃气体挥发分一般用干燥无灰基表示Vdaf失去水分、挥发分后所余即焦炭(固定碳灰分)加热燃烧2)挥发分Volatile(V)第10页,本讲稿共62页3)灰分Ash(A)4)固定碳Fixed Carbon(FC)来源于:形成煤
6、的植物本身的矿物质和成煤过程中进入的外来矿物质;开采、运输过程中掺杂进来的杂质灰分中的主要矿物成分:成分含量成分含量SiO220-60MgO0.3-4Al2O310-35TiO20.5-2.5Fe2O35-35Na2O,K2O1-4CaO1-20SO30.1-12第11页,本讲稿共62页二、煤成分的计算基准收到基ACHONSbMad Mf空气干燥基干燥基干燥无灰基焦炭挥发分水分灰分固定碳1、收到基as received basis (入炉煤)下标ar2、空气干燥基(空干基)air-dried basis 下标ad3、干燥基dry basis 下标d4、干燥无灰基dry ash-free bas
7、is 下标daf同一煤矿、煤层所采煤的可燃质成分变化很小,而水分、灰分变化会很大SP第12页,本讲稿共62页收到基(原应用基)空气干燥基(空干基)干燥基(原分析基)干燥无灰基(原可燃基)第13页,本讲稿共62页收到基空气干燥基干燥基干燥无灰基第14页,本讲稿共62页基准间的换算第15页,本讲稿共62页三、发热量燃料的重要特性Q(kJ/kg、kcal/kg)2、高位发热量 Qgr:Qb 减去生成酸的放热量1、弹筒发热量 Qb:实验室用氧弹实测1)正压氧气,充分反应;冷却到原始温度2)水凝结放热;形成硫酸、硝酸的放热反应 3、低位发热量 Qnet:Qgr 减去煤中水和氢燃烧生成水的蒸发潜热 设计、
8、计算时常用Qar,net脱硫气气热交换器第16页,本讲稿共62页煤的折算成分与标准煤标准煤:标准煤:Qar,net=29270 kJ/kg 7000 kcal/kg每送入锅炉1000kcal/kg热量,带入锅炉的水分、灰分、硫分8%高水分煤4%高灰分煤0.2%高硫分煤计算标准煤耗第17页,本讲稿共62页四、灰的熔融性四、灰的熔融性对于固态排渣煤粉炉来说,在运行中,应使灰粒在接触水对于固态排渣煤粉炉来说,在运行中,应使灰粒在接触水冷壁、炉膛出口受热面以及落入冷灰斗之前得到充分冷却,并冷壁、炉膛出口受热面以及落入冷灰斗之前得到充分冷却,并形成固态或基本上没有黏性,以避免结渣沾污问题。形成固态或基本
9、上没有黏性,以避免结渣沾污问题。1 1、灰灰熔熔点点的的测测定定第18页,本讲稿共62页2 2、影响灰熔融性的因素、影响灰熔融性的因素1 1、灰的化学组成、灰的化学组成酸性氧化物:酸性氧化物:SiO2、Al2O3 灰熔点上升灰熔点上升碱性氧化物:碱性氧化物:Fe2O3、CaO、MgO灰熔点降低灰熔点降低第19页,本讲稿共62页2 2、炉内气氛、炉内气氛氧化性气氛氧化性气氛 灰熔点较高灰熔点较高半还原性气氛灰熔点降低半还原性气氛灰熔点降低还与铁含量有关:q灰的熔化温度随灰中含铁量增加而下降q铁对灰熔点的影响还和周围气氛有关q当含铁量很小时(小于5%),炉内气氛对灰熔点没有明显的影响q但当含铁量较
