煤的化學(xué)成分與性質(zhì).ppt

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第二章燃料 第一節(jié)燃料的種類第二節(jié)煤的化學(xué)成分與性質(zhì) 燃料的定義 在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上適合于產(chǎn)生熱量的材料為燃料 有機(jī)燃料的物理狀態(tài)分為 固體燃料 液體燃料和氣體燃料 第二章燃料 第一節(jié)燃料的種類第二節(jié)煤的化學(xué)成分與性質(zhì) 一 煤的組成特點(diǎn) 可燃成分和不可燃成分組成的復(fù)雜組合物 結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜 各組成元素并不單獨(dú)游離存在 而是以復(fù)雜的化合物存在 成分十分不均勻 二 煤的化學(xué)成分 煤的化學(xué)分析 元素分析 成分分為 C H O N S A ash M moisture 可燃成分 C H 部分S 不可燃成分 其它成分 碳C 最主要的可燃質(zhì) 煤是富含碳的燃料 燃燒產(chǎn)物主要是CO2 碳含量取決于碳富集程度 炭化及年齡 碳的發(fā)熱量 7800kcal kg 4 182系數(shù)一般含量 30 70 關(guān)于熱量單位 kcal 工程 kJ 國(guó)際 BTU 英制 氫H 發(fā)熱量很高 達(dá)28600kcal kg 極易燃燒 煤中含量很少 僅為2 5 液體燃料中可達(dá)到14 天然氣中最多 硫S 部分S屬于可燃質(zhì)發(fā)熱量?jī)H2160kcal kg對(duì)鍋爐設(shè)備及環(huán)境的危害很大硫的含量0 2 5 甚至更高 超過(guò)1 既為高硫煤 在煤中硫以三種狀態(tài)存在 氧O 氧不可燃 且不助燃 氧不以游離狀態(tài)存在于煤中 與煤中的氫和碳組成化合物 占據(jù)部分可燃質(zhì) 使煤發(fā)熱量降低 氧的含量1 15 木柴中的氧含量達(dá)到20 25 氮N 氮是一種不利的元素 在高溫環(huán)境下 與氧形成氮氧化物 對(duì)環(huán)境危害極大 煤中氮的含量 1 灰分A 煤中不可燃礦物雜質(zhì) 成分十分復(fù)雜 大多數(shù)煤的灰分含量7 40 水分M 含量一般在1 30 多在10 左右 三 煤成分的表示方法及其換算 用各個(gè)成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來(lái)表示 水分和灰分所占質(zhì)量較大 且隨外界條件有較大的波動(dòng) 采用四種不同的 基 準(zhǔn)的質(zhì)量成分表示 1 收到基ar 2 空氣干燥基ad 3 干燥基d 4 干燥無(wú)灰基daf 收到基 下標(biāo)符號(hào)為ar 表示燃料中全部成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)總和是鍋爐燃料燃燒計(jì)算的原始依據(jù) Car Har Oar Nar Sar Aar Mar 100 空氣干燥基 下標(biāo)符號(hào)為ad 表示在不含外在水分的條件下 燃料各組成成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)總和 是實(shí)驗(yàn)室煤質(zhì)分析所用煤樣的成分組成 Cad Had Oad Nad Sad Aad Mad 100 干燥基 下標(biāo)符號(hào)為d 表示在不含水分的條件下干燥燃料各組成成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)總和干基中各成分不受水分變化的影響Cd