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第二章 燃料与燃烧计算

第二章 燃料与燃烧计算. 目的：了解燃料特性，掌握燃烧计算 要求： 1.掌握燃料的元素成分的分析及其表达 （四种基的定义及换算） 2.了解燃料的分类及特点 3.掌握燃料的燃烧特性 4.熟练掌握燃料燃烧所需提供的空气量、燃 烧生成的烟气量和空气及烟气的焓的计算 重点：燃料的燃烧计算. 第二讲： 煤的分析、表达及特性.

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第二章 燃料与燃烧计算

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Presentation Transcript

  1. 第二章 燃料与燃烧计算 • 目的：了解燃料特性，掌握燃烧计算 • 要求：1.掌握燃料的元素成分的分析及其表达 （四种基的定义及换算） 2.了解燃料的分类及特点 3.掌握燃料的燃烧特性 4.熟练掌握燃料燃烧所需提供的空气量、燃 烧生成的烟气量和空气及烟气的焓的计算 • 重点：燃料的燃烧计算

  2. 第二讲：煤的分析、表达及特性 要求：1. 掌握燃料的元素成分分析及其表达 （四种基的定义及换算） 2.了解煤的燃烧特性 重点：各种基的概念及换算 燃料的高、低位发热量概念的区别及其换算

  3. 引出问题：为什么学第二章（燃料的 燃烧计算）？ • G.L的作用之一：燃料化学能——热能 • 燃烧过程——是一种剧烈的氧化反应， • 分析如何反应 ？ • 评价锅炉的好坏炉子的好坏燃料的优劣 • ①可燃物有哪些，有多少？ • ②易燃物有哪些，有多少？ • ③其他成分有哪些，有多少？

  4. 一、燃料元素分析： • 燃料成分：C H O N S A M • C——主要可燃元素，32866kJ/㎏碳 占50－95％（煤）。含碳量越高,Q发热值越大，着火、燃烧均困难。C与H、O、N、S呈结合物存在。 • H——重要可燃元素，120370 kJ/㎏氢，占2~6％(固体燃料) ，10~14%（液体燃料）。且易着火，但易析出碳黑。 • O与N——不可燃成分。（习惯上包含在可燃成分之内）

  5. 一、元素分析： • S——有害元素，9050 kJ/㎏硫，产生腐蚀 ，占可燃成分的0.1~8.0％（固体）0.5~3.0%（液体）；煤中分有机硫、无机硫；其中无机硫分硫铁矿硫、硫酸盐硫；有机硫与硫铁矿硫合称可燃硫； • A——不可燃矿物质，10~50％（固体），随煤的形成、 开采条件而变。（主要杂质） A越大， 着火困难，受热面易积灰；灰熔点低，亦易积灰；易磨损，污染。液体中不超过0.1%；

  6. 一、元素分析： • M——主要杂质；含量2~5％—50~60%（固体），1~3%（液体）。 • 分内在水分（Minh）、外在水分(Mf)。 • 外水分：附着、润湿在表面及大毛细孔中的水分； • 内水分：吸附、凝聚在内部的毛细孔中的水分； • 水分含量越大，发热值越低；

  7. 二、燃料的表达： • 不同的煤，其元素成分含量不同，由于成分在变，不同情况下用不同的“基”表达， • 基——“质量百分数” 或“体积百分数” • 1.收到基(as received)——标准：进入锅炉房准备燃烧的燃料为基准。 • Car+ Har+Oar+ Nar+ Sar+ Aar+ Mar=100% • 2.空气干燥基(air dry basis)——试验室条件下燃料 • ——全部内水分+部分外水分 • Cad+ Had+Oad+ Nad+ Sad+ Aad+ Mad=100%

