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第二章.锅炉燃料及燃烧计算

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管式加热炉第二章

管式加热炉第二章

影响过剩空气系数的因素 燃料性质 燃烧器的性能 炉体密封性能 加热炉的测控水平 烟囱挡板
过剩空气系数的确定 自然通风式燃烧器 烧油α =1.30 烧气α=1.25 预混式气体燃烧器 α =1.20 强制通风式燃烧器 烧油 α=1.15～1.20 烧气α =1.10～1.15 由烟道气组成分析结果计算 燃料完全燃烧时： 燃料不完全燃烧时:
Q Q Q Q Q 2 3 L 1 1 Bl Q Bl Q
各种热量确定方法：
q Q
q Q
1 l
根据过剩空气系数和烟气出对流室的温度由图2-2查得； 、q
3 l
2 l
Q
在设计加热炉时可以不考虑这两部分损失。
qL Ql
一般变化不大，立式炉和圆筒炉约为0.02～0.05，其中 辐射室为0.01～0.03, 对流室为0.01～0.02。
燃料的组成 用元素组成表示
即油中所含各元素 的质量百分数 用各组分体积 百分数表示
发热值
低发热值 燃料完全燃烧， 其燃烧产物中的 水分仍以汽态存 在时所放出的热 量。
发热值 计算
燃料油发热值 1公斤燃料完全燃烧时所放出的热量，单位kJ/kg。 (1)根据燃料油元素组成（质量百分数）计算: 339. 1 1 2 4 5 7 6 1 C . 01 8H . O 8) 62(S h 高发热值： Q 339 1 . 0 1 3 4 0 1 7 . 0 C 0 8 0 . O 2 8 )5 H 6. 2 低发热值： Q l (2)根据燃料油的相对密度计算:
燃料用量
Q B Q lη
加热炉热负荷一定时，燃料的发热值越大，炉子 的热效率越高，越节省燃料用量。 对于固定的燃料，完成一定的热任务时，燃料用 量仅与加热炉的热效率有关。

锅炉第二章题库答案

锅炉第二章题库答案

第二章燃料与燃烧计算一、名词解释1、发热量：单位质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量。

2、高位发热量：1kg燃料完全燃烧后所产生的热量，包括燃料燃烧时所生成的水蒸气的汽化潜热。

3、低位发热量：高位发热量中扣除全部水蒸气的汽化潜热后的发热量。

4、标准煤：规定收到基低位发热量Qnet，ar =29308kJ/kg的煤。

6、煤的挥发分：失去水分的干燥煤样置于隔绝空气的环境下加热至一定温度时，煤中的有机物分解而析出的气态物质的百分数含量。

7、油的闪点：油气与空气的混合物与明火接触发生短暂的闪光时对应的油温。

8、完全燃烧：燃烧产物中不再含有可燃物的燃烧。

9、不完全燃烧：指燃料的燃烧产物中还含有某些可燃物质的燃烧。

10、理论空气量：1kg收到基燃料完全燃烧，而又无过剩氧存在时所需的空气量。

11、过量空气系数：实际供给的空气量与理论空气量的比值。

12、理论烟气量：供给燃料以理论空气量，燃料达到完全燃烧，烟气中只含有二氧化碳、二氧化硫、水蒸气及氮气四中气体时烟气所具有的体积13、烟气焓：1kg固体、液体燃料或标准状态下1m³气体燃料燃烧生成的烟气在等压下从0℃加热到某一温度所需的热量。

二、填空1、煤的元素分析法测定煤的组成成分有碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分，其中碳、氢、硫是可燃成分，硫是有害成分。

