第五章燃料燃烧与燃烧设备_精品文档.ppt

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第五章燃料燃烧与燃烧设备正确的选择燃料是锅炉经济运行的重要一环，因此必须掌握燃料的特性，了解燃烧原理，按照锅炉设计要求的燃烧种类选用燃料，才能使锅炉达到设计要求和预期效果。

燃料的分类凡是可以燃烧并能放出较大热量的物质，都称为“燃料”。

供给锅炉使用的燃料，通常有以下几种：

固体燃料（煤、油母页岩、木材、甘蔗渣等）。

液体燃料（重油、渣油、柴油、造纸厂废液等）。

气体燃料（天然气、人工煤气、液化石油气）。

燃料的元素分析

（一）燃料中含有碳（C）、氢（H）、硫（S）、氧（O）和氮（N）等元素及其它杂质，包括水分（W）和灰分（A）。

碳（C）。

是燃料中的主要成分，含碳量越高，发热量也就越高。

但碳本身要在比较高的温度下才能燃烧，纯碳是很难燃烧的。

氢（H）。

是燃料中又一种主要成分，一般与碳形成化合物存在，称作碳氢化合物。

氢在燃烧时能放出大量的热量。

年代越久的煤，含氢量越少。

燃料的元素分析

（二）硫（S）。

燃料中的硫由两部分组成：

一部分为不可燃硫部分，如无机硫，它不参加燃烧；另一部分为可燃烧部分，如挥发硫，它可以燃烧放出热量。

但硫燃烧后生成二氧化硫（SO2）和三氧化硫（SO3），当烟温低于露点时，二氧化硫和三氧化硫与烟雾中中的水分化合生成亚硫酸（H2SO3）和硫酸（H2SO4），对锅炉尾部受热面起腐蚀作用。

对大气也会造成污染。

氧（O）。

燃料中的氧不参加燃烧，是不可燃物质。

它的含量多，则燃料中的可燃物质相对减少。

从而降低了燃料燃烧时放出的热量。

煤生成的时间越长，氧的含量就越低。

燃料的元素分析（三）燃料的元素分析（三）灰分（A）。

是燃料中不可燃烧的固体矿物质，它是燃料形成时期或开采以及运输中掺入燃料中的。

水分（W）。

是燃料中的有害成分，它吸收燃料燃烧时放出的热量而汽化，因而直接降低燃料放出的热量，时炉膛燃烧温度降低，造成燃料着火困难。

包括内在水分和外在水分两种。

燃料中硫对尾部受热面的腐蚀

（一）燃料中硫对尾部受热面的腐蚀

（一）无烟煤：

含碳量无烟煤：

含碳量50，挥发分，挥发分10燃料的工业分析煤的工业分析项目有挥发物（V）、固定碳（C）、灰分（A）、水（W）和发热量（Q）等五项。

煤的工业分析

（一）煤的工业分析

（一）挥发分（V）。

把煤加热，首先析出水分，继续加热到一定温度时，有碳氢化合物逸出。

这种气体可以燃烧，称为挥发分。

通常规定各种煤在测定挥发分时统一加热温度为85020，加热时间约为七分钟，为防止煤试样被烧掉，加热时，应隔绝空气。

固定碳（FC）和灰分（A）。

煤中的水分全部析出后，残留下来的固体物质包括固定碳和灰分两部分，总成为焦炭。

将焦炭在空气中加热到80025的温度下灼烧，到重量不再变化时（约需两个小时）取出来冷却，这是焦炭失去的重量就是固定碳，剩余部分则是灰的重量。

煤的工业分析

（二）煤的工业分析

（二）发热量（Q）。

1kg燃料完全燃烧时放出的热量，称为发热量。

燃烧的发热量有高位发热量和低位发热量两种。

单位是KJkg。

所谓低位发热量是指考虑到燃料燃烧时，所有的水分都要汽化成蒸汽并吸收热量，这部分热量在锅炉中随烟气排除而无法利用，因此燃料燃烧放出的热量应扣除这部分热量。

若包括这部分热量就成为高位发热量。

低位发热量是煤的实际发热量，将低位发热量7000大卡公斤（29309kJkg）定为标准煤。

水分（W）。

将煤样放在烘箱中加热102105烘至其重量不再变化时为止（一般约两个小时），煤样所失去的重量占原煤样重量的百分比.锅炉用燃料分类表锅炉用燃料分类表特性燃料挥发物水分灰分低位发热值大卡公斤固定碳无烟煤类51010253500500050类51025500050类5101025500050贫煤101030450050左右20石煤13002000煤矸石15002500锅炉用燃料分类表锅炉用燃料分类表特性燃料挥发物水分灰分低位发热值大卡公斤固定碳烟煤类2071540270037003060类207154037004700类20715254700褐煤4020302000350030左右燃料油97001030084左右天然气80009000各种燃料的燃烧特点