Hd Od Nd Sd Ad 100 干燥無(wú)灰基 下標(biāo)符號(hào)為daf 表示在不含水分和灰分的條件下 干燥無(wú)灰燃料各組成成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)總和 干燥無(wú)灰基中只包含燃料的可燃成分 各成分不受水分和灰分變化的影響 煤炭交易 Cdaf Hdaf Odaf Ndaf Sdaf 100 各種基的換算 略 查表 查圖 查手冊(cè) 作業(yè) 編制計(jì)算程序 完成換算 四 煤的發(fā)熱量 兩種發(fā)熱量的定義 1 高位發(fā)熱量Qgr1kg煤完全燃燒時(shí)放出的全部熱量 包括煙氣中水蒸汽凝結(jié)時(shí)放出的熱量 2 低位發(fā)熱量Qnet在1kg煤完全燃燒時(shí)放出的全部熱量中扣除水蒸汽汽化潛熱后所得的熱量 即煤中可燃質(zhì)的一部分燃燒熱量被用于水分的汽化 沒(méi)有得到利用 單位為kcal kg 或者kJ kg MJ kg 高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量間的換算公式煤的高位發(fā)熱量減去煤中水和氫燃燒生成水的蒸發(fā)潛熱所得到的熱量為低位發(fā)熱量 r為水的蒸發(fā)潛熱 取為2510kJ kg 幾點(diǎn)說(shuō)明 實(shí)驗(yàn)室所測(cè)是全部熱量 高位 鍋爐排煙溫度均較高 110C以上 煙氣中水未蒸汽凝結(jié) 將這部分氣化潛熱帶走 我國(guó)均采用低位發(fā)熱量 有些國(guó)家采用高位發(fā)熱量 必要時(shí)說(shuō)明 表示煤的發(fā)熱量同樣分為不同的 基 因此 也存在之間的換算 作業(yè) 編制換算程序 五 折算水分 折算灰分與折算硫分的概念 硫分 灰分與水分對(duì)鍋爐工作的影響1 降低煤的發(fā)熱量2 降低燃燒溫度 不利于燃料的著火與燃燒3 增加煙氣容積 排煙溫度升高 排煙損失增加 鍋爐效率下降4 加劇鍋爐受熱面的低溫腐蝕與積灰5 增加通風(fēng)電耗 采用折算成分的目的 比較鍋爐燃燒不同煤時(shí) 帶入爐內(nèi)的水 灰和硫的質(zhì)量 煤的折算成分 定義 每送入爐內(nèi)1MJ熱量 隨燃料帶入爐內(nèi)的某成分的質(zhì)量 分別為折算水分 折算灰分和折算硫分 以灰分為例 同一鍋爐燃燒三種不同煤時(shí) 采用折算成分的必要性 折算成分的表達(dá)式 要產(chǎn)生同樣的熱量 帶入鍋爐的灰量取決于煤灰分含量與發(fā)熱量 與灰分含量成正比 與發(fā)熱量成反比 采用此比例式來(lái)代表帶入的灰量 因該比值很小 故乘1000 折算水分 折算灰分 折算硫分 采用折算成分判斷煤中水分 灰分和硫分高 中 低的大致范圍如表所示 六 標(biāo)準(zhǔn)煤概念 單純以燃煤量的多少來(lái)比較不同鍋爐的經(jīng)濟(jì)性不妥 須折算到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)煤的概念 規(guī)定低位發(fā)熱量為7000kcal kg 或者kJ kg MJ kg 的煤為標(biāo)準(zhǔn)煤 將發(fā)熱量不是7000kcal kg的煤統(tǒng)一折算到7000kcal kg來(lái)進(jìn)行比較 用于計(jì)算和比較標(biāo)準(zhǔn)煤耗等 七 氣體燃料容積組成表示和換算 氣體燃料的組成通常用兩種表示方法1 干氣體組成 不包含水分 2 濕氣體 包含水分 八 煤質(zhì)分析 1 煤質(zhì)分析方法 1 元素分析全面測(cè)定煤的所有成分以及揮發(fā)份與發(fā)熱量等 2 工業(yè)分析測(cè)定水分 灰分 灰熔融特性 煤粉細(xì)度 