2、煤的工业分析成分有水分、挥发分、固定碳和灰分。

3、表征灰的熔融特性的四个特征温度为变形温度、软化温度、半球温度和流动温度。

4、煤的炭化程度越深，其挥发分含量越少，着火温度越高，点火与燃烧就越困难。

5、煤的成分分析基准常用的有收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基。

6、理论水蒸气体积，包括燃料中氢完全燃烧生成的水蒸气、燃料中水分受热蒸发形成的水蒸气、理论空气量带入的水蒸气三部分。

0带进烟气中的水蒸气体积为V k0 m3/kg。

7、随同理论空气量Vk8、烟气成分一般用烟气中某种气体的所占干烟气总体积的体积百分数含量来表示。

燃料及燃料燃烧计算

燃料及燃料燃烧计算

发电用煤的分类：VAMSST及Q分类方法 例如：V4A1M1S2ST1
焦结性：
煤受热析出挥发分后余下产物的焦结程度。一般炼焦煤 （Vdaf=18～26%）的焦结性最大，适于炼焦炭。 对层燃炉燃烧的影响： • 结焦性过强，导致通风不均，难于燃尽； • 结焦性过弱，易受热而松散，落到炉排下面，而损失掉。
煤样置于105～110℃的烘箱中使干燥至恒重， 失去的水分
化合结晶水分：石膏CaSO4•2H2O，高岭土Al2O3 •2SiO2 •2H2O
水分对锅炉运行的影响
• 煤中的不可燃成分，降低煤的发热量 • 推迟着火，在燃烧过程中汽化吸热，降低炉膛温度，
使着火困难 • 降低锅炉效率 • 易引起低温受热面腐蚀
100 100 Ad
§2－4 煤的工业分析和燃烧特性
煤的工业分析
气态物质 固态物质
水分Mad(%)－测定值
挥发分Vad（%）－测定值 灰分Aad（%）－测定值 固定炭FCad（%）－求定值
还包括发热量Q、焦渣特性、灰熔点、颗粒度
煤的挥发分：
煤在隔绝空气的情况下加热至一定温度时，煤中的部分有机 物和矿物质便发生分解，析出的气态产物。
灰熔点—表示了灰的熔化特性，一般在1000～1600℃之间， 变形温度DT（Deformation Temperature) 开始软化温度ST（Softening Temperature） 熔化温度FT(Fluid Temperature)
易熔灰：ST<1200C，适于液态排渣炉 难熔灰：ST>1400C，适于固态排渣炉
气田煤气： 94～98％ CH4 ，压力高，热值36000kJ/Nm3
天 然 气
油田煤气：75～87％ CH4，>10％的C2H6和C3H8，5~10% CO2，热值45000kJ/Nm3 煤矿矿井气： 52～60％ CH4 ，>35％ N2，热值18800kJ/Nm3

锅炉原理---第2章燃料及燃料燃烧计算

锅炉原理---第2章燃料及燃料燃烧计算
00:56:36
能源与动力工程学院
School of Energy & Power Engineering
山东大学
中国 济南
灰分的影响
• • • • • • • • • • 发热量下降：有效热量减少，着火热增大； 理论燃烧温度、炉内温度下降：燃烧速度降低，燃烧稳 定性变差，q4增加； 产生灰壳：q4增加； 排渣物理显热增加； 排烟温度升高、q2增加； 过热蒸汽温度升高：灰分增加10%→汽温升高5℃； 造成炉内结渣、高温腐蚀； 磨损、积灰； 制粉系统能耗增加； 造成环境污染；
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能源与动力工程学院
School of Energy & Power Engineering
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山东大学
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• • • • •
•
变形温度DT（deformation temperature），锥顶变圆或开始倾斜； 软化温度ST（softening temperature），锥顶弯至底或萎缩成球形； 半球温度 HT(half ball temperature) ，锥体变化为半球形（用的不 多）； 熔化温度 FT（ fusing temperature ），是指锥体呈流体状态能沿平 面流动(也有称为流动温度，fluid temperature,不确切)。 DT、ST、FT这三个温度表示燃料中灰分的熔化特性，均可称为灰 熔点。对大部分煤来说，其灰分的这三个温度约为 1000~1600℃， 当ST>1400℃时，称为具有难熔灰分的煤，当ST<1200℃称为具有 易熔灰分的煤。 对固态排渣煤粉炉，当灰的软化温度ST>1350℃时，造成炉内结渣 的可能性不大。为了避免炉膛出口处结渣，炉膛出口烟温应至少比 DT低50~100℃。

第二章 燃料及燃料燃烧计算

第二章 燃料及燃料燃烧计算
29
(二）各类煤质的燃烧特性
烟煤 含碳量较无烟煤低 40％～70％； 挥发分含量较多 20％～40％，易点燃，燃烧快，火焰长； 氢含量较高 发热量较高。 褐煤
碳化程度低，含碳量低 约为40～50%，
水分及灰分很高 发热量低； 挥发分含量高 约40～50%，甚至60%，挥发分的析出温度 低，着火及燃烧均较容易。
热量。
约占2％～6％。 多以碳氢化合物的形式存在。
3、氧（O）和氮（N）
不可燃元素。 氧含量变化很大，少的约占1％～2％，多的占40％ 氮的含量约占0.5％～2.5％。
5
一、煤的成分及分析基准
4、硫（S）
有害成分，约占2％，个别高达8％～10％。 存在形式：
① 有机硫（与C、H、O等结合成复杂的有机物）
第二章 燃料及燃料燃烧计算
燃料的成分及其主要特性 燃料燃烧计算 烟气分析方法 空气和烟气焓的计算
1
§2.1 燃料的成分及其主要特性
燃料:
核燃料 有机燃料 固体燃料（煤、木料、油页岩等）
有机燃料 :
液体燃料（石油及其产品） 气体燃料（天然气、高炉煤气、焦炉煤气等）
电厂锅炉以煤为主要燃料，并尽量利用水分和灰分含
Q Q 226 H d , n, et p d , gr d
干燥基 高位发热量与低位发热量之间的换算： 干燥无灰基 高位发热量与低位发热量之间的换算： Q Q 226 H daf , net , p daf , gr daf
18
（一）煤的发热量
高位发热量(Qgr) 各基准间的换算采用表2-1换算系数
为反映煤的燃烧特性，电厂煤粉锅炉用煤还以VAMST及Q法 分类
28
(二）各类煤质的燃烧特性

