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第三章 锅炉燃料

第三章 锅炉燃料. 燃料分类 核燃料 有机燃料 有机燃料按相态分为 固体燃料：煤、木材、 油页岩 液体燃料：石油及其产品（重油、渣油） 气体燃料：天然气、 高炉煤气 (BFG) 、 焦炉煤气（ COG ） 、 发生炉煤气. 可以熬出油的石头－ 油页岩. 形态： 油页岩从外面看与褐色的石头几乎一样，不过如果拿起一块往地上一摔，就会摔成许多片状的碎块，看起来就像一页页的纸叠起来似的，人们因此管它叫油页岩。可直接点燃，燃烧时发出沥青臭味。. 工业用途 ：油页岩的工业用途主要是炼油和作化工原料。页岩油经炼制可获汽油、煤油、柴油、润滑油和石蜡等。.

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第三章 锅炉燃料

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  1. 第三章 锅炉燃料 燃料分类 • 核燃料 • 有机燃料 有机燃料按相态分为 • 固体燃料：煤、木材、油页岩 • 液体燃料：石油及其产品（重油、渣油） • 气体燃料：天然气、高炉煤气(BFG)、焦炉煤气（COG）、发生炉煤气

  2. 可以熬出油的石头－油页岩 形态：油页岩从外面看与褐色的石头几乎一样，不过如果拿起一块往地上一摔，就会摔成许多片状的碎块，看起来就像一页页的纸叠起来似的，人们因此管它叫油页岩。可直接点燃，燃烧时发出沥青臭味。 工业用途：油页岩的工业用途主要是炼油和作化工原料。页岩油经炼制可获汽油、煤油、柴油、润滑油和石蜡等。 形成：一般认为，油页岩是粉沙、淤泥和低等生物残体腐解的有机质沉积形成的。有机质在厌氧细菌的活动下，经过沥青化作用并与掺入的粉沙、淤泥等形成含矿物杂质较多的腐泥物质，沉积在地下深处，经成岩作用和挥发物质散失等物理化学作用，成为油页岩层。

  3. 发热量：油页岩一般比煤重，发热量也只有煤的30％至50％。 发热量：油页岩一般比煤重，发热量也只有煤的30％至50％。 提炼：油页岩采掘出来后，怎样从中提炼出原油呢？过去普遍采用的办法是对页岩进行加温干馏，使有机质发生分解变成油气，再通过冷凝分离得到页岩油，一般每吨页岩可提炼出六到七公斤页岩油。提炼后的页岩灰渣经粉碎后可以作为水泥混合料。 我国储量：我国是油页岩资源十分丰富的国家，目前已探明和预测油页岩总储量为4832亿吨，居世界第四位，若以每33吨至35吨油页岩生产1吨页岩油计算，可生产142亿吨页岩油，这接近我国目前为止累计探明的天然石油储量的总和。我国近二十多个省区都发现有这种矿藏，其中吉林探明可采贮量174亿吨，居全国第一，广东茂名可采贮量50多亿吨，居全国第二位，相当于广东其它一次能源资源总和的63％。

  4. 页岩发电（循环流化床锅炉发电机组）：循环流化床燃烧技术已在世界范围内得到广泛应用， 具有燃烧效率高、能搞控制污染排放、燃料适应性广的优点， 而且页岩发电关键设备循环流化床锅炉国内可以生产。目前， 茂名页岩发电项目确定近期建设两台20万千瓦页岩发电机组， 中远期建设4台20万千瓦页岩发电机组， 总装机容量达到120万千瓦， 成为广东新兴电力供应基地。 • 世界储量：不完全统计表明，全球油页岩蕴藏资源量是巨大的，估计有10万亿吨，比煤资源量7万亿吨还多40％。主要分布于美国、扎伊尔、巴西、意大利、摩洛哥、约旦、澳大利亚、中国和加拿大等9个国家。

