1、第二章 锅炉燃料,1.燃料：是指能与氧发生强烈化学反应，并放出大量热量的物质。它是锅炉的“粮食”。2.燃料的分类：按物态可分为：（1）固体燃料；（2）液体燃料；（3）气体燃料。按获取方法可分为：（1）天然燃料；（2）人工燃料。3.电厂锅炉燃料的利用原则：（1）尽量燃用低质燃料，如煤矸石；（2）尽量就地燃用，减小物流成本，如坑口电站；（3）提高燃料的利用效率，包括各发电环节的效率；（4）尽量减轻对环境的污染，有利于环境保护。,2-1 煤的成分及性质,煤是化石燃料之一，是远古时期、大量地表植物、植被被掩埋地下，经长期的、各种物理的和化学的作用而形成的。因此，因环境变化、往日不再重现，煤炭是不可再生
2、的，煤炭资源是有限的。 煤炭是由多种有机物和无机物组成的，具体组成成分不得而知，但为了方便煤炭的利用，就需要对煤进行分析，常用分析方法有元素分析法和工业分析法。一、煤的元素分析成分及其性质元素分析法测定煤的元素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。,1碳（C）碳是煤中的主要可燃元素，其含量一般为50%90%（指收到基含量，下同）。煤中的碳以两种状态存在。其主体形成晶格，以晶格状态存在的碳被称为固定碳。另一部分碳与氢、氮、硫、氧形成侧链。当在缺氧环境下受热时，键断裂，侧链成气态逸出，这是化合态的碳。1kg碳完全燃烧（生成CO
3、2）约放出热量32866kJ，不完全燃烧（生成CO）时仅放出热量9270kJ。因此，我们希望燃料完全燃烧，以放出更多的热量供我们利用。煤的碳化程度与煤的形成年代有关，年代越久远、碳化程度就越深。含碳量越高，着火温度越高。,2氢（H）氢是煤中可燃元素之一，其含量约为1%6%，发热量比碳高得多，1kg氢燃烧（产物H2O为水蒸气状态）后放出热量为120370kJ，但含量较低。含氢越多，煤就越容易着火、燃烧和燃尽。3硫（S）煤中硫的含量一般不超过2%。煤中的硫以三种形态存在：（1）有机硫SO；（2）黄铁矿硫Sp（FeS2）；（3）硫酸盐硫Ss。前两种硫可以燃烧放热统称为可燃硫 (Sc)，硫酸盐硫不能燃
4、烧而并入灰分中。,4氧（O）和氮（N）氧和氮都是煤中的不可燃元素，属于煤的内部杂质。游离态的氧能助燃。氮绝大部分不能参与反应，但少量氮形成的氮氧化物危害很大。 5水分（M）水分是煤中主要不可燃成分，也是一种主要杂质。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Minh组成。表面水分也称外在水分Mf，主要是在开采、运输、储存、洗选过程中存留在煤中的水分，通过自然干燥可以除掉；固有水分也称内在水,在水分Minh，是吸附或凝聚在煤的毛细管中、与大气中的水蒸气分压力保持平衡的水分，是煤在形成过程中所拥有的，依靠自然干燥不能除掉而必须把煤加热
5、到105110，且保持12h才能除掉。煤的碳化程度越深，内在水分含量越小。外在水分和内在水分之和为全水分。6灰分（A）灰分也是煤中的主要杂质。不同煤的灰分含量差别很大，一般在范围内。它是煤完全燃烧后不可燃的矿物质所形成的残留物。灰分的主要成分是硅、铝、铁、钙、镁、钛、钠、钾等元素所组成的化合物的混合物。,二、煤的工业分析成分煤的工业分析就是通过对煤样进行干燥、加热和燃烧，测定煤中的水分、挥发分、固定碳和灰分这四种成分的质量分数。在煤被加热及燃烧过程中，将发生以下变化：水分被加热首先蒸发出来；接着是煤中的氢、氧、氮、硫及部分碳所组成的有机化合物进行热分解，变成气体挥发出来，即挥发分的分解和析出；
6、挥发分析出后，剩余物为焦炭，焦炭由固定碳和灰分组成。煤的工业分析是在一定的实验室条件下测得的，其基本方法及步骤如下：,1采样和制样为了正确确定煤中的成分，采样必须有充分的代表性，即取得的煤样能够代表该批煤的平均性质。一般取几百公斤。将原始煤样经过多次的磨碎、过筛、混合和缩分，最后得到几百克、粒度小于0.2mm，在空气中风干后的分析煤样。具体采样和制样方法参考相关的国家标准。2水分测定将煤样置于105110的干燥箱内干燥到恒重（约2h），其所失去的质量占原煤样质量的百分数即为该煤的水分。3挥发分测定将上述失去水分的煤样放入带盖的坩埚内，置于90010的高温电炉内隔绝空气加热，煤中的有机物便分解析
7、出一些气体物质，即挥发分。保持约7min后，气体析出基本结束。此过程煤样失去的质量占原煤样质量的百分数即为该煤的挥发分值。残留物就是焦炭，它由固定碳和灰分组成。因此，挥发分就是去掉水分的煤隔绝空气加热，煤分解析出的气体物质。,煤的挥发分含量也与煤的地质年代有密切关系。煤的地质年代越短、碳化程度越浅，其挥发分含量就越高。 4固定碳和灰分测定去掉水分和挥发分后，剩余的残留物就是焦炭，它由固定碳和灰分组成。将焦炭放在电炉内升温至81510，灼烧到恒重（约2h），取出冷却至室温称重，失去的质量就是固定碳的质量，剩余部分则是灰分的质量。这两个质量各占原煤样质量的百分数，分别是煤中的固定碳和灰分的含量。焦
8、炭具有焦结性。焦炭的黏结性和强度称为煤的焦结性，它也是煤的重要特性之一。根据焦结性的强弱把焦炭分成八类。 煤的焦结性与煤种有关，通常情况下，除烟煤外，其余几乎都不结焦。煤的焦结性对链条炉工作的影响很大，比如煤的焦结性呈粉末状或粘结状，易被空气吹走，造成燃烧不完全，使锅炉效率降低。若煤的焦结性呈不膨胀熔融粘结，就会阻碍空气通过并增加除灰困难。但焦结性对煤粉炉和流化床锅炉的工作影响较小。,三、煤的成分计算基准1收到基（旧称应用基）。以收到状态的煤为基准计算煤中全部成分的组合称为收到基。收到基以下角标ar表示。Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100 % Mar+Var+FCa
9、r+Aar=100 % 2空气干燥基（旧称分析基）。以与空气温度达到平衡状态的煤为基准空气干燥基以下角标ad表示。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100 % Mad+Vad+FCad+Aad=100 %,3干燥基（旧称干燥基）。以假想无水状态的煤为基准，用下角标d表示。 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100 % Vd+FCd+Ad=100 % 4干燥无灰基（旧称可燃基）。以假想无水、无灰状态的煤为基准，以下角标daf表示。Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100 % Vdaf+FCdaf=100 %四种成分的划分如图2-1。各种基准之间可进行换算，换算系数见表2-1.,图2-1 煤的成分及成分基准的划分 Mf外部水分； Mad内部水分； Sc可燃硫或称全硫； Ss硫酸盐硫，已归入灰分,灰分,水分,挥发分,干燥无灰基,干燥基,空气干燥基,收到基,固定碳,
