1、煤、油、天然气（或人工煤气）、其它燃料城市垃圾（MSW-municipal solid waste）生物质（Biomass）煤的干馏残余物油页岩及泥炭石油焦黑液,第三章 锅炉燃料,煤的形成： 植物残骸成千百万年在地下，通过生物化学作用（缺氧、厌氧细菌分解）和地质作用（温度、高压、地壳运动），逐渐形成有机生物岩。煤的利用： 直接燃烧利用气化后利用液化后利用制焦煤的储存和消费,Proved coal reserves at end 2004,Coal production - Coal consumption,2006年国内煤炭需求21.7亿吨左右，其中发电用煤12.1亿吨，加上出口8000万吨左
2、右，总需求约22.5亿吨。到2020年，中国国内煤炭消费需求总量将超过25亿吨，其中，发电用煤需求将从2004年的9.8亿吨增长到16亿吨以上。,1 液体及固体燃料的成份及特性一、元素分析成分碳（C）：主要的可燃成分氢（H）：可燃成分，发热量高氧（O）氮 （N）：高温下与氧反应生成NOx污染环境硫（S）：可燃，生成的SO2污染环境。有机硫、黄铁矿硫 （FeS2 ）；硫酸盐硫 （FeSO4， CaSO4）灰分（A）：对锅炉工作有不利影响水分（M）：对锅炉工作有不利影响,二、煤的工业分析成分工业分析主要测定煤中的:水分（M）灰分含量（A）挥发分（V）:反映煤的着火特性的重要指标固定碳（CGD）三、
3、分析基准表示方法为了确切地反映燃料的特性，不但要知道燃料的成分，还应当知道分析煤成分时煤所处的状态。同一种煤当其所处的状态不同时，分析得出的成分含量，百分数是不同的。常用的基准有收到基（ar）、空气干燥基（ad）、干燥基（d） 和干燥无灰基（daf）四种,同一种燃料当其所处的状态不同时，分析得出的成分含量百分数是不同的。 收 到 基（ar） 空气干燥基（ad） 干 燥 基 （d） 干燥无灰基（daf） A C H O N S M A FC V M ar as received 收到基 （应用基 y） ad air dry 空气干燥基 （分析基 f） d dry 干燥基 （干燥基 g） daf
4、dry ash free 干燥无灰基 （可燃基 r）,（1）收到基工业分析： Mar+Aar+Var+FCar=100% 元素分析： Car+Har+Nar+Sar+Oar+Aar+Mar=100% （2）空气干燥基工业分析： Mad+Aad+Vad+FCad=100% 元素分析： Cad+Had+Nad+Sad+Oad+Aad+Mad=100% （3）干燥基工业分析： Ad + Vd + FCd=100% 元素分析： Cd + Hd+ Nd+ Sd+ Od+Ad=100%（4）干燥无灰基工业分析： Vdaf + FCdaf =100%元素分析： Cdaf + Hdaf + Ndaf + Sd
5、af + Odaf = 100%,2各种基准的换算分析结果要从一种基准换算到另一种基准时，可按下式进行 X= K X0 式中 X0 按原基准计算的某一组成含量百分比； X 按新基准计算的同一组成含量百分比； K 基准换算的比例系数,不同基准的换算系数,四、其它特性1发热量 发热量是燃料的重要特性。单位质量的煤或油完全燃料时所放出的热量；单位是KJ/kg，用符号Q表示。发热量分为高位发热量（Qgr）和低位发热量（Qnet）。 高位发热量指1kg燃料完全燃烧时放出的全部热量称为高位发热量，它包含燃料燃烧时产生的水蒸汽的汽化潜热，即认为烟气中的水蒸气凝结成水放出它的汽化潜热。 从高位发热量中扣除烟气
6、中水蒸气汽化潜热后，称为燃料的低位发热量，实际工程中常利用的是燃料的收到基低位发热量。电厂用煤一般采用收到基低位发热量（Qar,net）,2标准煤由于各种煤的发热量不同，有时差别很大，为使燃用不同煤种的锅炉煤耗有可比性和编制燃煤计划方便，需要规定一种标准煤，其它煤必须折算成标准煤后才能互相比较。规定把低位发热量为29270KJ/kg的煤叫做标准煤。实际燃煤量B Kg折合成标准煤重量Bbz（kg）的公式为： kg /h式中 Bbz 标准煤耗量Kg/h B 实际煤耗量Kg/h Qar,net 实际用煤的收到基低位发热量，kJ/kg。,3. 煤的灰熔点 灰开始变形温度（DT）灰软化温度（ST）灰熔融
