第三章-鍋爐燃料

第三章鍋爐燃料§3—1燃料的分類及其組成一、燃料的分類燃料是指可以用來獲取大量熱能的物質(zhì)。燃料是鍋爐的“糧食”。分兩類：核燃料和有機(jī)燃料。鍋爐大都燃用有機(jī)燃料。有機(jī)燃料是通過燃燒可以放出大量熱量的物質(zhì)。盡管許多物質(zhì)的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，但作為燃料，應(yīng)該：就單位數(shù)量而言，燃燒時能放出大量的熱量；能方便而很好地燃燒；在自然界中蘊(yùn)藏量豐富，能大量開采，價格低廉；燃燒產(chǎn)物對人體、動植物、環(huán)境等有較小危害或無害。按用途工藝燃料：指特殊工藝生產(chǎn)過程所需用的燃料，大都是優(yōu)質(zhì)燃料。動力燃料：指除了其燃燒放熱可供利用外，在其他方面沒有更大經(jīng)濟(jì)價值的燃料，這主要是劣質(zhì)燃料。鍋爐主要燃用劣質(zhì)燃料，這些劣質(zhì)燃料燃燒比較困難，而且會給鍋爐工作帶來許多不利影響。我國燃料資源算是豐富，但為滿足國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各方面的要求，要做到能源的合理使用，所以我國的燃料政策規(guī)定電站鍋爐以燃煤為主，并且主要要燃用劣質(zhì)煤。燃料特性是鍋爐設(shè)計(jì)、運(yùn)行的基礎(chǔ)。不同燃料，要采用不同的燃燒設(shè)備和運(yùn)行方式。了解燃料的性能、特點(diǎn)，才能設(shè)計(jì)出好的鍋爐，才能保證鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。二、燃料的組成固體：碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)、水分、灰分。其中C、H、S可燃。液體:也是碳、氫、氧、氮、硫、水分和灰分，但碳和氫含量較高。氣體燃料有天然氣和人造氣兩類。天然氣分氣田氣和油田伴生氣兩種。氣田氣主要成分是甲烷；油田氣除含甲烷外，還有丙、丁烷等烷烴類，CO2含量也比氣田氣高。三、燃料成分的基準(zhǔn)及其換算固、液體燃料由C、H、O、N、S五種元素及moisture、ash等組成，都以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)含量計(jì)算，其總和為100%。水分和灰分的含量易受外界條件的影響而發(fā)生變化，水分或灰分的含量變化了，其他元素成分的含量也會隨之而變化。所以不能僅用各成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示燃料的成分組成特性。計(jì)算各成分百分含量時，可將某種成分(例如水分或灰分)不計(jì)算在內(nèi)。這樣按不同的“成分組合”計(jì)算出來的各成分百分?jǐn)?shù)就會有較大的差別。根據(jù)燃料存在的條件或根據(jù)需要而規(guī)定的“成分組合”稱為基準(zhǔn)。如果所用的基準(zhǔn)不同，同一種煤的同一成分的百分含量結(jié)果便不一樣。常用的基準(zhǔn)有以下四種：(1)收到基(舊稱應(yīng)用基)。以收到狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)計(jì)算煤中全部成分的組合稱為收到基。對進(jìn)廠原煤或爐前煤都應(yīng)按收到基計(jì)算各項(xiàng)成分。收到基以下角標(biāo)ar表示。

(2)空氣干燥基(舊稱分析基)。以與空氣溫度達(dá)到平衡狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，即供分析化驗(yàn)的煤樣在實(shí)驗(yàn)室一定溫度條件下，自然干燥失去外在水分，其余的成分組合便是空氣干燥基?？諝飧稍锘韵陆菢?biāo)ad表示。

(3)干燥基。以假想無水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，以下角標(biāo)d表示。干燥基中因無水分，故灰分不受水分變動的影響，灰分含量百分?jǐn)?shù)相對比較穩(wěn)定。

