锅炉及锅炉房设备优秀PPT.ppt
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1、锅炉及锅炉房设备第一页,本课件共有31页燃料分析 2、1煤的组成及特性2、2 液体燃料的组成及特性 2、3 气体燃料的组成及特性第二页,本课件共有31页第二章 燃料分析 燃料是指可以燃烧并能放出热能加以利用的物质。锅炉燃烧所用的燃料有固体燃料(煤、煤矸石等)、液体燃料(轻柴油、重油、渣油等)、气体燃料(天然气、混合发生炉煤气、水煤气、液化石油气、高炉煤气、焦炉煤气等)。第一节 煤的组成及特性 煤是由碳(C)、氢(H)、硫(S)、氧(O)、氮(N)、灰分(A)和水分(M)组成,但燃料不是这些成分的机械混合,而是一种极为复杂的化合物。一、煤的元素分析(一)煤的元素分析成分 煤的元素分析成分是用各成
2、分相应的质量占燃料总质量的百分数表示的。第三页,本课件共有31页1碳(C)碳是煤中主要的可燃元素。1kg纯碳完全燃烧可放出32866kJ热量。含碳量愈多的煤,其发热量也愈高。纯碳的着火温度较高,煤中的碳含量愈高愈难着火,燃烧过程也愈缓慢,燃尽时间也愈长。2氢(H)氢是煤中重要可燃元素,其热值较纯碳高得多,是碳的3、8倍。氢的着火温度较低,所以,煤中氢的含量愈多对燃烧愈有利。3硫(S)硫是煤中的有害元素,它虽燃烧,但发热量不大,1kg硫完全燃烧放出9050kJ热量。煤中硫分为可燃硫和不可燃硫。可燃硫包括有机硫和硫铁矿硫,但硫的燃烧产物是SO和SO。而硫酸盐硫属于不可燃烧,成为灰分的一部分。第四页
3、,本课件共有31页4、氧(O)和氮(N)氧和氮是煤中的不可燃元素。由于它们的存在,煤中的可燃碳和可燃氢的含量减少,降低了煤的发热量。在高温条件下,氮被氧化生成NOX,随烟气排入大气,造成严重的环境污染。在各种煤中,氧的含量是1%2%,氮的含量在0.5%2.0%之间。5、灰分(A)灰分是煤中固态不可燃物。是煤中的主要杂质。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
4、境。第五页,本课件共有31页煤中灰分的含量与开采、运输和储存有关。波动幅度很大,一般在5%35%之间,劣质煤中灰分高达75%。6、水分(M)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。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;水分对煤的预热干燥阶段非常不利,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。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
5、以烘干。第六页,本课件共有31页为便于燃料的热工计算和燃烧机理分析,对煤的各组成成分用相应的质量百分比表示,各成分质量百分比的总和为100%。即元素分析 C+H+O+N+S+A+W=100%(二)煤的各种“基”的表示方法和基的换算1、煤的各种“基”的表示方法1)接收基(应用基)接收基表示实际应用的煤(炉前煤)中各组成成分的质量百分比总和。用下角标ar表示。其表达式为Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%注:在进行锅炉热工计算以及分析锅炉运行工况时,以接收基作为原始依据。第七页,本课件共有31页2)空气干燥基空气干燥基表示不含外水分条件下,煤中各组成成分的质量百分比总和
6、,用下角标ad表示。其表达式为:Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%3)干基干基表示不含水分条件下,煤中各组成成分的质量分数总和。它用下角标d表示。其表达式为 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad+Md=100%4)干燥无灰基(可燃基)干燥无灰基表示不含水分和灰分条件下,煤中各组成成分的质量分数总和。用下角标daf表示。其表达式为:Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf+Adaf+Mdaf=100%第八页,本课件共有31页2、各种基的表示方法 3、四种“基”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
7、分;K换算系数,如表21所示。第九页,本课件共有31页二、煤的工业分析及燃烧特性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煤的工业分析的内容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。煤中挥发分的主要成分是碳氢化合物、氢气等。煤的挥发分与煤的种类、煤的碳化程度关系密切,煤龄愈久远,挥发分含量愈少,挥发分逸出的温度和煤的着火温度相应也愈高,与此相反,煤龄愈短,挥发分含量愈高,挥发分逸出温度愈低,着火温度也愈低,则此种煤量容
8、易燃烧。第十页,本课件共有31页(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)煤灰熔融性(灰熔点)灰熔点是指灰的融化温度。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。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 第十一页,本课件共有31页化情况
9、,并记录灰锥体形状发生变化的三个特征温度:变形温度t1(灰锥体尖端开始变圆或弯曲时的温度);软化温度t2(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);熔融温度t3(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)。(六)煤的发热量(Q)及折算成分煤的发热量是指单位质量的煤完全燃烧时所放出的全部热量,单位为kJ/kg。煤的发热量分为高位发热量和低位发热量两种。第十二页,本课件共有31页 高位发热量是指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。低位
10、发热量是指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。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。1、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的煤规定为标准煤。第十三页,本课件共有31页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
11、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煤的发热量的确定煤的发热量通常用实验方法测定,也可以根据燃料的元素分析及工业分析的结果进行近似计算得出。计算褐煤、烟煤、无烟煤发热量的经验公式Qgr,v,daf=335(327)Cdaf+1298(1256)Hdaf+63Sdaf-105Odaf-21(Ad-10)第十四页,本课件共有31页三、煤的分类煤的组成比较复杂,目前国内尚无统一的划分方法。按煤的接收基水分及灰分含量,将煤分为无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、劣质煤等五类。(一)无烟煤物理性质:无烟煤呈灰黑色,表面具有金属光泽,质地坚硬。化学性质:无烟煤的干
12、燥无灰基挥发分Vdaf10%,挥发分析出温度较高,着火比较困难,不易燃尽。无烟煤的煤龄最长,炭化程度很深,含碳量高,灰分含量都不多,发热量高,Qnet,v,ar2200028000kJ/kg。燃烧时无烟,火焰很短,呈浅黄色,焦渣特性呈粉状。第十五页,本课件共有31页(二)贫煤贫煤的挥发分较低,Vdaf10%20%。不易着火和燃烧,燃烧时火焰较短,焦结性差;发热量较高,介于无烟煤和烟煤之间。(三)烟煤烟煤挥发分含量很高,Vdaf20%40%;含碳量也高,接收基碳Car40%60%或更高。烟煤的发热量较高,Qnet,v,ar2000027000kJ/kg。烟煤大多为有光泽的黑色均匀体,质地松软,燃
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