燃料及燃料燃烧计算

燃料及燃料燃烧计算
热能转换装置原理
哈尔滨工业大学（威海）
2）闪点和燃点 闪点——在大气压下，重油表面油气和空气的混合物在 标准条件下接触明火时，发生短暂的闪光（一闪即灭） 现象的最低油温。 燃点——当油面上的油气与空气的混合物遇明火能着火 持续燃烧（持续时间不少于5s）的最低油温。 重油的上闪点为80~130℃，燃点比闪点高10～30℃。 闪点是防止油发生火灾的一个重要指标，因此燃料油的 预热温度必须低于闪点。对于敞口容器中的油温至少应 比闪点低10℃，对于封闭的压力容器和管道内的油温则 可不受此限。
1） 水分进入炉内吸热汽化成水蒸气，对燃烧不利；
M Qdw l
2） 在烟气露点时，水蒸气与SO2、SO3生成亚硫酸和硫 酸，造成低温腐蚀；
3） M Vy Vpy q2
热能转换装置原理
哈尔滨工业大学（威海）
挥发份： 失去水分的煤样在隔绝空气的条件下加热到一定温度时， 煤分解逸出的部分可燃质和矿物质。 主要成分是CO、CO2、CmHn、H2等。 收到基挥发份含量在5%~40%之间。 挥发份的测定 挥发份对煤的着火、燃烧的影响
表示燃料中全部成分的质量百分数总和 是锅炉燃料燃烧计算的原始依据。
Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% 2.空气干燥基ad； 表示在不含外在水分的条件下，燃料各组成成分的质量 百分数总和， 是实验室煤质分析所用煤样的成分组成。
Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%
Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%
热能转换装置原理
哈尔滨工业大学（威海）

《锅炉原理》试题库及参考答案

《锅炉原理》试题库及参考答案

《锅炉原理》习题库及参考答案第一章基本概念1. 锅炉容量：指锅炉的最大长期连续蒸发量，常以每小时所能供应蒸汽的吨数示。

2. 层燃炉：指具有炉箅（或称炉排），煤块或其它固体燃料主要在炉箅上的燃料层内燃烧。

3. 室燃炉：指燃料在炉膛空间悬浮燃烧的锅炉。

4. 旋风炉：指在一个以圆柱形旋风筒作为主要燃烧室的炉子，气流在筒内高速旋转，煤粉气流沿圆筒切向送入或由筒的一端旋转送入。

较细的煤粉在旋风筒内悬浮燃烧，而较粗的煤粒则贴在筒壁上燃烧。

筒内的高温和高速旋转气流使燃烧加速，并使灰渣熔化形成液态排渣。

5. 火炬―层燃炉：指用空气或机械播撒把煤块和煤粒抛入炉膛空间，然后落到炉箅上的燃烧方式的炉子。

6. 自然循环炉：指依靠工质自身密度差造成的重位压差作为循环推动力的锅炉。

7. 多次强制循环炉：指在循环回路中加装循环水泵作为主要的循环推动力的锅炉。

8. 直流锅炉：指工质一次通过蒸发受热面，即循环倍率等于一的锅炉。

9. 复合制循环炉：指在一台锅炉上既有自然循环或强制循环锅炉循环方式，又有直流锅炉循环方式的锅炉。

10. 连续运行小时数：指两次检修之间运行的小时数。

11. 事故率＝%100⨯+事故停用小时数总运行小时数事故停用小时数； 12. 可用率＝%100⨯+统计期间总时数备用总时数运行总时数； 13. 钢材使用率: 指锅炉每小时产生一吨蒸汽所用钢材的吨数。

第二章一、基本概念1. 元素分析：指全面测定煤中所含全部化学成分的分析。

2. 工业分析：指在一定的实验条件下的煤样，通过分析得出水分、挥发分、固定碳和灰分这四种成分的质量百分数的过程。

3. 发热量：指单位质量的煤在完全燃烧时放出的全部热量。

4. 结渣：指燃料在炉内燃烧时，在高温的火焰中心，灰分一般处于熔化或软化状态，具有粘性，这种粘性的熔化灰粒，如果接触到受热面管子或炉墙，就会粘结于其上，这就称为结渣。