7、温度（FT）,灰锥的变形和表示熔融性的三个特性温度DT-变形温度，灰锥顶端开始变圆或弯曲时的温度；ST-软化温度，锥顶变至锥底或变成球形或高度等于或小于底长时对应的温度；FT-流动温度，锥体熔化成液体或厚度在1.5mm以下时对应的温度。,4. 燃料油特性参数凝固点：燃料油是各种炔的复杂混合物，它从液态变为固态是逐渐进行的，没有固定的凝固点。石油工业规定：试样油在一定的试管内冷却，将试管倾斜45角，试管中油面在1min内保持不变时，对应的油温为其凝固点。它的高低与石蜡的含量有关，石蜡含量多的凝固点高。粘度：粘度是流动阻力的量度，对燃料油的流动性能和雾化性能有着较大的影响。它反映了燃油的流动性，粘
8、度小流动性则好。国内电厂采用恩氏粘度（单位E）及80时运动粘度（单位CST） 。国外电厂采用50时运动粘度.,闪点提高油温会加速油气的挥发。当油面上的油气达到一定浓度时，如有火源，则会发出短暂的闪光，此时的油温叫该油的闪点。闪点是安全防火的重要指标。油库中的油温至少应比闪点低10，但压力容器和管道内没有自由液面，可不受此限制。燃点：油温达闪点后遇明火即可闪燃，但要使油连续燃烧下去，必须使油温更高一些。当油面上的油气与空气的混合物遇明火能着火连续燃烧，持续时间不少于5s时，此时的最低油温为其燃点。闪点和燃点是重油运输、贮存和燃用时需要重视的主要指标。燃油的闪点和燃点越高，贮存、运输时着火的危险性
9、越小。闪点和燃点还可作为鉴别和控制着火燃烧的重要指标。,含硫量与固体燃料一样，燃料油中硫分的存在也将引起锅炉受热面的腐蚀和积灰。因此，燃料油中硫的含量愈少愈好。石油中的硫以硫化氢、单质硫和各种硫化物的形式存在。按含硫量的多少，可将油分为低硫油（Sar2%）。当含硫量大于0.3%时，应注意低温受热面的腐蚀问题。在燃用中硫油及以上的燃料油时，应采取适当措施来减轻锅炉低温受热面的腐蚀和积灰。,五、折算成分燃料的折算成分，就是每送入锅炉 4190 KJ/kg 热量（即1000kcal/kg），带入锅炉的水分、灰分和硫分，并用下列各式计算：折算水分： 折算灰分： 折算硫分：当煤中的Mar,zs 8%时，
10、称为高水分煤；当Aar,zs 4%时，称为高灰分煤；当时，Sar,zs 0.2%称为高硫分煤。,六、电力用煤分类用煤分类：煤的分类方法很多，都是根据某一方面的特征作为基础。 我国电力工业用煤一般分为无烟煤、贫煤、烟煤和褐煤四类：无烟煤 Vdaf 40%,无烟煤,贫煤,烟煤,ASTM（American Society for Testing and Materials）分类方法一般分为：Anthracite（无烟煤）Bituminous（烟煤）Subbituminous（次烟煤）Lignite （褐煤）,七、某电厂用煤,八、燃油分类（锅炉所用的燃料油均为石油炼制的各种产品）（一）中国常规分类方法
11、1、柴油：适用于工业锅炉及燃煤炉辅助燃料轻柴油 按质量分为优质品、一级品和合格品三个等级 按凝点分为10号、0号、-10号、-20号、-35号和-50号六个牌号，10号轻柴油表示其凝点不高于10，其余类推。 具体特性参数参见 GB252-1994 轻柴油性质指标重柴油一般按凝点分为10号、20号和30号三个牌号具体特性参数参见 GB445-1977 重柴油性质指标,2、重油：适用于燃油电站锅炉及燃煤炉辅助燃料重油是由裂化重油、减压重油、常压重油等按不同比例调制而成的，根据50时不同的恩氏粘度（ 80时不同的运动粘度）而分为20、60、100、200四种牌号。重油的特点是粘度大，需加热到一定温度