（一）各种燃料的燃烧特点

（一）煤的燃烧：

预热干燥阶段，温度达到102105时，煤中的水分基本蒸发完全。

逸出挥发分形成焦炭阶段。

固定碳的着火燃烧。

固定碳的燃烬和灰渣的形成.煤的着火温度：

褐煤350，烟煤450，无烟煤700。

各种燃料的燃烧特点

（二）各种燃料的燃烧特点

（二）油的燃烧：

油的沸点总是低于燃点，液体燃料的燃烧总是在气态下进行的。

可分为油的雾化、油滴的蒸发与热分解、油气和空气混合物的形成以及可燃混合物的着火燃烧四个过程。

主要分为两个阶段：

一是燃烧准备阶段，此阶段需要足够的热量，以提高温度；二是燃烧阶段，此阶段需要足够的空气与油充分混合，以保证油能迅速、持续和充分地燃烧。

重油的着火温度约为100150。

各种燃料的燃烧特点（三）各种燃料的燃烧特点（三）燃气的燃烧：

比较简单，它没有蒸发过程，只有混合和燃烧两个过程。

燃气的燃烧速度比较快，需要的空气量比较大。

氢气燃烧时的火焰为淡蓝色，一氧化碳燃烧时也产生蓝色火焰，天然气在燃烧正常时，火焰颜色为蓝色。

气体燃料气体燃料天然煤气（天然气）：

分为气田煤气和油田伴生煤气，主要成分是甲烷，还有其它碳氢化合物、硫化氢以及少量的惰性气体。

人工煤气：

根据获得的方法不同分为液化石油气、炼焦煤气、高炉煤气及发生炉煤气等。

天然气的主要成分是甲烷，含量可达80%98%.发热量很高。

焦炉煤气含有大量的氢和甲烷，氢占46%61%，甲烷占21%30%，还含有少量的氮、二氧化碳和其它杂质。

高炉煤气的主要可燃成分是一氧化碳占20%30%，氢气占5%15%，含惰性气体较多，二氧化碳约占5%15%，氮气高达45%55%，所以发热量较低。

城市煤气比较复杂，除用液化石油气外，常用人工煤气。

人工煤气又分煤制气及油制气两大类，每类又有多种制气方法。

燃料油的主要特性

（一）燃料油的主要特性

（一）粘度：

表示油流动性的好坏，粘度越大流动性越差，对运输及雾化影响很大，常需先行加热。

常用恩氏粘度计测定，用E表示。

恩氏粘度是t（）时的油从恩氏粘度计流出的时间与同体积20的蒸馏水流出时间的比值。

凝固点：

重油或渣油在温度降低到一定数值时即失去流动性。

将盛有重油的试管倾斜45度，重油的液面在一分钟内仍能保持不变时的温度即为这种重油的凝固点。

燃料油的主要特性

（二）闪点：

重油或渣油被加热到某一温度时，如用明火接近其表面，则会产生短暂的闪光，这一温度称为油的闪点。

闭式测定（如原油、汽油等）和开式测定（如重油、润滑油等）两种，开式测定的闪点一般要比闭式测定的闪点高1525。

燃点：

对油继续加热，当温度升高到一定值后油将会着火燃烧，持续燃烧（时间不少于5秒钟）时的最低温度称为油的燃点和着火点，燃点比闪点一般要高2030。

燃料油的主要特性（三）燃料油的主要特性（三）发热值。

比重：

重油在一定温度下单位体积的重量与同体积温度温度为4的纯水的重量之比。

硫分：

低硫油0.5，中硫油0.52.0，和高硫油2.0。

燃料油的硫分一般应低于2。

同时所含硫量高于1的燃料油，必须注意锅炉尾部受热面的低温腐蚀问题。

层状燃烧示意图层状燃烧示意图链条炉燃烧区域分布图链条炉燃烧区域分布图燃烧的条件燃烧的基本条件：

可燃物质。

空气（氧气）。

温度。

完全燃烧必须具备的条件：

足够的空气。

足够的炉内温度。

强烈的混合。

充足的燃烧时间和空间.理论空气量与实际空气量燃料在锅炉设备中燃烧，送入的空气量不可能做到与燃料理想的混合，为了使燃料在炉内尽可能燃烧完全,实际供入的空气量称为实际空气量，必定大于理论空气量.过剩空气系数实际供给空气量理论计算空气量常用炉过量空气系数：