  5. 高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气 高炉煤气：高压鼓风机（罗茨风机）鼓风，并且通过热风炉加热后进入了高炉，这种热风和焦炭助燃，产生的是二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳又和炙热的焦炭产生一氧化碳，一氧化碳在上升的过程中，还原了铁矿石中的铁元素，使之成为生铁，这就是炼铁的化学过程。铁水在炉底暂时存留，定时放出用于直接炼钢或铸锭。 这时候在高炉的炉气中，还有大量的过剩的一氧化碳，这种混和气体，就是“高炉煤气”。 这种含有可燃一氧化碳的气体，是一种低热值的气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。也可以供给民用，如果能够加入焦炉煤气，就叫做“混和煤气”，这样就提高了热值。 焦炉煤气：煤气是用煤作原料制造的，它来自城市的煤气厂。一股可用三种方法生产煤气．煤在煤焦炉子干馏时产生的煤气主要成分是甲烷、氢气、一氧化碳称为焦炉煤气。 发生炉煤气：用空气和少量的水蒸气跟煤或焦炭在煤气发生炉内反应而产生的煤气．主要是一氧化成和氮气，称为发生炉煤气。

  6. 第一节 煤的常规特性 一、煤的组成特性 1 煤的元素分析 （1）碳C: 主要可燃成分,完全燃烧放热量32700 kJ/kg,在煤中含量变化较大30～90％,地质年龄越长,含碳越多,放热量越高,但不易着火与燃烬。 （2）氢H: 可燃成分,放热量120000kJ/kg,是碳的3倍,含量低1～6％,比碳易着火，燃烧完全，有利元素,。 （3）氧O: 可助燃,但含量低。 （4）氮N: 不可燃,含量低,燃烧反应可生成NOX ,有害成分。 （5）硫S: 可燃,放热量低904kJ/kg ,可生成SOx,有害成分。 可燃硫Sr 有机硫（与C、H、O组成的有机化合物） 硫 黄铁矿硫（FeS2） 硫酸盐硫Sly（CaSO4、MgSO4、FeSO4等）—属于灰分

  7. （6）水分M • 外部水分（收到基水分、应用基水分、表面水分、风干水分） • 内部水分（空气干燥基水分、分析基水分、固有水分、内在水分） • 外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部水分要通过加热才能除掉。 （7）灰分A 杂质,污染环境,磨损受热面,含量变化10%-50％。

  8. 2 煤的工业分析 （1）水分M （2）挥发分V：不是以现成的状态存在于煤中，而是在煤的加热过程中，煤中有机质分解析出的气体物质，主要由CO、H2、H2S、CH4及其它碳氢化合物等组成，也含有少量的O2、CO2、N2等不可燃气体 （3）灰分 （4）固定碳

  9. 3 煤的成分计算基准 为什么采用不同的基准 • 收 到 基 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar =100 • 空气干燥基 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100 • 干 燥 基 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100 • 干燥无灰基 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100

  10. 例题:已知收到基水分Mar、空气干燥基水分Mad,试将空气干燥基的各种成分换算成收到基。例题:已知收到基水分Mar、空气干燥基水分Mad,试将空气干燥基的各种成分换算成收到基。 证明: 即推导换算系数Kad-ar ∵同种燃料除去全部水分其干燥基成分不变 ∴可以分别用收到基和空气干燥基表示干燥基,也就是说用干燥基将收到基和空气干燥基联系起来。 ∵

  11. 同理: Har=kad-ar Had; Oar=kad-ar Oad; Nar=kad-ar Nad; Sar=kad-ar Sad; Aar=kad-ar Aad。

  12. 表3－1的使用。 x = K x0 x—按新基准计算的某一成分的质量百分数 x0—按原基准计算的某一成分的质量百分数 换算系数的适用条件: 1)除水分、低位发热量之外的各种成分的换算。 2)适用高位发热量和挥发分的换算。 3）对于水分

  13. 二、煤的发热量 1 定义 （1）弹筒发热量：煤在高压过量氧中燃烧，燃烧释放有效热＋水蒸汽冷凝热＋硫酸、硝酸溶解热 （2）高位发热量：煤在空气中燃烧，燃烧释放有效热＋水蒸汽冷凝热 （3）低位发热量：煤在空气中燃烧，燃烧释放有效热

  14. 2.三者关系及换算: 1) Qb＞Qgr＞Qnet 2) Qad.gr=Qad.b-(95Sad.b+αQad.b) (3-8) 式中: Qad.gr—空气干燥基高位发热量; Qad.b—空气干燥基弹筒发热量; Sad.b—弹筒清洗液测得的含硫量; α—硝酸生成热的比例系数; P57 3) 4) r—水的汽化潜热,2300kj/kg。