(4)干燥無灰基(舊稱可燃基)。以假想無水、無灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，以下角標(biāo)daf表示。

干燥無灰基因無水、無灰，故剩下的成分便不受水分、灰分變動的影響，是表示碳、氫、氧、氮、硫成分百分?jǐn)?shù)最穩(wěn)定的基準(zhǔn)，可作為燃料分類的依據(jù)

計(jì)算基準(zhǔn)的換算由于煤質(zhì)分析所使用的煤樣是空氣干燥基煤樣，分析結(jié)果的計(jì)算是以空氣干燥基為基準(zhǔn)得出的，但在鍋爐設(shè)計(jì)、計(jì)算時，是按實(shí)際進(jìn)入鍋爐的爐前煤、即收到基進(jìn)行計(jì)算的，所以一方面要測定爐前煤的收到基水分，同時還要對煤的各種成分進(jìn)行基準(zhǔn)的換算。換算公式為：

換算系數(shù)§3—2固體燃料一、煤炭及其特性1.煤的組成特性煤是一種植物化石。古代豐茂的植物隨地殼變動而被埋入地下，經(jīng)過長期的細(xì)菌、生物、化學(xué)作用以及地?zé)岣邷睾蛶r層高壓的成巖、變質(zhì)作用，使植物中的纖維素、木質(zhì)素發(fā)生脫水、脫CO、脫甲烷等反應(yīng)，而后逐漸成為煤。煤的構(gòu)成及特點(diǎn)煤是由多種有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)混合組成的十分復(fù)雜的固體碳?xì)淙剂稀Ｃ菏怯梢欢ǖ刭|(zhì)年代生長的繁茂植物在適宜的地質(zhì)環(huán)境下，經(jīng)過漫長歲月的天然煤化作用而形成的生物巖。煤是含有硫、氮等雜原子的化石燃料。煤不同于其它的天然有機(jī)化合物，表現(xiàn)為復(fù)雜、多樣、不均一，即使同一小塊煤也不存在統(tǒng)一的化學(xué)結(jié)構(gòu)。組成植物的有機(jī)質(zhì)元素主要是碳、氫、氧和少量的氮、硫，因此也是煤的主要元素。在煤的形成、開采和運(yùn)輸過程中加入的水分和礦物質(zhì)(燃燒后成為灰分)，也成為煤的組成成分。煤的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，但作為能源使用，只要了解它與燃燒有關(guān)的組成，例如元素分析成分組成和工業(yè)分析成分組成，就能滿足電廠鍋爐燃燒技術(shù)和有關(guān)熱力計(jì)算等方面的要求。

煤的性質(zhì)的確定工業(yè)分析（ProximateAnalysis)元素分析（UltimateAnalysis)這些分析得到的結(jié)果往往為這些元素或成分的總量（TotalValue)(excludingS)可以說，幾乎任何元素在煤中都找得到！由于煤結(jié)構(gòu)的極端復(fù)雜性，各種元素在煤中以怎樣的形式存在或者說存在于煤分子結(jié)構(gòu)的什么位置并不清楚！(1)煤的元素分析煤的元素分析是指對煤中碳、氫、氧、氮、硫五種元素分析的總稱。煤的元素分析結(jié)果用各種元素的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。

(2)煤的工業(yè)分析在煤的著火，燃燒過程中，煤中各種成分的變化情況是：將煤加熱到一定溫度時，首先水分被蒸發(fā)出來；接著再加熱，煤中的氫、氧、氮、硫及部分碳所組成的有機(jī)化合物便分解，變成氣體揮發(fā)出來，這些氣體稱為揮發(fā)分；揮發(fā)分析出后，剩下的是焦炭，焦炭就是固定碳和灰分。計(jì)算煤中水分、揮發(fā)分、固定碳和灰分等四種成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，稱為煤的工業(yè)分析。煤的工業(yè)分析要在一定條件下進(jìn)行，才能測定各種成分的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。按照國家標(biāo)準(zhǔn)(GB212一84《煤的全水分測定法》及GB212一77《煤的工業(yè)分析測定法》)的規(guī)定，測定方法有多種。

