第二章+燃料及燃料燃烧计算

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1、第二章燃料及燃料燃烧计算2-1燃料的成分及其主要特性2-2燃料燃烧计算2-3烟气分析方法2-4空气和烟气焓的计算2-1燃料的成分及其主要特性燃料总类核能燃料—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一、煤的成分及分析基准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。煤的化学分析（元素分析）成分分为：C，H，O，N，S，A(ash)，M(moisture)可燃成分—C，H，部分S不可燃成分—N，水分，灰分C：最主要的可燃质，煤是富含碳的燃料一般含量：20%~70%碳含量取决

2、于碳富集程度，炭化及年龄。燃烧产物主要是CO2碳的发热量：7800kcal/kg，4.182×7800kJ/kg关于热量单位：kcal（工程），kJ（国际），BTU（英制）…H：发热量很高，达28600kcal/kg，极易燃烧，煤中含量很少，仅为2%~5%，液体燃料中可达到14%，天然气中最多。O：1.氧不可燃，且不助燃，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%。N：氮是一种不利的元素，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%。S:部分S属于

3、可燃质，发热量仅2160kcal/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2%，既为高硫煤。灰分（Ash）：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%。1）可燃物减少，，着火困难，灰渣量增加，运行操作繁重；2），炉内易结渣，使受热面传热恶化，3）水分(Water、Moisture)：燃料中的主要杂质，约占5~60%。内部水分（固有水分）105~110℃外部水分（表面水分）45~50℃化合水分（结晶水）灰分的一部分—瓷土Ａｌ２Ｏ３．２ＳｉＯ２．２Ｈ２Ｏ1）水分进入炉内吸热汽化成水蒸气，对燃烧不利；2） 在烟气露点时，

4、水蒸气与SO2、SO3生成亚硫酸和硫酸，造成低温腐蚀；3）挥发份：失去水分的煤样在隔绝空气的条件下加热到一定温度时，煤分解逸出的部分可燃质和矿物质。主要成分是CO、CO2、CmHn、H2等。收到基挥发份含量在5%~40%之间。挥发份的测定挥发份对煤的着火、燃烧的影响焦炭的性质——焦结性焦炭——煤在隔绝空气加热时，水分蒸发、挥发分析出后固体残余物质。焦结性——由于煤种不同，焦炭的物理性质、外观等各不相同焦结性状焦炭结构特征1） 粉状2） 粘结3） 弱粘结4） 不熔融粘结5） 不膨胀熔融粘结6） 微膨胀熔融粘结7） 膨胀熔融粘结8） 强膨胀熔融粘结焦结性对层燃炉燃烧过程

5、的影响1）粉状焦炭——堆积紧密，妨碍空气流动①烟气流速过大，易被气流携带，形成火床火口；②烟气流速过小，燃烧通风不畅，易从通风孔隙中漏入灰坑2）强焦结性煤——挥发分逸出后，焦炭呈熔融状态，粘结成片①内部固定碳难于空气接触而燃尽；②燃烧层通风不畅煤的成分分析基准及其换算用各个成分的质量百分数来表示;水分和灰分所占质量较大，且随外界条件有较大的波动;采用四种不同的“基”准的质量成分表示:1.收到基ar；2.空气干燥基ad；3.干燥基d；4.干燥无灰基daf.1.收到基ar；表示燃料中全部成分的质量百分数总和是锅炉燃料燃烧计算的原始依据。Car+Har+Oar+Nar+S

6、ar+Aar+Mar=100%2.空气干燥基ad；表示在不含外在水分的条件下，燃料各组成成分的质量百分数总和，是实验室煤质分析所用煤样的成分组成。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%3.干燥基d；表示在不含水分的条件下干燥燃料各组成成分的质量百分数总和干基中各成分不受水分变化的影响Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%4.干燥无灰基daf；表示在不含水分和灰分的条件下，干燥无灰燃料各组成成分的质量百分数总和，干燥无灰基中只包含燃料的可燃成分，各成分不受水分和灰分变化的影响，煤炭交易。Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=

7、100%图2-1二、煤的主要特性1．燃料的发热量Q：单位质量的固体、液体燃料，在完全燃烧时所放出的热量(kJ/kg)；单位容积的气体燃料在完全燃烧时所发出的热量（kJ/Nm3）2．高位发热量：每公斤燃料完全燃烧后所放出的热量，含所生产水蒸汽汽化潜热，(kJ/kg)3．低位发热量：每公斤燃料完全燃烧后所放出的热量，扣除随烟气带走的水蒸汽的汽化潜热的热量，(kJ/kg)水分来自：①H与氧的反应；②燃料中的含水量Mar4．各成分分析的高、低位发热量间的关系5．发热量的测定：采用氧弹测热仪6．发热量的计算标准煤单纯以燃煤量的多少来比较不同锅炉的经济性不妥，须折算到统一标