5. 变形温度：指灰锥顶变圆或开始倾斜；6. 软化温度：指灰锥弯至锥底或萎缩成球形；7. 流动温度：指锥体呈液体状态能沿平面流动。

第2章 燃料及燃烧计算=长沙理工大学锅炉原理

第2章 燃料及燃烧计算=长沙理工大学锅炉原理

煤的可磨性系数与磨损指数
煤的可磨性系数：
国际标准：哈德格罗夫法（Hardgrove法），测定哈氏可磨性指数HGI
煤的磨损性指数 表示磨损的轻重程度；旋转磨损试验仪；冲刷式磨损试验仪：Ke＝E/At
Page 14
Principles of Boiler
2013-8-2
长沙理工大学能动学院
煤的分类
我国动力煤的分类（分类依据: Vadf）
氧)可通过燃料中可燃元素（C、H、S）的燃烧化学反应方程式求得
V 0 1 (1.866 C a r 5.56 H a r 0.7 S a r - 0.7 O a r ) 0.21 100 100 100 100
0.0889(Car 0.375Sar ) 0.265H ar 0.333Oar
0 O Vy0 VRO2 VN2 VH 2O
(Car 0.375Sar ) N 0.8 ar 0.79V 0 100 100 H ar M ar 11.1 1.24 0.0161V 0 , Nm3 / kg 100 100 1.866
Page 15 Principles of Boiler 2013-8-2
长沙理工大学能动学院
煤的类型
无烟煤
碳化程度高，含碳量很高，达95%，杂质很少，发热量很高,约 为25000～32500 kJ/kg；
挥发份很少，小于10%，Vdaf析出的温度较高（可达400℃），着 火和燃尽均较困难,储存时不易自燃 褐煤 碳化程度低，含碳量低，约为40～50%，水分及灰分很高，发热 量低, 约10000～21000 kJ/kg； 挥发分含量高，约40～50%，甚至60%，挥发分的析出温度低 （＜200℃），着火及燃烧均较容易

锅炉原理及计算 pdf

锅炉原理及计算 pdf

锅炉原理及计算
锅炉是一种用于产生蒸汽或热水的设备，通常用于供暖、发电或工业过程中。

以下是一般的锅炉原理和一些基本的计算概念：
锅炉原理：
燃烧过程：锅炉中通常有一个燃烧室，燃料（如煤、油、天然气）在这里燃烧，产生高温高压的燃烧气体。

传热：燃烧产生的热量通过传热表面（通常是锅炉的管道或壁）传递给水。

水转化为蒸汽：传热后的水被加热到沸点，转化为蒸汽。

蒸汽排放：产生的蒸汽被导出用于供暖、发电或其他工业过程。

锅炉计算：
效率计算： 锅炉效率是指输入的能量与实际用于生产蒸汽或热水的能量之间的比率。

效率计算公式为：。

锅炉题和答案

锅炉题和答案

第一章：绪论1、计算1台1025t/h 亚临界压力自然循环锅炉的年耗煤量、灰渣排放量。

已知，锅炉每年的运行小时数为6000h ，每小时耗煤128t ，煤的收到基灰分为A ar =8%。

答：解：（1）每年的煤耗量Ba=6000×128=76.8×104×8/100=6.144×104（t/a ）（2）每年的灰渣（飞灰、沉降灰、底渣之和）排放量44hz 876.810 6.14410(/)100100ar aA MB t a ==⨯⨯=⨯ 计算结果分析与讨论：（1）燃煤锅炉是一种煤炭消耗量很大的发电设备。

（2）1台300MW 机组每年排放的灰渣总量达到6.144万t ，应当对电厂燃煤锅炉排放的固体废弃物进行资源化利用，以便降低对环境的污染。

2、分析煤粉炉传热过程热阻的主要构成及提高煤粉炉容量的技术瓶颈。

答：传热系数的倒数2111()()()g m h K δδδαλλλα=++++ 其中，蒸汽或者水侧的对流放热系数α2=2000~4000W/(m2•K)，烟气侧的对流放热系数α1=50~80W/(2m •K)。

导热热阻相对较小，可以忽略不计。

因此锅炉的主要热阻出现在烟气侧。

要提高锅炉的容量，必须设法增加烟气侧的对流换热系数或者受热面面积。

煤粉炉提高容量的技术瓶颈就是烟气侧对流放热系数太小。

3、分析随着锅炉容量增加，锅炉给水温度提高的原因。

答：（1）锅炉的容量越大（即蒸汽流量D 越大），水蒸气的压力就会越高。

根据水的热力学性质，压力越高，水的饱和温度越高。

（2）为了保证水冷壁的系热量主要用于蒸发，而不是用于未饱和水的加热。

进入水冷壁的水的温度与对应压力下的饱和温度之间的差值基本上是常数。

（3）水在省煤器中吸热提高温度基本上是常数。

（4）综合分析（1）、（2），随着锅炉容量增加、水蒸气的压力就会提高。

来自省煤器出口的水与未饱和温度之间的差值等于常数，因此省煤器出口的水温会随着锅炉的容量的提高而提高，有因为水在省煤器中吸热提高温度基本上是常数，所以省煤器的入口水温，即给水温度随着锅炉容量的提高而提高。

锅炉复习思考题2021

锅炉复习思考题2021

锅炉复习思考题2021复习思考题第一章概述1、什么叫锅炉容量（负荷）？mcr负荷、经济负荷、额定负荷(brl)的区别是什么？2、锅炉型号（hg-1021/18.2-540/540-ym4）的具体意义是什么？3、按燃烧方式分锅炉有哪些种类？4.按压力计有哪些锅炉？指定具体的压力范围？5、锅炉的安全指标和经济指标各包括哪些？说明具体指标的含义是什么？6、锅炉包括那些系统？说明系统的流程。