煤的工業(yè)分析包括水分(M)、灰分(A)、揮發(fā)分(V)和固定碳(FC)。從廣義上說，煤的工業(yè)分析還應(yīng)包括全硫和發(fā)熱量。M、A和V是通過測定得到，而FC則由差減法計(jì)算得到。利用工業(yè)分析結(jié)果可初步判斷煤的性質(zhì)，作為煤合理利用的初步依據(jù)。工業(yè)分析成分也可用“收到基”、“干燥基”或“干燥無灰基”來表示。元素分析與工業(yè)分析成分間的關(guān)系如下：

①水分煤中水分的存在狀態(tài)分為外在水分、內(nèi)在水分和結(jié)晶水。外在水分和內(nèi)在水分屬于游離水，結(jié)晶水則為化合水。外在水分是指附著于煤粒表面的水和存在于直徑大于10-5cm的毛細(xì)孔中的水分。這種水分的蒸汽壓與純水的蒸汽壓相同，在常溫下容易失去。在實(shí)驗(yàn)室中為制取分析煤樣(空氣干燥煤樣)，一般在45～50℃下放置數(shù)小時，使其與大氣溫度相平衡以除去外在水分。含有外在水分的煤稱為收到基煤(ar)，失去外在水分的煤稱為空氣干燥基煤(ad)。外在水分多少與外界條件及煤的粒度有關(guān)，而與煤質(zhì)無關(guān)。

內(nèi)在水分是指吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部毛細(xì)孔(直徑小于10-5cm)中的水分。由于毛細(xì)孔的吸附作用，這部分水的蒸汽壓低于純水的蒸汽壓，故較難蒸發(fā)除去。把空氣干燥煤在105～110℃的條件下，干燥1.0～1.5h所失去的水分稱為內(nèi)在水分。煤樣在溫度為30℃，相對濕度為96％的大氣氣氛中達(dá)到平衡時，即煤顆粒中毛細(xì)孔所吸附的水分達(dá)到飽和狀態(tài)時，內(nèi)在水分達(dá)到最高值，稱為最高內(nèi)在水分(MHC)。由于煤的孔隙率與煤化度有一定關(guān)系，因此，煤的最高內(nèi)在水分也能在一定程度上反映煤化度。煤的外在水分和內(nèi)在水分的總和稱為全水分。工業(yè)分析一般只測定煤樣的全水分和空氣干燥煤樣的水分。二、煤的發(fā)熱量1.定義煤的發(fā)熱量是指單位質(zhì)量的煤在完全燃燒時所釋放出的熱量。單位是kJ/kg。煤的發(fā)熱量常用下列三種規(guī)定值表示。

(1)彈筒發(fā)熱量Qb。彈筒發(fā)熱量是在實(shí)驗(yàn)室中用氧彈式量熱計(jì)測定的實(shí)測值。氧彈式量熱計(jì)如圖3-2所示，其中的主要部件一一氧彈見圖3-3。

圖3-2氧彈式量熱計(jì)1一外筒；2一內(nèi)筒；3一外筒拭拌器；4一絕緣支柱；5一氧彈；6一蓋子；7一內(nèi)筒攪拌器；8一普通溫度計(jì)；9一電動機(jī)110一貝克曼溫度計(jì)；11一放大鏡；12一振動器；13一記時指示燈；14一導(dǎo)桿圖3-3氧彈1一進(jìn)氣管；2一彈筒；3一蓋圈；4一彈簧環(huán)；5一進(jìn)氣閥；6一螺帽;7一電極柱；8一圓孔；9一針形閥；10一彈頭;11一金屬墊圈；12一橡膠墊圈；13一金屬導(dǎo)桿；14一防火罩；15一燃燒皿