12、方可保证顺利运输和良好雾化；但它较轻柴油闪点低，不易挥发，安全性稍好。重油价格比较便宜。,0#轻柴油特性参数,锅炉燃用的重油的质量指标,（二）国际上常用分类方法1、美国燃料油（fuel oil）分类按ASTM的规定，燃料油分为六级，其中No.1属煤油型燃油，No.2为民用取暖油，相当于柴油馏分，这两级均属馏分燃料油，以沸程分级，No.5及No.6则为残渣燃料油，主要用作工业、发电、锅炉及船用燃料，以粘度分级。No.5又有轻、重之分，前者38之运动粘度不超过65厘沲（cSt）后者50时不超过18厘沲（cSt）主要用作工业燃料。No.6，38运动粘度大于92厘沲（cSt），小于638厘沲（cSt）
13、，主要用作轮船及发电厂等燃料。至于No.4实为No.5或No.6与No.2或No.1的调合油，基本属重柴油级燃料。No.3燃料油1948年取消，需要时一般以No.2顶替。,2、英国燃料油（fuel oil）分类,2 燃煤的着火及燃烧特性（*）一、影响煤粉气流着火的因素燃料的性质炉内散热条件煤粉气流的初温一次风量和一次风速燃烧器结构特性锅炉负荷二、燃煤的燃烧特性常规特性（挥发份、水分、灰分、硫分）碳氢比 C/H燃料比 FC/Vdaf,反应指数T15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/min时所需要的加热温度。,燃烧分布曲线煤的燃烧分布曲线是表示煤样的燃烧速度（用失重率表示
14、）随温度变化的关系,煤的热解曲线热解曲线可判断煤中挥发分随温度升高析出的情况,煤的燃尽率曲线煤的燃尽率曲线可以判断煤燃烧的快慢和燃尽的时间。,三、煤的热重分析燃料特性是燃烧设备设计的主要依据，采用常规的方法，如元素分析及工业分析时，发热量和灰熔点，灰的成分和可磨性系数等参数，不能完全表征煤的燃烧特性。近年来，国内外开发了许多特种分析方法。煤的热重分析是在程序温度控制下测量物质的质量与温度关系并进行分析的一种方法，测量仪器为热天平。热天平可测定失重率随时间变化的规律，并通过专门的软件对数据进行处理后，可得到煤燃烧着火稳定性和燃尽性，煤的热解性和焦炭燃尽性。,四、煤的着火和燃烬指标利用煤的热重分析
15、方法可得到煤的各种热分析曲线，例如热重分析曲线（TGA），微商热重曲线（DTA），差热分析曲线（DTA）等；利用分析曲线的实验结果，可得到一些关键参数，再对这些参数进行处理，可提出着火和燃烬指标。在国内锅炉设计中比较常见的为普华燃煤技术开发中心、西安热工研究院等单位共同制定的指标。,1着火稳燃性指标着火稳燃性指标用燃料着火稳定性指数Rw来代表，其计算公式如下 Rw560 / Ti + 650 / T1max + 0.27 W1max式中 Ti 着火温度， T1max 最大失重速度时对应的温度， W1max 最大失重速度，mg / min,2燃烬指标燃烬指标用燃烬特性综合判别指数Rj来代表，其计
16、算公式如下： N 0.55G2 + 0.0043 T2max + 0.14 98 + 0.27 98 3.7 Rj =1 / N式中 98 98 煤和煤焦烧掉98 % 时所需时间，min T2max 难燃峰最大反应速度时对应的温度， G2 难燃峰下烧掉的燃料量，mg,3 燃煤的结渣和沾污特性（*）一、燃煤的结渣机理及危害定义影响因素灰熔点、炉内空气动力特性、炉膛的设计特性、锅炉运行负荷危害,二、结渣及粘污的判别准则1. 碱酸比 B 煤灰中碱性成分含量 A 煤灰中酸性成分含量2. 硅铝比 SiO2 / Al2O33. 软化温度 ST,4. 结渣及粘污指数 （1）结渣指数 Rs 和 Rs* 定义如下：Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, SiO2, Al2O3, 和 TiO2 是这些氧化物在煤灰中的总量百分比，S是干燥基的总量百分比。 式中： HT 半球软化温度； IT 初始变形温度 ( C ),结渣特性判别指数,烟煤型灰份： Fe2O3 CaO +MgO褐煤型灰份： Fe2O3 CaO + MgO,（2）煤灰对高温受热面的沾污可用沾污指数 Rf 和 Rf表示。即 和 式中 Na2O 煤灰中Na2O成分的干燥基重量百分数，%； （Na2O）ws 煤灰中水溶性钠含量，%。,粘污特性判别指数,烟煤型灰份： Fe2O3 CaO +MgO褐煤型灰份： Fe2O3 CaO + MgO,
