2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第一节燃料的成分及其主要特性一、煤的成分及分析基准元素分析测出煤的有机物由碳（）、氢（）、氧（）、氮（）、硫（）五种元素组成。工业分析测出煤的组成成分为水分（）、挥发分（）、固定碳（）和灰分（）。（一）煤的组成成分及其性质煤由碳（）、氢（）、氧（）、氮（）、硫（）五种元素成分及灰分（）、水分（）组成。煤中各组成成分的含量，通常以它们各自质量占总质量的百分数表示。1、碳（）碳是煤中主要可燃元素，其含量约占20%～70%（指收到基，下同）。1kg碳完全燃烧约放出32866kJ的热量。碳是煤的发热量的主要来源。

2、煤中碳的一部分与氢、氧、硫等结合成有机物，在受热时会从煤中析出成为挥发分；另一部分则呈单质称为固定碳。煤的地质年代越长，碳化程度越深，含碳量就越高，固定碳的含量相应也越多。固定碳不易着火，燃烧缓慢。因此，含碳量越高的煤，着火及燃烧越困难。2、氢（）煤中氢元素含量不多，约为2%～6%，且多以碳氢化合物状态存在，但氢却是煤中发热量最高的可燃元素。氢的含量愈高，煤就愈易着火和燃尽。3、氧（）和氮（）氧和氮都是煤中的不可燃元素。氧与碳、氢化合将使煤中的可燃碳和可燃氢含量减少，降低了煤的发热量；氮则是有害元素，煤在高温下燃烧时，其所含氮的

3、一部分将与氧化合而生成，造成大气污染。4、硫（）煤中硫的含量一般不超过2%，但个别煤种高达8%～10%。硫在煤中以三种形式存在，即有机硫（与、、等元素结合成复杂的化合物）、黄铁矿（）和硫酸盐硫（如、、等）。硫的危害：硫的燃烧产物是，其一部分将进一步氧化成为。与烟气中的水蒸汽结合成硫酸蒸汽，当其在低温受热面上凝结时，将对金属受热面造成强烈腐蚀；烟气中的在一定条件下还可造成过热器、再热器烟气侧的高温腐蚀。随烟气排入大气的、-19-，将造成环境污染，损害人体健康及其他动物和植物的生长。此外，煤中的黄铁矿（）质地坚硬，在煤粉磨制过程中将

4、加速磨煤部件的磨损，在炉膛高温下又容易造成炉内结渣。因此，硫是煤中有害的可燃元素。5、灰分（）灰分是煤燃烧后剩余的不可燃矿物杂质，它与燃烧前煤中的矿物质在成分和数量上有较大区别。灰分的含量在各种煤中变化很大，少的只有4%～5%，多的可高达60%～70%。灰的危害：煤中灰分含量增加，煤中可燃成分相对减少，降低了发热量；当煤燃烧时，煤中矿物质转化成灰分，并会熔融，它要吸收热量，并由排渣带走大量的物理显热；灰分多，使理论燃烧温度降低，而且煤粒表面往往形成灰分外壳，妨碍煤中可燃质和氧气接触，使煤不易燃尽，增加机械不完全燃烧热损失；灰分多

5、，还会使炉膛温度下降，燃烧不稳定，也增加不完全燃烧热损失；灰分多，灰粒随烟气流过受热面时，如果烟速高，会磨损受热面，如果烟速低，会形成受热面积灰，降低传热效果，并使排烟温度升高，增加排烟热损失，降低锅炉效率；灰分多，也会产生炉内结渣，同时会腐蚀金属；灰分多，增加煤粉制备的能量消耗；灰分还是造成环境污染的根源。显然，灰分是煤中的有害成分。6、水分（）水分也是煤中的不可燃杂质，其含量差别甚大，少的仅为2%左右，多的可达50%～60%。水分含量一般随煤的地质年代的延长而减少，同时也受开采方法、运输和贮存条件的影响。水的危害：煤中水分含

6、量增加，煤中可燃成分相对减少，发热量降低；水分多，会增加着火热，使着火推迟；水分多，会降低炉内温度，使着火困难，燃烧也不完全，机械和化学不完全燃烧热损失会增加。煤中水分会吸热变成水蒸汽并随同烟气排出炉外，增加烟气量而使排烟热损失增大，降低锅炉效率；同时使引风机电耗增大；也为低温受热面的积灰、腐蚀创造了条件。此外，原煤水分过多，会给煤粉制备增加困难，也会造成原煤仓、给煤机及落煤管中的粘结堵塞以及磨煤机出力下降等不良后果。（二）煤的工业分析1、水分（）实际应用状态下的煤（工作煤或收到煤）中所含水分，称为全水分（）。它由外在水分（）和

7、内在水分（）两部分组成。外在水分（）又称表面水分，是在开采、运输、洗选和贮存期间，附着于煤粒表面的外来水分，如因雨雪、地下水或人工润湿等而进入煤中。这部分水分变化很大，而且易于蒸发，可以通过自然干燥方法予以除掉。一般规定：原煤试样在温度为20±1℃、相对湿度为（65±1）%的空气中自然风干后失去的水分即为外在水分。内在水分（-19-）又称固有水分，是指原煤试样失去了外在水分后所剩余的水分。内在水分需在较高温度下才能从煤样中除掉。全水分的测定方法是：将原煤试样置于105～110℃（褐煤相应的温度约为145℃）的烘箱内约2h，使之干

8、燥至恒重，其所失去的水分即为全水分。2、挥发分（）将失去水分的煤样置于隔绝空气的环境中，加热至一定温度时，煤中有机质分解而析出的气体称为挥发分。挥发分主要由各种碳氢化合物（∑）、氢（）、一氧化碳（）、硫化氢（）等可燃气体及少量的氧（）、二氧化碳（CO2）、氮（）