02第二章 燃料

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1、第二章燃料及其燃烧特性第一节电站锅炉燃料燃料的定义通过燃烧释放热能的可燃物质称为燃料。核能燃料—可控核裂变与和聚变有机燃料—以各种形式在自然界存在的碳氢化合物燃料总类有机燃料的物理状态分为：固体燃料、液体燃料和气体燃料液体燃料—石油及其制品—轻油、柴油、重油煤气—城市煤气、高炉煤气、焦炉煤气油页岩锅炉燃料气体燃料固体燃料煤—无烟煤、烟煤、褐煤等木材，生物质沼气天然气、液化石油气获得方法：天然燃料-自然界直接获得；人工燃料-工艺加工。用途：工艺燃料-炼焦、化工等；动力燃料-燃烧用。煤的组成与特性煤是世界上最重要的燃料在早

2、期历史的记载中人们对煤的直接燃烧就已有了认识。根据Elliott和Yoke(1981)的文章，中国人早在公元前1000年就使用了煤，希腊和罗马人在公元前200年以前开始利用煤。到公元1215年，在英格兰开始了煤的贸易活动。从16世纪开始，煤的初期利用(例如：焦炭、煤焦油和煤气)就不断得到改进，1822年发明了固定床的给煤系统，1831年出现粉煤燃烧，1921年发明了流化床。全世界迄今为止已开采和消耗掉的煤合计约为1400亿吨，即占可采储量的20%左右，对估计储量讲仅占1.3%。所以对主要的产煤国来说可开采的煤仍旧很丰富

3、，估计还可继续开采300年。不断增长的能源需求意味着，所有的现有常规能源终究会被耗尽，煤也不能例外。不过在很长时间内，它仍然足发电的主要燃料和生产焦炭与煤气的原料。煤的形成：植物残骸随地壳运动被埋入地下，长期处于地下高温、高压、隔绝空气、细菌环境，经过数百万年的化学和地质过程而形成化学特性稳定、含碳量高的固体化合物。把植物残骸变成煤的地质化学过程称为煤化。随地质年代等不同，一般分为褐煤、烟煤和无烟煤。在地质历史上，沼泽森林覆盖了大片土地，包括菌类、蕨类、灌木、乔木等植物。但在不同时代海平面常有变化......当水面升高

4、时，植物因被淹而死亡。如果这些死亡的植物被沉积物覆盖而不透氧气，植物就不会完全分解，而是在地下形成有机地层。随着海平面的升降，会产生多层有机地层。经过漫长的地质作用，在温度增高、压力变大的还原环境中，这一有机层最后会转变为煤层。因埋深和埋藏时间的差异，形成的煤也不尽相同。第二节煤的元素分析和工业分析一、元素分析1、煤的组成特点可燃成分和不可燃成分组成的复杂组合物，结构非常复杂。各组成元素并不单独游离存在，而是以复杂的化合物存在，成分十分不均匀。2、元素分析ultimateanalysis全面测定煤中所含全部化学成分的分

5、析。其成分分为：C，H，O，N，S，A(ash)，M(moisture)可燃成分—C，H，可燃S不可燃成分—水分，惰性气体，各种矿物质碳C最主要的可燃质，煤是富含碳的燃料；燃烧产物主要是CO2；碳含量取决于碳富集程度，煤化程度；碳的发热量：32.7×103kJ/kg，4.182系数；一般含量：30%~70%，关于热量单位：kcal（工程）,kJ（国际）,Btu（英热单位）…1cal=4.18J1Btu=0.2520kcal定义：1lb水升高1F；tc=5/9(tF-32),tF=9/5tc+32氢H发热量很高，达120

6、×103kJ/kg，极易燃烧；煤中含量很少，仅为3%~6%；液体燃料中可达到14%；天然气中最多。硫S部分S属于可燃质，发热量仅9×103kJ/kg；对锅炉设备及环境的危害很大；硫的含量0.2~5%，甚至更高，超过1%，既为高硫煤。元素成分为可燃硫。在煤中硫以三种状态存在：硫化铁全硫硫酸盐—不燃烧，含量很少，并入灰分可燃硫（挥发硫），燃烧生成SO2，有机硫氧O1.氧不可燃，氧不以游离状态存在于煤中，与煤中的氢和碳组成化合物，占据部分可燃质，使煤发热量降低。2.氧的含量1~15%，木柴中的氧含量达到20%~25%。氮N氮

7、是一种不利的元素，在高温环境下，与氧形成氮氧化物，对环境危害极大。煤中氮的含量~1%。灰分A煤中不可燃矿物杂质，成分十分复杂，大多数煤的灰分含量7%~40%。灰分内在灰分外在灰分—产生于开采、运输、贮藏过程中一次灰分—成煤前植物中含有的矿物质，均匀分布在可燃质中二次灰分—在煤形成过程中，外界带入的杂质，呈粒状分布水分M含量一般在1~30%，多在10%左右。内在水分—也称为吸附水分或风干水分，即煤经过风干后的水分外在水分—经过风干后可以脱除掉的那部分水分，受运输，贮存条件等影响，变化很大。水分二、工业分析（实验）prox

8、imateanalysis在一定实验条件下，经过分析得到水分、挥发分、固定碳和灰分这四种成分的质量百分数。工业分析在电厂常用（唯一的实验内容）方法：自然干燥，1g煤样，105±5℃干燥箱1小时，失去重量为空干基水分；然后隔绝空气，920℃电炉，7分钟，干燥箱冷却至室温，失去重量为空干基挥发分；挥发分为有机气体，对锅炉影响很大；剩余