揮發(fā)份以及發(fā)熱量等 工業(yè)分析在電廠常用 唯一的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 煤質(zhì)分析的內(nèi)容 1 煤元素分析2 煤中水分含量測(cè)定3 煤中灰分含量測(cè)定4 煤發(fā)熱量測(cè)定5 揮發(fā)份及其測(cè)定6 灰的熔融性及測(cè)定 1 煤元素分析 專門(mén)儀器 2 煤中水分測(cè)定 包括測(cè)定外在水分與內(nèi)在水分 3 煤中灰分測(cè)定將煤粉試樣在電爐中灰化 4 煤發(fā)熱量測(cè)定絕熱式量熱計(jì) 注意 扣除生成硫酸和硝酸的熱量 5 揮發(fā)份及其測(cè)定揮發(fā)份定義 失去水分的煤樣在隔絕空氣的條件下加熱到一定溫度時(shí) 煤分解逸出的部分可燃質(zhì)和礦物質(zhì) 主要成分是CO CO2 CmHn H2等 收到基揮發(fā)份含量在5 40 之間 表示方法 V Vdaf 等 也存在換算 影響因素 揮發(fā)份的多少和組成與煤的年代有關(guān)熱解程度隨加熱速率 加熱溫度和加熱時(shí)間而變 須在統(tǒng)一條件下測(cè)定 揮發(fā)份的發(fā)熱量取決于揮發(fā)份的成分揮發(fā)份的多少與組成影響到著火 是對(duì)動(dòng)力用煤進(jìn)行分類的重要依據(jù) 焦炭 固定炭 灰分 失去水分并放出揮發(fā)份后所剩余的殘留物稱為焦炭 6 灰的熔融性及測(cè)定 爐膛內(nèi)溫度很高 煤中灰顆粒一般呈熔化或軟化狀態(tài) 對(duì)鍋爐工作影響極大 對(duì)鍋爐的主要危害是造成鍋爐受熱面結(jié)渣 傳熱惡化 掉渣滅火或事故 灰分成分不同 發(fā)生熔化的溫度也不同 高熔點(diǎn)成分 低熔點(diǎn)成分 無(wú)固定的熔點(diǎn) 灰熔融性的測(cè)定 將灰制成特定形狀的灰堆 加熱升溫1300 以上 采用三個(gè)特征溫度來(lái)表示灰的熔融特性 t1 開(kāi)始變形溫度 t2 軟化溫度t3 熔化溫度 結(jié)渣判別 一般認(rèn)為 t2 1350 不易結(jié)渣 t2 1350 易結(jié)渣 t1 1200 易結(jié)渣 各種各樣的結(jié)渣判定指標(biāo) 研究的熱點(diǎn) 煤粉爐的排渣方式 固態(tài)排渣爐 排渣為固態(tài) 廣泛采用 液態(tài)排渣爐 排渣為液態(tài) 煤質(zhì)分析小結(jié) 1 煤質(zhì)分析方法2 煤中水分測(cè)定3 煤中灰分測(cè)定4 煤發(fā)熱量的測(cè)定5 揮發(fā)份及其測(cè)定6 灰的熔融性及測(cè)定 第二章燃料 第一節(jié)燃料的種類第二節(jié)煤的化學(xué)成分與性質(zhì)第三節(jié)我國(guó)發(fā)電廠煤粉鍋爐用煤的分類 電廠動(dòng)力用煤分類 根據(jù)煤的燃燒特性 以揮發(fā)份 灰分 水分 硫分和灰熔融特性作為主要的分類指標(biāo) 以煤的發(fā)熱量作為輔助分類指標(biāo)VAMST分類標(biāo)準(zhǔn) 無(wú)煙煤 Vdaf 10 含碳最多 發(fā)熱量高 難以點(diǎn)燃 貧煤 Vdaf 10 20 灰分較多 煙煤 Vdaf 10 50 含碳多 灰 水少 發(fā)熱量高褐煤 Vdaf 40 水分與灰分高 發(fā)熱量低 著火與燃燒容易 簡(jiǎn)要回答 煤的成分組成是什么 采用哪幾種 基 來(lái)表示煤成分的質(zhì)量百分比 為什么 煤的高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量的區(qū)別 高位發(fā)熱量在不同 基 下的換算 是否需要考慮水分汽化潛熱的影響 爐膛的結(jié)渣可能性與灰熔點(diǎn)的關(guān)系