第二章燃料和燃烧计算1.煤的元素分析成分是什么？什么是可燃物？什么是有害的？易燃有害成分是什么？2.解释煤中硫、水分和灰分对锅炉运行的影响（危害）？3、什么叫煤的内在水分、外在水分、全水分、收到基水分、空干基水分？说明它们的区别与联系？4.煤中有多少种硫？有什么害处？5、煤的工业分析成分有哪些？说明各自的分析方法和确切定义？6、煤的含碳量、固定碳和焦炭有何区别和联系？7.煤的挥发分、热值、高热值和低热值是多少？煤炭的高热值和低热值之间有什么区别和关系？8、dt、st、ft分别代表什么含义？其大小对锅炉工作有哪些影响？9.哪些因素会影响灰的熔点？当煤种确定时，灰熔点是一个固定值吗？为什么？10.普通动力煤的分类方法和依据是什么？如何分类？各种煤的燃烧特性？11.推导了煤炭分析基准之间的换算关系。

12、煤的特性指标主要有哪些？各自是怎么定义的？13、煤的可磨性系数有机种表示方法？它们的换算关系？14、什么是油的闪点？燃点？凝固点？15、什么叫理论空气量、理论烟气量？16、煤燃烧生成的烟气有哪些成分组成？17.解释烟气分析的原理。

当使用奥地利分析仪分析烟气时，分析顺序是否可以颠倒？为什么？18.过量空气系数是多少？空气泄漏系数？19、什么叫理论空气、烟气、实际烟气的焓？20、烟气中o2量变化其ro2、ro2max如何变化？21.如何判断是否完全燃烧？锅炉运行时如何判断是否送风？第三章锅炉机组热平衡1、什么叫锅炉的实际燃料量、计算燃料量、标准煤？它们之间的关系？各有何用途？2、影响q2、q3、q4、q5、q6的因素？锅炉的总有效利用热由那些项组成？3、何谓最佳过量空气系数？如何确定？4.锅炉的正负平衡效率是多少？如何计算？5.锅炉的保温系数是多少？如何计算？6、何谓灰平衡？有何用途？飞灰系数和排查率有何关系？计算题：3-1（5）如果由于降雨，煤的水分从8.89%增加到15.65%，烟气的体积会发生变化吗？应该多少钱？（6）如果煤的内部水分为5%，请计算煤的分析基挥发分和其他各分析基成分？（7）如果上述煤的燃烧后烟气分析结果为o2=3.5%，ro2=14%，确定是否完全燃烧？如果不完全燃烧，其过量空气系数应该是多少？（8）如果完全燃烧，其O2+ro2是多少，此时的过量空气系数是多少？大概氧气含量是多少？此时干烟气的体积是多少？第四章制粉系统1煤炭的可磨性系数是多少？有多少种表述？他们的皈依关系？2煤粉有哪些物理性质?可能引起煤粉爆炸的因素有哪些?在设计和运行中应如何防止?3.什么是煤粉细度？不同类型的煤的细度要求是否相同？为什么？什么是经济良好？应该如何确定？4如何理解煤粉的均匀性?为什么要求煤粉有一定的均匀性?5.磨煤机的分类方法是什么？常见的形式是什么？如何选择磨煤机？6.哪些因素与磨煤机的产量有关？为什么？哪种磨煤机功耗低？7中间储仓式和直吹式制粉系统各有何特点?在设计时应如何确定制粉系统的型式?根据煤种会选择会画系统图。

第二章 燃料与燃烧计算

第二章 燃料与燃烧计算

能源与燃料
• 一次能源——自然界中不需加工，可直接应用的能 源。煤、原油、天然气、水能、风能、太阳能等
• 非再生能源——其中矿物燃料和核燃料的生成速度极慢， 而消费速度不断增长，最终会枯竭 • 再生能源——在自然界的物质和能量循环中能够重复生产 的能源，如水能、风能、海洋能、生物质能、太阳能等， 能量的消耗速度可与再生速度持平，经久使用而不会枯竭
1. 2. 3. 4. 5. 6. 密度 粘度 凝固点 比热容 闪点和燃点 爆炸极限
1.密度
• ρ420
• 柴油：0.831~0.862 • 重油：0.94~0.98
• ρ4t= ρ420-α(t-20) • 密度越小，含氢量越多，含碳量越小，发热量 越高
2.粘度
• 表征流动性能的特性指标
• 粘度大，流动性差，在管道内输送阻力大，装卸和雾化困难
一 气体燃料的分类
气田气(纯天然气) — —从气井开采出来 天然气 石油气(石油伴生气) — —伴随石油一起开采出来 凝析气田气 — —含石油轻质馏分 煤矿矿井气 — —从井下煤层抽出 干馏煤气 — —利用焦炉、炭化炉等对煤进行干馏而得到 人工燃气气化煤气 — —煤在高温下与气化剂反应所生产的燃气。如水煤气、发生炉煤气、压力气化 油制气 — —用石油系原料经热加工制成的燃气总称。采用重油或渣油，作掺混气或缓冲气 高炉煤气和转炉煤气 — —冶金企业炼铁、炼钢的副产气 液化石油气 — —从油、气开采或石油加工过程中获得。炼油厂催化裂化气中提取。 主要组分C3 H 8、C3 H 6等 — —各种有机物质在隔绝空气的条件下发酵，并在微生物作用下产生的可燃气体 生物气（沼气）
煤的类型
烟煤
碳化程度次于无烟煤，含碳量较高，40～60%,杂质少，发热量较 高, 约为20000～30000 kJ/kg；