測定方法是將約lg的煤樣置于氧彈中，氧彈內(nèi)充滿壓力為2.6~3MPa的氧氣，點(diǎn)火燃燒，然后使燃燒產(chǎn)物冷卻到煤的原始溫度(約20~25℃)，在此條件下單位質(zhì)量的煤所放出的熱量即為彈筒發(fā)熱量。這時，煤樣中的碳完全燃燒生成二氧化碳;氫燃燒并經(jīng)冷卻生成液態(tài)水;硫和氮在氧彈內(nèi)瞬時燃燒溫度達(dá)1500℃左右，與過剩氧作用生成SO3，和NOx并溶于事先置于氧彈內(nèi)的水中而形成硫酸和硝酸。生成酸的反應(yīng)要放出熱量，因而彈筒發(fā)熱量要比在鍋爐實(shí)際燃燒中煤釋放出的熱量要高，故實(shí)測出來的彈筒發(fā)熱量還要經(jīng)過換算成下列的兩種發(fā)熱量后才能使用。

實(shí)際上在鍋爐中所能利用的熱量要比高位發(fā)熱量要低。因此，煤的高位發(fā)熱量減去煤樣中水和燃燒時生成的水的蒸發(fā)潛熱后的熱值，稱為低位發(fā)熱量，這是在鍋爐運(yùn)行中煤的有效發(fā)熱量。

2.換算我國在鍋爐設(shè)計(jì)和計(jì)算中，采用低位發(fā)熱量。但煤的發(fā)熱量又由彈筒式量熱計(jì)中實(shí)測得來，測得的是彈筒發(fā)熱量，因此要經(jīng)過換算。由彈筒發(fā)熱量換算成高位發(fā)熱量公式，即3.以收到基低位發(fā)熱量為基準(zhǔn)的其他概念(1)標(biāo)準(zhǔn)煤。在工業(yè)上為核算企業(yè)對能源的消耗量，統(tǒng)一計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，便于比較和管理，采用標(biāo)準(zhǔn)煤的概念。GB3775一89《煤質(zhì)及煤分析有關(guān)名詞術(shù)語》中規(guī)定以收到基低位發(fā)熱量為29270kJ/kg的燃料，稱為標(biāo)準(zhǔn)煤。即每29270kJ的熱量，可換算成lkg的標(biāo)準(zhǔn)煤?；鹆Πl(fā)電廠的煤耗就是按每發(fā)lkW·h的電，所消耗標(biāo)準(zhǔn)煤的kg(或g)數(shù)來計(jì)算的。

(2)折算成分。為了比較煤中各種有害成分(水分、灰分及硫分)對鍋爐工作的影響，更好地鑒別煤的性質(zhì)，引入折算成分的概念。規(guī)定把相對于每4182kJ/kg(即1000kcal/kg)收到基低位發(fā)熱量的煤所含的收到基水分、灰分和硫分，分別稱為折算水分、折算灰分和折算硫分，其計(jì)算公式為：

三、高溫下煤灰的熔融性1.煤灰的熔融性及特征溫度的測定煤灰不是一種純凈的物質(zhì)，沒有固定的熔點(diǎn)。角錐法將煤灰制成高20mm、底邊長為7mm的等邊三角形錐體，放在可以調(diào)節(jié)溫度的、并充滿弱還原性(或稱半還原性)氣體的專用硅碳管高溫爐或灰熔點(diǎn)測定儀中，以規(guī)定的速度升溫。加熱到一定程度后，開始發(fā)生變形，隨后軟化和出現(xiàn)液態(tài)，三種形態(tài)對應(yīng)的特征溫度來表示煤灰的熔融性。

(1)變形溫度DT(舊為t1)。灰錐頂端開始變圓或彎曲時的溫度；(2)軟化溫度ST(舊為t2)?；义F錐體至錐頂觸及底板或錐體變成球形或高度等于或小于底長的半球形時所對應(yīng)的溫度；(3)流動溫度FT(舊為t3)。錐體熔化成液體或展開成厚度在1.5mm以下的薄層，或錐體逐漸縮小，最后接近消失時對應(yīng)的溫度。流動溫度也稱熔化溫度