手烧炉1.31.5链条炉1.21.4煤粉炉1.151.25燃油、气炉1.11.2过量空气系数的近似计算：

2121O2（O2烟气中含量百分数）如何用炉膛中的火焰颜色判断，空气量是否合适保持较高的炉膛温度，是燃料迅速完全燃烧的必要条件之一。

层燃锅炉（火床燃烧的锅炉），在煤层上部温度以11001300为宜，火焰颜色为橙色。

悬浮燃烧锅炉（室燃炉），在燃烧中心温度以1300为宜，火焰颜色为白中带橙色。

沸腾燃烧锅炉，沸腾层温度应保持在9001000.空气量适当，火焰颜色呈橙色。

空气量过大，火焰颜色呈亮白色。

空气量过小，火焰颜色呈红色边发黑。

热的传播传导：

通过物体的直接接触，热量从高温物体传向低温物体或物体内部从高温部分向低温部分传递的过程。

对流：

依靠液体或气体本身的流动来传递热量的过程。

辐射：

是指高温物体不通过接触或流动，而以电磁波的形式将热量向四周散发给低温物体的过程。

导热系数：

当温差为1时，在1的面积上每秒通过厚度为1m的平壁的热量称为该物体的导热系数，它表示物体导热能力的大小，单位为W（m.）。

热膨胀系数（线膨胀系数和体膨胀系数）热膨胀：

大多数物质在外压不变的情况下，受热后体积随着温度的升高，而增大的现象。

线膨胀系数：

固体有的形状和线度（即长、宽、高）受热后温度升高，它的各个线度要增长，温度上升1所能引起的线度增长值，与0时线度的比值。

体膨胀系数：

物体温度上升1所引起的体积增大值与其0时体积比值。

固体的体膨胀系数，大致等于它的线膨胀系数的3倍。

热膨胀现象的举例说明一台兰开夏锅炉，工作压力为0.8MPa,锅筒直径为2.5米，长度为10米.从冷炉点火（20）到工作压力0.8MPa，产生饱和蒸汽，锅筒要伸长约17毫米，如果安装时事先没有给锅筒留有伸长的余地，就会使锅筒损坏或者推裂炉墙。

锅炉热效率锅炉热效率，是表示进入锅炉的燃料所能放出的全部热量中，被锅炉有效吸收的百分率，常用的符号是“”（艾塔）。

锅炉热效率的测定和计算方法有正平衡和反平衡法两种。

炉门漏风漏风处正平衡法正平衡又称为“直接测量法”，是直接测定输入到锅炉的热量和锅炉输出热量。

此法多用于测定小型工业锅炉的热效率。

其优点是，简便易行；缺点是，不能通过测定找出影响锅炉效率的原因。

锅炉热效率（锅炉输出有效热量输入锅炉热量）反平衡法反平衡法又称为“间接测量法”，是通过测定锅炉的各项热量损失。

锅炉热效率100（q2q3q4q5q6）锅炉热损失排烟热损失（q2），锅炉排除的烟气一般都在200左右，因而带走很多的热量，这是锅炉的一项主要热损失。

气体未完全燃烧热损失，又称化学未完全燃烧热损失（q3）.烟气中一些可燃气体没有燃烧，就被排除炉外，造成热量损失。

固体未完全燃烧热损失，又称机械未完全燃烧热损失（q4）.没有燃烧的煤粒漏入灰坑，在形成的飞灰和炉渣中也会含有一定的可燃物，就被排除炉外，造成热损失。

散热损失（q5），通过炉墙和炉体保温层的表面，散失到周围空气中，造成热损失。

灰渣物理热损失（q6），排除炉外的漏煤和炉渣温度一般都在600以上，也会带走一些热量。

锅炉配套鼓风机估算表层燃炉：

蒸发量1吨小时的锅炉，每小时需要提供1250m的空气。

沸腾炉：

蒸发量1吨小时的锅炉，每小时需要提供1100m的空气。

煤粉炉及油炉：

蒸发量1吨小时，每小时需要提供1000m的空气。

引风机的引风量一般为鼓风机鼓风量的23倍，常用22.5倍。

鼓风机的风压1.5引风机的风压。

手烧炉的燃烧特点

（一）炉排为固定炉排，主要条状炉排和板状炉排.条状炉排通风截面积约为整个炉排面积的2040.板状炉排约为1020。

采用“勤、少、快、匀”的添煤方法。

采用“一看、三快、三要”的操作方法。

一看：

是当燃烧火焰呈亮白色时，表明燃烧炽烈，要准备投煤。

三快：

是开关炉门快、投煤快、清炉要快。

三要：

每次投煤要少，煤粒颗粒大小要适当，撒煤要薄而匀。

手烧炉的燃烧特点

（二）合理控制煤中的水分：

保持煤中水分是必要的，掺水工作应在燃用前46小时内进行，手烧炉燃煤水分应控制在8左右为宜。

对准备投入炉膛内的煤进行检查，有无异物，如爆炸物。

合理调整引风量和鼓风量，维持炉膛负压2030pa。

各种燃料的燃料厚度燃料种类新加煤层厚度（mm）火床厚度（mm）烟煤1025200250无烟煤1020200250褐煤3045300400条状炉排

（一）条状炉排

（一）板状炉排

（二）抛煤机炉双层炉排炉链条炉排炉

（一）引燃拱