燃料及燃料燃烧计算

燃料及燃料燃烧计算
本文档深入探讨了燃料的成分及其主要特性，特别是针对煤这种常见燃料进行了详细的化学成分分析。其中，碳、氢、氧、氮、硫等元素对燃烧过程的影响被逐一剖析。例如，碳作为最主要的可燃质，其发热量高达7800 kcal/kg。氢元素虽然含量较少，但其发热量极高，达到28600 kg，且极易燃烧。氧元素则以化合态存在，占据部分可燃质，使煤的发热量降低。氮元素在高温环境下会形成氮氧化物，对环境造成危害。硫元素部分可燃，但发热量较低，且对锅炉设备及环境有危害。此外，文档还讨论了灰分和水分对燃烧过程的影响。然而，需要注意的是，本文档并未直接提供燃烧值的计算公式，而是侧重于分析燃料成分对燃烧特性的影响。

第二章 燃料及燃烧计算

第二章 燃料及燃烧计算

是燃料的主
建筑环境与设备专业
一、
挥发分析
残留IT(IT(变形温度变形温度变形温度) ST ) ST ) ST（（软化温度软化温度）
）HT HT （（半球温度半球温度））FT FT（（流动温度流动温度））
kJ/kg。

干燥无灰基
分等物质组成的复杂混合物分等物质组成的复杂混合物，
建筑环境与设备专业南京理工大学
第二章燃料与燃烧计算
时的纯水密度之比值为20τ
当油气
第二章燃料与燃烧计算
不完全燃烧方程式
燃料特性系数
建筑环境与设备专业南京理工大学
第二章燃料与燃烧计算
完全燃烧
建筑环境与设备专业
理论烟气量以
上次课回顾
上次课回顾。