DT、ST和FT是液相和固相共存的三個溫度，不是固相向液相轉(zhuǎn)化的界限溫度，僅表示煤灰形態(tài)變化過程中的溫度間隔。如果溫度間隔很大，意味著固相和液相共存的溫度區(qū)間很寬，煤灰的粘度隨溫度變化很慢，這樣的灰渣稱為長渣，長渣在冷卻時可長時間保持一定的粘度，故在爐膛中易于結(jié)渣；若間隔很小，灰渣的粘度就隨溫度急劇變化，這樣的灰渣稱為短渣。短渣在冷卻對其粘度增加得很快，只會在很短時間內(nèi)造成結(jié)渣。一般認(rèn)為，DT、ST之差值在200~400℃時為長渣，100~200℃時為短渣。2．影響煤灰熔融性的因素主要是煤灰的化學(xué)組成和煤灰周圍高溫的環(huán)境介質(zhì)(氣氛)性質(zhì)，前者是內(nèi)因，后者是外因，但兩者又是相互影響的。

(1)煤灰的化學(xué)組成。煤灰的化學(xué)組成比較復(fù)雜，通常以各種氧化物的百分含量來表示，可以分為酸性氧化物和堿性氧化物兩種。酸性氧化物如SiO2、Al2O3，和TiO3，堿性氧化物則有Fe2O3、CaO，MgO、Na2O和K2O等。這些氧化物在純凈狀態(tài)下，其灰熔點(diǎn)大都很高，而且發(fā)生相變的溫度是恒定不變的，如表3-2所示。

一般認(rèn)為，煤灰中的Al2O3，能提高灰熔點(diǎn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，Al2O3含量大于40%時，ST一般都超過1500℃，大于30%時，ST也在1300℃以上。而煤灰中的堿性氧化物，則會便煤灰的灰熔點(diǎn)降低。

但，礦物質(zhì)大都以多種復(fù)合化合物的混合物的形式存在?；曳忠餐嵌喾N組合成分結(jié)合成的共晶體。這些復(fù)合物的共晶體的熔化溫度要比純凈氧化物的熔化溫度要低得多。而且沒有明確固定的由固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合嗟南嘧儨囟取?2)煤灰周圍高溫介質(zhì)(氣氛)的性質(zhì)。在鍋爐爐膛中，煤灰周圍的高溫介質(zhì)主要有兩種，一是氧化性介質(zhì)，即介質(zhì)中含有氧和完全燃燒產(chǎn)物，這種氧化性介質(zhì)主要產(chǎn)生在燃燒器出口的一段距離以及爐膛出口部位；二是弱還原性介質(zhì)，即氣體中含有氧量很少，主要由完全燃燒產(chǎn)物和不完全燃燒產(chǎn)物組成，這種弱還原性介質(zhì)主要產(chǎn)生在煤粉爐前部的局部部位。

介質(zhì)的性質(zhì)不同，灰渣中的鐵具有不同的形態(tài)。例如在氧化介質(zhì)中，鐵呈氧化鐵(Fe2O3)狀態(tài)，熔點(diǎn)較高，在還原性介質(zhì)中，鐵呈金屬Fe狀態(tài)，熔點(diǎn)也高，但在弱還原性介質(zhì)中，鐵呈FeO狀態(tài)，熔點(diǎn)也有1377℃，但FeO最容易與灰渣中的SiO2形成低熔點(diǎn)的2FeO·SiO2，其熔點(diǎn)很低，僅為1065℃。如果在鍋爐爐膛中燃燒過程組織得不好，就會出現(xiàn)不完全燃燒產(chǎn)物，爐膛中的介質(zhì)便是弱還原性介質(zhì)，會使灰熔點(diǎn)下降，而導(dǎo)致爐內(nèi)結(jié)渣。