  8. 二、燃料的表达： • 3.干燥基（dry basis）——为了真实反映煤中灰的含量，表示燃料稳定成分含量——除去全部水分的干燥燃料， • Cd+ Hd+Od+ Nd+ Sd+ Ad=100% • 4.干燥无灰基(dry ash free)——除去全部水分、灰分的燃料——一种稳定的组成成分——煤分类的依据 • Cdaf+ Hdaf+Odaf+ Ndaf+ Sdaf=100% • 5.四种基的关系——表2－1 • 欲求成分=已知成分×换算系数

  9. 引出问题？ • 燃料是如何燃烧？（燃烧过程） • 发热量为多少？能否测出？求出？

  10. 三、燃料的燃烧特性（之一） • （一）.煤的燃烧过程： 煤——焦碳——灰渣 • ① 预热，干燥：升温， 1.5H～2H • ② Vdaf ：煤分解——可燃气体 • ③ 焦碳形成：（固定碳C+全部灰分）： 挥发物析完后剩下的固体物。 • ④ 形成灰渣：焦碳燃尽后的残余物。

  11. 三、燃料的燃烧特性（之二） • （二）煤的工业分析：——定量分析煤的种种特性的方法。（亦称：煤的技术分析或实用分析），即用实验的方法来测定煤的水分、灰分、挥发分和固定碳的质量百分数含量（测：C、 Vdaf 、A、W、Q）. • 煤进入G.L中的一种自然的燃烧过程 • 1.预热、干燥：温度>100 ℃ ——水分测定： • 2.挥发分析出：温度>130 ℃ ，析出—— Vdaf测定 • Vdaf主要成分：CH化合物、H2、CO 、H2S等可燃气体 O2、CO2、N2等不可燃气体 • Vdaf是煤分类的重要依据

  12. 三、燃料的燃烧特性（之二） • 3.焦炭燃烧：——固定碳与全部灰分之和称为焦炭——煤的重要燃烧特性。 • 焦结性——即焦炭的焦结性状；如呈：粉末状，或硬块状等——C的计算 • 4.灰分的形成： ——A分测定 • 灰熔点：——灰分的熔融性。（用角锥法测）

  13. 煤的工业分析总结： • 测：C、V、A、M、Q • （1）水分测定： • （2）A分测定： • （3）V分测定： • （4）C的计算 • 煤的工业分析----------简单易行，较实用。 • 元素分析----------难度大，不易做准。

  14. 三、燃料的燃烧特性（之三） • (三).燃料的发热量 ---固体与液体燃料： • （1）发热量定义：单位质量（单位容积）燃料完全燃烧所放出热量。 kJ/㎏ • （2）分类：高位发热量：含水蒸气的汽化潜热。（全 部 水蒸气凝结为水） • 低位发热量：不含水蒸气汽化潜热（以此为准） （3）换算： 同基之间：Qnet,ar=Qgr,ar-2512(9Har/100+Mar/100) = Qgr,ar-226Har-25Mar kJ/kg 2512——水的汽化潜热量kJ/㎏

  15. 三、燃料的燃烧特性（之三） （3）换算： 各基之间：高位：----------表2-1 低位：----------表2-2 (4) 发热值的测定----------氧弹测热器： 利用水温变化 → 求热量。 （5）计算：①门捷列夫经验公式： ②煤科院：

  16. 三、燃料的燃烧特性（之三） • (三).燃料的发热量 ---气体燃料： （1）发热量定义：单位容积燃料完全燃烧所放出热量。 kJ/m3， Q = Q1r1+Q2r2+……+QnrnkJ/m3 （2）计算：Qnet,ar=0.01[Qh2sH2S+QCOCO+Qh2H2)+∑(QcmhnCmHn)] （3）换算： Qnet,ar=Qgr,ar-19.59(H2g+∑nCmHng/2+H2Sg)(干燃气) Qnet,ar=Qgr,ar-19.59(H2ar+∑nCmHnar/2+H2Sar+H2Oar)(湿燃气)

  17. 作业： • 1题 • 2题 • 4题

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