燃料燃烧计算

燃料燃烧计算
（1）余热利用效率
窑系统废气余热利用效率是指烧成系统的废气被利用的热量与废气热焓的
比值。余热回收是节能降耗的必需，是考核企业节能成效重要指标。
余热利用效率：
Q η=
Q
（5 − 6）
式中 η —余热回收效率，%；
Q —余热利用量，kJ/kg 或 kJ/h；
Q —入系统热量，kJ/kg 或 kJ/h。
Q −Q −Q 燃烧室 η =
Q
Q —入燃烧室燃料燃烧热，kJ/kg Q —燃烧室散热量，kJ/kg Q —不完全燃烧损失热量，Kj/kg
2. 余热利用技术指标
余热利用是指水泥生产系统中的“余热”利用。要高温废气已广泛应用于烘 干（生料、燃料、混合材等），还可用于发电和供热。以下主要论述是在不影响 水泥生产线的消耗指标（指不能提高熟料热耗、熟料电耗和降低熟料产量，否则 将造成又一次能源浪费）为前提下，熟料生产过程中回转窑和冷却机排放的废气 热量，在水泥生产工艺线利用后所剩余的“余热”用于发电的一些技术指标。
一、 热工技术指标
1. 热效率
热效率 η 是指工业窑炉中有限热Q 相对于供给热Q 的比值。预分解窑系统 的热效率比其他类型水泥窑的高，目前一般为 50%~65%。冷却机热效率数篦式冷 却机高，可高达 70%~80%。各类水泥热工设备的热效率计算见表 5-22。
表 5-22 水泥主要热工设备的热效率（%）计算式
按燃料成分分析 V = V + V + V + V + V
资料来源
参考文献 [17]
按燃料发热量 近似经验式
0.203 + (2.0 × 1000) V=
Q。
0.213Q 。
V=
+ 1.65
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第二章、燃 料
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量，即：
Qar , gr
100 − M ar = Qad , gr 100 − M ad
（2 —7 ）
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（一）、煤的发热量： ）、煤的发热量： 煤的发热量 煤的发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时放出 煤的发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时放出 的全部热量。 的全部热量。 1、高位发热量和低位发热量 高位发热量： 高位发热量：当发热量中包括煤燃烧后所产生的 水蒸汽凝结放出的汽化潜热时，称为高位发热量， 水蒸汽凝结放出的汽化潜热时，称为高位发热量， Qgr表示 表示。 用Qgr表示。 低位发热量： 低位发热量：当发热量中不包括水蒸汽凝结放出 的汽化潜热时，称为低位发热量， Qnet表示 表示。 的汽化潜热时，称为低位发热量，用Qnet表示。 我国在锅炉的有关计算中采用低位发热量。 采用低位发热量 我国在锅炉的有关计算中采用低位发热量。 高位发热量与低位发热量之间的关系为： 高位发热量与低位发热量之间的关系为： Qar，net=Qar，gr-206HarQar，net=Qar，gr-206Har-23Mar （2-8）
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2、发热量的测定方法及估算： 发热量的测定方法及估算： 煤的高位发热量可由氧弹式量热仪先测得弹筒发 热量Qad， 再由下式换算为高位发热量： 热量Qad，b，再由下式换算为高位发热量： Qad，gr= Qad，b（95Sad，b+αQad，b）（2-9） ad， ad， ad， ad， 式中： 式中： KJ/kg） Qad，gr—空气干燥基高位发热量（KJ/kg）； ad， KJ/kg） Qad，b——空气干燥基弹筒发热量，（KJ/kg）； ad， ——空气干燥基弹筒发热量，（KJ/kg 弹筒洗液中测得的含硫量， Sad，b——弹筒洗液中测得的含硫量，%； ad， ——弹筒洗液中测得的含硫量 ——硝酸生成热的比例系数 硝酸生成热的比例系数。 α——硝酸生成热的比例系数。 由公式（2-9）得到的空气干燥基高位发热量可根 据表2-1的换算系数换算成收到基高位发热量
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第二章、燃 料
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3、干燥基 • 以假想无水状态煤为基准，以下角称d(dry)表 以假想无水状态煤为基准，以下角称d(dry) d(dry)表 由于已不受水分的影响， 示。由于已不受水分的影响，灰分含量百分数 相比较稳定，可用于比较两种煤的含灰量。 相比较稳定，可用于比较两种煤的含灰量。 Cd +Hd +Od +Nd +Sd +Ad=100% （2-4） 干燥无灰基（原可燃基） 4、干燥无灰基（原可燃基） 以假想无水、无灰状态的煤为基准， 以假想无水、无灰状态的煤为基准，以下角称 free)表示 由于不受水分、 表示。 daf(dry ash free)表示。由于不受水分、 灰分影响，常用于比较两种煤中的碳、 灰分影响，常用于比较两种煤中的碳、氢、氧、 硫成分含量的多少。 氮、硫成分含量的多少。 Cdaf +Hdaf +Odaf +Ndaf +Sdaf=100% （2-5） 元素分析成分和工业分析成分的关系如图2 元素分析成分和工业分析成分的关系如图2-1 所示。 所示。
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而其余呈单质状态的称为固定碳，其燃点较高， 而其余呈单质状态的称为固定碳，其燃点较高， 固定碳 不容易着火和燃尽。 不容易着火和燃尽 2.氢是煤中发热量最高的物质， 2.氢是煤中发热量最高的物质，但煤中氢的含量 发热量最高的物质 较少，一般约3-6%左右。完全燃烧时纯氢的发热 较少，一般约3 6%左右。 左右 120× KJ/kg，氢的燃点低，容易着火。 量120×103KJ/kg，氢的燃点低，容易着火。 煤中的氧是不可燃物质，虽可助燃， 3．煤中的氧是不可燃物质，虽可助燃，但其含量 较少,可视为杂质 杂质。 较少,可视为杂质。 煤中的氮是不可燃物质，其含量也较少。 4．煤中的氮是不可燃物质，其含量也较少。煤中 的氮在高温条件下易生成污染大气的NOx 高温条件下易生成污染大气的NOx， 的氮在高温条件下易生成污染大气的NOx，被视为 有害元素。 有害元素。 虽然在燃烧时也放出热量，但其燃烧产物SO 5．硫虽然在燃烧时也放出热量，但其燃烧产物SO2 会造成锅炉金属的腐蚀并污染大气，也是有 和SO3会造成锅炉金属的腐蚀并污染大气，也是有 害元素。 害元素。