四、焦炭的特性焦炭的外形特征與煤種有關(guān)，可作為煤炭分類的一項(xiàng)參考指標(biāo)。一般把焦炭特征分為8類，用來初步鑒定煤的粘結(jié)性、熔融性和膨脹性。(1)粉狀。焦炭全部成粉末狀，無粘著和顆粒。(2)粘著狀。以手指輕壓，即碎成粉狀。(3)弱粘結(jié)。以手指輕壓，即碎成小塊。(4)不熔融粘結(jié)。以手指用力壓，才裂成小塊，焦炭的上表面無光澤，下表面稍有銀白色光澤。(5)不膨脹熔融粘結(jié)。焦炭成扁平的餅狀，碳粒界限不清，上表面有明顯的銀白色金屬光澤，下表面尤為明顯。(6)微膨脹熔融粘結(jié)。用手指壓不碎，在焦炭上、下表面均有銀白色金屬光澤，但在上表面有微小的膨脹泡。(7)膨脹熔融粘結(jié)。焦炭上、下表面均有銀白色金屬光澤，且明顯膨脹，但膨脹高度不超過l5mm。(8)強(qiáng)膨脹熔融粘結(jié)。焦炭上、下表面均有銀白色金屬光澤，膨脹高度大于15mm。二、煤炭的分類不同的煤炭之間，性質(zhì)差別很大。為了適應(yīng)不同用煤部門的需要，做到合理開發(fā)、潔凈利用、優(yōu)化資源配置，需要對煤炭進(jìn)行分類。煤的分類是按照同一類別煤其基本性質(zhì)相近的科學(xué)原則進(jìn)行的。制訂完整、科學(xué)的煤炭分類體系是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。主要有技術(shù)型和科學(xué)/成因型分類。我國和其他國家一樣，煤炭的分類綜合考慮了煤的形成以及各種特性、用途等。除了工業(yè)技術(shù)分類外，為了便于選用動力煤，又有發(fā)電用煤的分類和工業(yè)鍋爐用煤的分類。二、發(fā)電廠用煤的質(zhì)量等級