  15. 3 标准煤概念 4 折算成分概念 折算水分 折算硫分 折算灰分

  16. 三、高温下灰渣的熔融性 1 灰渣的熔融性(图板书) 角锥法测试，底边长7mm ，20mm高的等边三角形锥体。弱还原性灰熔点测定仪。 (1) 变形温度(DT) (2) 软化温度(ST) (3) 流动温度(FT) 长渣ST-DT 200~400、短渣ST-DT 100~200 2 灰渣的熔融性影响因素 （1）灰的化学组成：酸性氧化物、碱性氧化物 （2）灰周围高温介质的性质：还原性气氛、还原性气氛不利，易导致炉内结渣。

  17. 第二节 煤的常规特性对锅炉工作的影响 1 挥发分的影响 含量、析出温度、挥发分发热量与煤的地质年代有密切的关系； 挥发分愈多的煤，愈容易着火，愈易燃烧完全。（？） 原因： • 气体易于燃烧 • 炉膛温度高 • 固定碳含量少 • 气体析出后，煤中形成孔隙，氧易扩散，增大碳与氧的接触面积

  18. 2 水分的影响 水分越大的煤，着火难，燃烧也不易完全，锅炉热损失增大，电耗增大，低温受热面易积灰、腐蚀，过热汽温升高给煤、制粉系统运行困难（？） • 水气化吸热，炉膛温度低，着火推迟，着火困难； • 炉膛温度低，机械和化学不完全燃烧热损失增大； • 水气化，随烟气排除，排烟损失增大； • 排烟量增大，引风机电耗增大； • 烟气含湿量大，低温受热面易积灰、腐蚀； • 辐射换热，对流增强，过热汽温升高； • 给煤、制粉系统运行困难。

  19. 3 灰分的影响（有害成分） 灰分多导致： • 发热量低；（碳含量少） • 灰渣物理热损失增大，（灰渣量大）； • 不易燃烬，机械不完全燃烧热损失会增加；（灰包裹碳，炉膛温度低，燃烧不稳定） • 磨损（积灰） • 炉膛结渣 • 增加制粉电耗 • 污染环境 • 灰粉变化±10％，过热汽温相应变化±5度

  20. 4 灰渣熔融性的影响 固态排渣煤粉炉，ST<1350度,就有炉膛结渣的可能性， ST>1350度,炉膛结渣的可能性不大。 一般控制炉膛出口处温度为变形温度以下50－100度。 5 硫分的影响 S 少量SO3 H2SO3蒸汽 酸腐蚀、沾污、堵塞

  21. 第三节 煤的燃烧特性及其影响 1 碳氢比C/H • 元素分析成分的C/H • 煤燃烧的难易程度 2 燃料比FC/Vdaf • 工业分析固定碳与干燥无灰基挥发分的比值。 • 燃料比愈大，煤愈难着火，难燃烬。 3 反应指数T15 • 是指煤样在氧气流中加热，使其温升速度达到15度/min时所需要的加热温度。 • 反应指数愈高，煤愈难着火，难燃烬。 • 比挥发分分判断更加准确。

  22. 4 燃烧分布曲线 • 煤样的燃烧速度（煤的失重率）随时间的变化，曲线特点：两个隆起 • 是对煤的燃烧特性进行综合判断的依据。 5 热解曲线 • 挥发份析出情况。 • 可判断煤中挥发分随时间升高析出的情况。 6 煤的燃烬率曲线 • 煤的燃烬率随时间的变化。 • 判断煤燃烧的快慢和燃烬的时间。

  23. 第四节 煤的结渣和沾污特性指标 一、煤的结渣特性指标 1 结渣率 • 煤在一定的空气温度下燃烧并燃烬时，其所含灰分因受到高温影响而结成灰渣，其中粒度大于6mm的渣块占灰渣总质量的百分比。 • 煤燃烧的难易程度 2 灰成分结渣指标 （1）碱酸比B/A Fe2O3, CaO, MgO, NaO, K2O; SiO2, Al2O3, TiO2 <0.1不结渣; 0.1~0.4;轻微结渣 0.4~0.7 （2）硅铝比 2SiO2/Al2O3 >1.18易结渣 二、煤的沾污指标 • 沾污指数RF衡量 • RF＝(B/A)Na2O <0.2 0.2~0.5 0.5~1.0 >1.0

  24. 第五节 煤的分类 一、我国动力煤的分类依据:Vadf 二、我国动力煤的分类： Vdaf≤10% 无烟煤 Vdaf ＝10～20 贫 煤 Vdaf ＝20～40 烟 煤 Vdaf ＞37 褐 煤

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