式： 式中：
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煤在失去水分和挥发分后剩余部分即为焦碳， 煤在失去水分和挥发分后剩余部分即为焦碳， 焦碳 它包括固定碳 灰分。将煤粉样放在高温炉中， 固定碳和 它包括固定碳和灰分。将煤粉样放在高温炉中， 按规定方法升温至815 10℃，并加热1小时， 815± 按规定方法升温至815±10℃，并加热1小时， 冷却至室温后称重，剩余质量占原煤样质量的 冷却至室温后称重， 质量百分数即为空气干燥基灰分的含量。 质量百分数即为空气干燥基灰分的含量。将原 煤粉样中水分、灰分、 煤粉样中水分、灰分、挥发分扣除后即为空气 干燥基固定碳的质量百分数。 干燥基固定碳的质量百分数。 ）、煤的成分分析基准及其换算 （三）、煤的成分分析基准及其换算 根据煤存在的条件和根据需要而规定的“ 根据煤存在的条件和根据需要而规定的“成分 组合”称为分析基准， 组合”称为分析基准，常用下列四种基准来表 示：
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1、收到基（原应用基） 收到基（原应用基） 以收到状态的煤为基准计算煤中全部成分的组 其中包括全部水分， 合称为收到基，其中包括全部水分，收到基以 下角标ar(as receive)表示 表示。 下角标ar(as receive)表示。 =100%（ Car +Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%（2-2） 空气干燥基（原分析基） 2、空气干燥基（原分析基） 煤样在实验室规定的温度下自然干燥失去外部 水分后， 水分后，其余的成分组合便是空气干燥基，并 以下角称ad(air dry)表示 表示。 以下角称ad(air dry)表示。 =100%（ Cad +Had +Oad +Nad +Sad +Aad +Mad=100%（2-3）
G − G1 Vad = ×100 − Mad G
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(2(2-1)
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G——原煤样质量，g； ——原煤样质量， 原煤样质量 ——加热以后剩余质量 加热以后剩余质量， G1——加热以后剩余质量，g； ——空气干燥基水分 空气干燥基水分， Mad——空气干燥基水分，%。 挥发分是煤在加热过程中有机质分解而析出的气 体物质。 主要是由 是由各种 体物质。它主要是由各种 CmHn 、 H2 、CO 、H2S 等可燃气体组成 还有少量的O 组成， 等可燃气体组成，还有少量的O2 、CO2 、N2等不可 燃气体。 燃气体。 随着煤的碳化程度的不同， 随着煤的碳化程度的不同，挥发分的析出温度不 相同，挥发分的成分及含量也不同。 相同，挥发分的成分及含量也不同。由于挥发分 对锅炉的工作影响较大， 对锅炉的工作影响较大，其含量的多少常做为煤 的分类的重要依据。 的分类的重要依据。
第二章. 第二章. 燃料及 燃烧计算
沙鹏
2012年2月27日星期 一 第二章、燃 料 1
第一节、燃料的成分及其主要特性 第一节、
燃料分为：固体燃料、液体燃料和气体燃料。 燃料分为：固体燃料、液体燃料和气体燃料。 固体燃料主要以煤为主， 固体燃料主要以煤为主，锅炉燃用的燃料亦称 为动力燃料。 为动力燃料。 煤是由多种有机物质和无机物质混合组成的复 杂的固体碳氢燃料。 杂的固体碳氢燃料。 由于埋入地下的深度和时间不同， 由于埋入地下的深度和时间不同，就会形成不 深度 不同 同的煤种。 同的煤种。 其主要分为：褐煤、烟煤和无烟煤三大类。 其主要分为：褐煤、烟煤和无烟煤三大类。 三大类
2012年2月27日星期 一 第二章、燃 料 4
煤中的硫常以三种形式存在， 有机硫、 煤中的硫常以三种形式存在，即有机硫、硫化铁 硫酸盐硫，前两种可燃称为可燃硫 可燃硫， 硫、硫酸盐硫，前两种可燃称为可燃硫，后一种 归入灰分称为固定硫 固定硫。 归入灰分称为固定硫。 煤中的灰分为不可燃物质。 灰分为不可燃物质 6．煤中的灰分为不可燃物质。灰分的存在不仅使 单位燃料量的发热量减少， 单位燃料量的发热量减少，而且影响燃料的着火 和燃尽，也是造成锅炉受热面积灰、结渣、 和燃尽，也是造成锅炉受热面积灰、结渣、磨损 的主要因素。 的主要因素。 水分会使炉内温度下降 影响燃料的着火， 会使炉内温度下降， 7．水分会使炉内温度下降，影响燃料的着火，并 增大排烟热损失， 增大排烟热损失，也会加剧尾部受热面的腐蚀和 堵灰。 堵灰。 在自然干燥条件下失去的水分部分称为外部水分 外部水分， 在自然干燥条件下失去的水分部分称为外部水分， 而剩余部分称为内部水分 两部分之和称为全水 内部水分， 而剩余部分称为内部水分，两部分之和称为全水 也就是收到基水分 收到基水分。 分也就是收到基水分。
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元素分析成分和工业分析成分的关系
收 到 基 空气干燥基 干 燥 基 干燥无灰基
C Mf Mad Sr N O H Chf 水 分 挥发分 Cgd 固 定 碳 焦
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Sly
A
灰分
炭
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第二章、燃 料
基准换算
各基准间可进行换算，其换算系数K如表2 所示， 各基准间可进行换算，其换算系数K如表2-1所示，
1．碳是煤中含量最多的可燃元素，发热量较大。 是煤中含量最多的可燃元素，发热量较大。 每kg纯碳的发热量为32.7×10³KJ/kg。煤中的碳 kg纯碳的发热量为32.7×10³KJ/kg。 纯碳的发热量为32.7 一部分与氢、 氮和硫结合成有机化合物， 一部分与氢、氧、氮和硫结合成有机化合物，称 挥发性碳，其燃点较低。 为挥发性碳，其燃点较低。