电厂锅炉原理电子档.doc

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1、第一节煤的成分及性质煤是由有机化合物和无机矿物质等组成的一种复杂物质，属有机原料，来源于古代植物。由于地壳变迁，地面上的植物残骸被长期埋在地层深处，在合适温度与高压及缺氧条件下，原始有机物不断分解化合，最终边形成了煤。煤既然由植物形成，组成植物的有机质元素，主要是碳、氢、氧和少量的氮、硫，便是煤的主要元素。另外，在煤的形成、开采和运输过程中，加入的水分和矿物质（燃烧后成为灰分），也成为煤的组成成分。煤是复杂的高分子碳氢化合物，煤的化学组成和结构十分复杂，但作为能源使用，只要了解它与燃烧有关的组成，例如元素分析成分组成工业

2、分析成分组成，就能满足电厂锅炉燃烧技术和有关热力计算等方面的要求。一、煤的元素分析成分及其性质煤中的化学元素可达30多种。一般把燃料中不可燃烧矿物质成分综合在一起统称为灰分。这样用元素分析法测定煤的组成成分时包括七项：碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种元素和水分（M）、灰分（A）两种成分。其中碳、氢和部分硫是可燃成分，其余都是不可燃成分。这些成分呈复杂的化合物存在于煤中。煤的各种成分的性质如下。1.碳(C)碳是煤中的主要可燃元素，其含量一般为50%~60%（指收到基含量，下同），1kg的碳完全燃烧生成二

3、氧化碳CO2，能放出32700KJ的热量，其反应式为C+O2→CO2+32700，KJ/kgC（2—1）如果1kg的碳不完全燃烧生成一氧化碳CO，只能放出9270KJ的热量，即2C+O2→2CO+9270，KJ/kgC(2—2)煤中的碳以两种状态存在。其主体形成晶格，也就是苯核。晶格中也有一些硫、氮原子。另一部分碳与氢、硫、氮、氧形成侧链。侧链靠键链接在晶格的边缘上。当在缺氧环境下受热时，键断裂，侧链呈气态逸出，这就是挥发分。煤的挥发分是由各种碳氢化合物、一氧化碳、硫化氢等可燃气体，二氧化碳和氮等不可燃气体及少量的氧气所

4、组成。煤的挥发分与煤的地质年代有密切的关系。地质年代愈短，它受地热而热解的愈少，侧链保存的很多，所以挥发分愈高。挥发分是煤受热裂解的产物，而不是煤中固有的成分，所以不应该挥发分含量。以晶格状态存在的碳被称为固体碳。固体碳的燃烧特点是不易着火，燃烧缓慢，火苗短。所以，一般含固体碳越多的煤，其着火和燃烧就越困难。2.氢（H）氢是煤中可燃元素之一，其含量约为1%-6%，但发热量比碳高得多。1kg氢完全燃烧生成水H2O，能放出120000KJ的热量（扣除水的汽化潜热后剩余的热量），其化学反应式为2H2+O2→2H2O+12*10

5、4，kj/kgH2(2—3)氢的燃烧特点是极易着火，燃烧迅速，火苗也长。因此，含氢越多的煤月容易着火燃烧。3.硫（S）煤中硫的含量一般不超过2%，但个别煤种高达8%--10%。煤中的硫以三种形态存在：）有机硫（与C、H、O）等元素组成的复杂化合物黄铁硫矿（FeS2）及硫酸盐硫（与Ca、Mg、Fe等元素组成的盐类）。前两种硫可以燃烧放热统称为可燃硫（Sr）。硫酸盐硫（Sly）不能燃烧而并入灰分中。硫酸盐硫的含量很少，常以全硫代替可燃硫作燃烧计算。1kg硫完全燃烧生成二氧化硫SO2，能放出9040KJ的热量,其化学反应式为S

6、+O2→SO2+9040，kj/kgS（2—4）4.氧(O)和氮(N)氧和氮都是煤中的不可燃元素，不能燃烧。煤中氧的含量变化很大，碳化程度深的煤中氧含量很少，如无烟煤氧含量仅有1%--2%；碳化程度浅的煤可达40%左右。煤中的氧由两部分组成：一部分为游离态存在的氧，它能助燃；另一部分为化合物（如CO2、H2O等）中存在的氧,当这部分氧多时，表述与它化合而不能燃烧的C、H也多，这将使煤的发热量降低。氮的含量较少，仅为0.5%--2.5%，但它是有害元素。在氧气供应充分、高温和含氮量高的燃烧过程中易生成氮氧化物（NOx）,污

7、染大气,对人体和职务都十分有害。5.水分（M）水分是煤中主要不可燃成分,也是一种有害杂质。各种煤的水分含量差别很大，少的仅有2%左右，多的可达50%--60%。煤中水分由表面（外在）水分Mf和内在水分Mad组成.表面水分是在开采、储运过程中受雨露冰雪影响而进入煤中的，在温度（20±1）℃、相对湿度为（65±1）%的空气中自然风干后失去的水分；固有水分也叫内在水分，靠自然干燥不能除去，必须把煤加热到105—110℃左右，并保持一定的时间才能除去。外在水分和内在水分的总和成为全水分。6.灰分（A）煤中的各种矿物杂质，在燃烧后

8、形成灰分。但燃烧后的灰分与燃烧前煤中的矿物质在性质上和数量上都不相同。灰分既是煤中主要不可燃成分，又是很有害的杂质。各种煤中灰分含量变化很大，多在10%--50%之间。煤中灰分由内在灰分和外在灰分组成。内在灰分来自古代植物自身所含的矿物质；外在灰分来自煤形成期间从外界带入的矿物质以及在开采、运输中混入的矿物杂质。以上