表3-11發(fā)電廠用煤國家分類標(biāo)準(zhǔn)VAWST屬第一級的煤不易結(jié)渣，屬第二級的煤則易結(jié)渣。

根據(jù)煤的揮發(fā)分產(chǎn)率、水分、灰分以及發(fā)熱量的不同，工業(yè)鍋爐用煤可分為石煤及煤矸石、褐煤、無煙煤、貧煤和煙煤5大類。其中無煙煤、煙煤和石煤又各自再分為3小類。三、其它固體燃料1.油頁巖油頁巖又稱油母頁巖，是可燃性礦產(chǎn)之一，像煤炭一樣，為固體燃料。但從油頁巖成分中含有的有機(jī)物來看，他們更像石油。油頁巖有機(jī)質(zhì)中氫含量很高，低溫干餾可得碳?xì)浔阮愃铺烊皇偷捻搸r油。油頁巖可以磨成粉后直接燃燒。油頁巖這樣利用時熱值較高，約9200kJ／kg，但由于其中含有許多灰分，會在燃燒表面形成沉積層，另外還有腐蝕問題。2.炭瀝青炭瀝青，又稱瀝青煤或炭瀝青煤，是指充填于斷層破碎帶或裂隙帶中的一種含碳量和發(fā)熱量均較高的固體可燃礦產(chǎn)。我國主要產(chǎn)于南方缺煤省、自治區(qū)。與一般煤礦床相比，炭瀝青的產(chǎn)出形態(tài)復(fù)雜、變化較大、規(guī)模較小，不具有大規(guī)模工業(yè)開采價值，但對南方缺煤地區(qū)具有一定現(xiàn)實(shí)意義。3.天然焦天然焦是在自然界中存在的一種焦炭。那些古代火成巖活動頻繁的地區(qū)，由放出大量的熱液，使附近的煤層受熱干餾而變成了焦炭——天然焦。煤層受巖漿的熱作用比較均勻時，生成一種質(zhì)量比較均勻的天然焦；如巖漿從一個方向侵入煤層而帶入的熱能不很大，常生成質(zhì)量不均一的天然焦，且其附近還常伴隨著無煙煤、貧煤和其他變質(zhì)煙煤。5.植物性燃料植物性燃料又稱生物質(zhì)燃料，包括農(nóng)作物秸稈、薪柴、柴草、牛糞等。一是作為農(nóng)村的生活燃料，二是作為農(nóng)副產(chǎn)品加工和農(nóng)村工業(yè)的燃料。植物性燃料均直接燃燒。熱能利用率只有10％左右，浪費(fèi)極大。使用省柴節(jié)能灶，可使薪柴熱效率從10％提高到30％。城市生活垃圾是城市人類活動的副產(chǎn)品。由于它具有一定的熱值，處理時可作為鍋爐燃料來燃燒，以回收熱能。生活垃圾物理組成的分類方法在不同的國家、不同的地區(qū)或城市有所不同，通常應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)厣罾奶攸c(diǎn)以及數(shù)據(jù)的用途來確定分類方法。一般比較能全面地反映城市生活垃圾的特性的分類方法，是以無機(jī)物和有機(jī)物為基礎(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)劃分。有機(jī)物包括廚余、紙類、橡塑、布類、果皮、竹木類等；無機(jī)物包括玻璃、金屬、雜物（煤灰、土、碎石等）。我國城市生活垃圾組成的特點(diǎn)是有機(jī)物含量低，不可燃含量高。§3-3液體燃料一、油類燃料及其特性1．油質(zhì)燃料的分類與特點(diǎn)油質(zhì)燃料是石油通過一系列加工處理后的部分產(chǎn)品。組成石油的化合物主要分兩類，烴類化合物和非烴類化合物。烴類隨分子中碳和氫原子排列方式和數(shù)目的不同，可以組成種類繁多的化合物。

非烴類化合物的化學(xué)成分除了碳、氫之外，還含有硫、氮、氧等元素，組成極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，以膠狀瀝青混合物的形式存在。2．鍋爐常用燃料油鍋爐常用燃料油有柴油和重油兩大類。柴油一般多用于中、小型工業(yè)鍋爐和生活鍋爐，重油多用于電廠鍋爐的燃料。特別是對燃煤電站鍋爐點(diǎn)火及低負(fù)荷運(yùn)行時，要使用液體燃料暖爐或助燃。以油(氣)為燃料的燃油(氣)鍋爐具有高效、環(huán)境污染小甚至無污染等特點(diǎn)，而因此倍受人們青睞，尤其在國外，燃油(氣)鍋爐目前已得到了普遍應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國外一些發(fā)達(dá)國家供暖用鍋爐中，燃油(氣)鍋爐中己占有相當(dāng)大的比例，俄羅斯占60%，美國占98%，日本占99%。近幾年，隨著我國改革開放的不斷深化，人們對環(huán)保要求的日益提高，燃油(氣)鍋爐的應(yīng)用也因此而得到了空前發(fā)展。歸納起來，其主要客觀因素有以下幾點(diǎn)：(1)高層民用建筑的發(fā)展。我國從90年代起，大中城市的高層民用建筑都有了一個較大的發(fā)展。眾多高層建筑的大量涌現(xiàn)，給與之配套的鍋爐房設(shè)置帶來一系列新問題，如場地緊張、對周圍環(huán)境的影響、對自動化和安全可靠性要求更高等。因此，發(fā)展燃油(氣)鍋爐勢在必行。

（2）

高新經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的建設(shè)。改革開放政策吸引大量外資企業(yè)來華投資，全國各地紛紛開辟了高新經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，改善了投資環(huán)境。高新經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的高建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)也促進(jìn)了燃油(氣)鍋爐的發(fā)展。