10、大时,炉内气氛的影响就非常显著。第20页,本讲稿共62页我国动力用煤的分类采用表征煤化程度的干燥无灰基挥发分Vdaf作为分类指标无烟煤无烟煤Vdaf10%烟煤烟煤10%Vdaf37%褐煤褐煤Vdaf37%还可附加其它指标细分第21页,本讲稿共62页发电厂用煤的质量标准根据对锅炉设计、运行有较大影响的煤质特性制定如某电厂用煤标号为V4A1M1S2ST1第22页,本讲稿共62页我国发电厂用煤质量标准GB75621998第23页,本讲稿共62页第24页,本讲稿共62页各类煤的燃烧特性1、无烟煤煤化程度最深 明亮的黑色光泽 硬度高不易研磨含碳量很高 杂质少而发热量较高,大致为21一25MJ/kg挥发分
11、含量较低,难以点燃,燃烧特性差为保证着火和稳燃,在锅炉设计中常需要采取一些特殊措施(W型炉),对低灰熔点的无烟煤还须同时解决着火稳定性和结渣之间的矛盾无烟煤的着火需要较高温度,燃烧时火焰较短,燃尽也较困难。但在贮存时不易自燃。2贫煤 它的挥发量含量稍高于无烟煤,其着火、燃尽特性优于无烟煤,但仍属于燃烧特性差的煤种。第25页,本讲稿共62页3烟煤中等的煤化程度,挥发分含量较高水分和灰分也较少,发热量高烟煤燃点低,容易着火和燃尽但某些含灰量较高的劣质烟煤则燃烧特性较差对挥发分超过25%的烟煤,贮存时应防止其自燃;制粉系统应考虑防爆措施对劣质烟煤还应考虑受热面积灰、结渣和磨损问题。第26页,本讲稿共
12、62页4褐煤外观呈褐色,少数为黑褐色甚至黑色挥发分含量较高,有利于着火但其灰分和水分较高,发热量低,一般小于16750kJ/kg。含水分较高的年轻褐煤则燃烧性能较差,而且灰熔点较低褐煤的化学反应性强,在空气中存放易风化成碎块,容易发生自燃。第27页,本讲稿共62页利港煤质燃用神华混煤、淮南煤 第28页,本讲稿共62页第29页,本讲稿共62页第30页,本讲稿共62页第二节第二节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1、挥发分地质年代越长,含量越低地质年代越长,含量越低煤种划分煤种划分无烟煤无烟煤V Vdafdaf10%10%;烟煤;烟煤V Vdafdaf10%10%;褐煤;褐煤
13、V Vdafdaf37%37%;地质年代越长地质年代越长,开始析出的温度越高,开始析出的温度越高褐煤褐煤200 200 ;无烟煤;无烟煤400 400 左右左右第31页,本讲稿共62页对着火和燃烧的影响:对着火和燃烧的影响:挥发分越多挥发分越多 1 1)易着火:)易着火:可燃气体先析出,燃烧温度低,相当于引燃作用可燃气体先析出,燃烧温度低,相当于引燃作用 挥发分含量同时也影响了煤粉空气混合物在湍流气流中的火焰传播速度,此速度也可视为着火速度在一定条件下,随挥发分增大,火焰传播速度增高第32页,本讲稿共62页2)易燃尽:q固定碳含量少q析出后的多孔性焦炭与空气反应的比表面积q挥发分燃烧放热助燃为
14、何用Vdaf来表示挥发分?第33页,本讲稿共62页2 2、水分、水分着火热着火热 ,着火推迟,着火推迟降低炉内温度,着火、燃尽均不利降低炉内温度,着火、燃尽均不利烟气量烟气量,排烟损失,排烟损失,gl 引风机电耗引风机电耗 使低温受热面易于积灰、腐蚀使低温受热面易于积灰、腐蚀烟气量烟气量,烟气流速,烟气流速,对流式过热汽温,对流式过热汽温 制粉系统,易阻塞,磨出力制粉系统,易阻塞,磨出力 影响影响很大很大,当水分增加时,当水分增加时(Mar ):第34页,本讲稿共62页3 3、灰分、灰分发热量发热量 灰渣物理热损失灰渣物理热损失,q4 ,gl 不利于着火、燃尽,使燃烧不稳不利于着火、燃尽,使燃
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