燃料及燃燒產(chǎn)物介紹

1、燃料及燃燒產(chǎn)物介紹 1燃料-煤工業(yè)鍋爐中主要以煤作為燃料，煤的形成過程極為復雜，其分子結(jié)構至今尚不十分清楚。為了進行燃料分類和燃燒計算，通常都使用元素分析和工業(yè)分析。2煤的元素分析煤的元素成分分析煤中的碳（C）、氫（H ）、硫（ S）、氧（ O）、氮（ N）等元 素，稱為煤的元素分析成分。 3碳：它是燃料中主要可燃成分。1kg碳完全燃燒時放出 3.39 107J的熱量；碳元素的著火溫度較高。含碳量越高的煤，著火燃燒越困難。煤中碳的含量占可燃成分的 50% 95% 。 4氫：氫也是煤中的重要的可燃成分。1kg氫完全燃燒時放出的熱量約為 1.3 108J。氫在煤中大多以碳氫化合物的形式存在，煤中氫

2、的含量占可燃成分 2% 8% 。 5硫：煤中的硫是一種有害成分。1kg硫完全燃燒時放出 1.1 107J的熱量。硫的燃燒產(chǎn)物是二氧化硫（SO2）和三氧化硫（SO3）氣體，與煙氣中水蒸氣結(jié)合產(chǎn)生亞硫酸或硫酸蒸汽，凝結(jié)在金屬受熱面（省煤器、空氣預熱器）上會產(chǎn)生腐蝕；二氧化硫和三氧化硫從煙囪排出時會污染大氣，對人體和動植物造成危害。煤中的硫由有機硫和無機硫兩大類組成。無機硫中的硫化鐵中的硫及有機硫稱為可燃硫；硫酸鹽硫不能燃燒，進入灰分內(nèi)。在煤中硫約占可燃成分的 8% 以下。以上三種元素是煤中的可燃成分。 6氮：是煤中的雜質(zhì)，其含量約占煤的 0.5% 1.5% ，對鍋爐工作影響不大。 7氧：氧是煤中雜

3、質(zhì)，不能燃燒。煤中的氧有兩部分，一部分是游離氧，能助燃；另一部分以化合態(tài)存在，不能助燃。 8煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析包括測定煤的水分、灰分、揮發(fā)物和固定碳的含量，測定煤的發(fā)熱量。 9水分：它是燃料的主要雜質(zhì)。由于它的存在降低了煤中可燃成分的含量；在燃燒過程中吸收熱量汽化而降低了爐膛溫度，使燃料著火困難；水分在燃料燃燒后形成煙氣中的水蒸氣，排煙時將大量熱量帶走，因而降低了鍋爐效益。煤中的水分由外水分（表面水分）和內(nèi)水分兩部分組成。內(nèi)水分是固有水分，是吸附和凝聚在煤炭內(nèi)部一些毛細孔中的水分；外水分是開采、運輸、儲存及洗選過程中表面留存水分。內(nèi)水分和外水分的總和稱為全水分。 10灰分：它是燃料中不可

4、燃燒的礦物質(zhì)，也是燃料的主要雜質(zhì)。煤中灰分增大，可燃成分減少，燃燒較困難，同時鍋爐出灰量大，操作復雜而繁重，大量飛灰從煙囪中飛出，污染周圍環(huán)境；燃燒灰分多的燃料，鍋爐受熱面容易積灰，降低鍋爐效率；煙氣中灰粒較多，煙氣流速較高，會磨損鍋爐金屬表面，降低鍋爐壽命。 11揮發(fā)分測定揮發(fā)物把失去水分的煤，放在隔絕空氣的條件下，加熱到 850 20（ ），烘干的煤逐漸分解，逸出氫、一氧化碳和碳氫化合物等可燃氣體，這些氣體稱煤的揮發(fā)物。揮發(fā)物逸出時間一般需 7 10min 。12固定碳放出揮發(fā)分以后殘留的物質(zhì)成為焦炭；焦炭由灰分和固定碳兩部分組成。13神木煤工業(yè)分析和元素分析 工業(yè)分析 %，ar元素分析

5、%，ar熱值（MJ/kg）Qnet arMAVFCCHSNO12.135.6529.3652.8665.224.440.171.3711.0225.1614大同煤工業(yè)分析和元素分析 工業(yè)分析 %，ar元素分析 %，ar熱值（MJ/kg）Qnet arMAVFCCHSNO8.4216.2824.9850.3261.673.990.721.287.6423.9115淄博煤工業(yè)分析和元素分析 工業(yè)分析 %，ar元素分析 %，ar熱值（MJ/kg）Qnet arMAVFCCHSNO2.8520.9529.7946.4162.974.120.631.247.2424.5516潞安煤工業(yè)分析和元素分析 工

6、業(yè)分析 %，ar元素分析 %，ar熱值（MJ/kg）Qnet arMAVFCCHSNO4.0320.8912.5562.5366.563.381.381.422.3425.6517煤的燃燒煤中的可燃成分，與供給的空氣中氧氣相遇，在合適的燃燒條件下發(fā)生化學反應發(fā)出光和熱。煤的燃燒是復雜的物理化學過程。18煤的燃燒模型煤的燃燒大致分為以下幾個過程，部分過程有時又有交叉。加熱和干燥；揮發(fā)分析處和焦炭的形成；揮發(fā)分燃燒和燃料著火；焦炭燃燒；灰渣形成。19加熱和干燥煤進入爐內(nèi)，受到爐內(nèi)高溫煙氣、爐墻、燃料層的輻射換熱和其他各種對流導熱方式傳熱而被加熱，煤的溫度逐漸升高，水分開始汽化逸出，直到完全烘干。在

7、這個階段，要求拱給足夠的熱量，保證干燥所需的時間；尚未燃燒，不需要供給空氣。20揮發(fā)分析出和焦炭的形成煤的溫度繼續(xù)升高，開始熱分解并析出揮發(fā)分；不同的煤種，結(jié)構不同，析出揮發(fā)分的溫度不同；從褐煤到無煙煤，這個溫度約為130400 。在這一階段，熱量起主要作用，空氣量很少。21揮發(fā)分燃燒和燃料著火揮發(fā)分析出后，只要濃度足夠高，爐內(nèi)溫度足夠高，揮發(fā)分就開始著火，形成黃色明亮的火焰；揮發(fā)分燃燒將放出大量的熱量并為以后的焦炭燃燒提供良好的燃燒條件；另一方面，揮發(fā)分燃燒需要大量的空氣，其燃燒速度取決于空氣向揮發(fā)分燃燒火焰表面擴散的速度，是擴散燃燒；不依靠外來熱源使燃燒進行下去；揮發(fā)分燃燒空氣供應量很重要，溫度提高可以使燃燒反應速度加快，對燃燒也是有利的。22焦炭燃燒焦炭燃燒是表面反應，它的燃燒速度取決于燃料中可燃碳和氧化合的化學反應速度和氧向焦炭表面的擴散速度；當溫度低于9001000 時，是動力燃燒；反之，是擴散燃燒；大多數(shù)鍋爐的爐膛溫度處于過渡區(qū)，因此，溫度和氧向焦炭表面的擴散速度都很重要。23