（3）環(huán)保要求的提高。我國能源需求和環(huán)境污染矛盾相當(dāng)突出。國家對環(huán)保工作非常重視，新的煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)提高了。相應(yīng)地許多地區(qū)都不同程度地提出了分區(qū)、分階段逐步以燃油(氣)鍋爐取代燃煤鍋爐的措施，以解決城市日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。有些地區(qū)己有相應(yīng)法規(guī)嚴(yán)禁在限定地帶使用燃煤鍋爐。譬如，北京市規(guī)定從1998年開始在三環(huán)以內(nèi)各機(jī)關(guān)、事業(yè)單位、餐館等公共服務(wù)設(shè)施現(xiàn)有的燃煤爐灶全部改用天然氣，市區(qū)內(nèi)分散的中、小型燃煤鍋爐逐步改燒天然氣；上海市，市環(huán)線內(nèi)不允許新建燃煤鍋爐房；西安市，從1997年7月1日以后，不再批建燃煤鍋爐，一律采用天然氣鍋爐。而有些地方如新興產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)或賓館、酒店等高級民用建筑，雖無相應(yīng)法規(guī)限制，但受到環(huán)境、場地空間以及人力等因素的影響，也采用了燃油(氣)鍋爐作為采暖和衛(wèi)生熱水的主要熱動力設(shè)備。許多流動性較大的單位，如高速公路的建設(shè)單位，也采用燃油加熱爐。

（4）人們對燃油(氣)鍋爐新的認(rèn)識和觀念的轉(zhuǎn)變。燃油(氣)鍋爐做為一種高效熱動力設(shè)備，過去因?qū)ν忾_放市場力度不夠以及國家燃料政策等原因，使用燃油(氣)鍋爐一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用都偏高而使人門望而生畏。近幾年，隨著我國油田、氣田的不斷開發(fā)，尤其是我國南海"涯13-1"氣田、東海"平湖"氣田和陜甘寧"長慶"氣田的開采，使我國油、天然氣供應(yīng)緊張的局面得到了很大的緩解。隨著我國WTO的加入，使用進(jìn)口燃油(氣)鍋爐設(shè)備及其燃料更加廣泛。人們對使用燃油(氣)鍋爐也開始有了新的認(rèn)識。有人曾對一個容量為2t/h的鍋爐房，當(dāng)分別采用燃煤鍋爐、燃油鍋爐和燃?xì)忮仩t時，對其一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了對比，對比結(jié)果見表1-6。

由上表可以看出，一次性投資，燃油鍋爐比燃煤鍋爐高17.34%運(yùn)行費(fèi)用，燃油鍋爐比燃煤鍋爐高39.12%。燃?xì)忮仩t，一次性投資比燃煤鍋爐高34.43%運(yùn)行費(fèi)用，比燃煤鍋爐高75.36%?？梢?，使用燃油鍋爐，無論一次性投資和平時運(yùn)行費(fèi)用，僅高出燃煤鍋爐的1/3左右。對于一般經(jīng)濟(jì)條件較好的單位，高出1/3的費(fèi)用換取操作管理方便、環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)是可以承受的。這就打消了人們對使用燃油鍋爐太貴的疑慮。燃?xì)忮仩t雖然一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用相對較高，但其幾乎零污染和設(shè)備更簡潔的特點(diǎn)也使許多用戶廣泛使用。正是在上述因素的促進(jìn)下，燃油(氣)鍋爐銷售市場一片大好。許多廠家紛紛開始投資開發(fā)燃油(氣)鍋爐，但大多向占地面積小，熱效率及自動化程度高，啟動方便，重量輕，運(yùn)輸、安裝和使用方便等方向發(fā)展。而有一些廠家則另辟奚徑，著手開發(fā)新型燃油(氣)鍋爐。

鍋爐常用的液體燃料主要是重油和渣油，都是石油煉制過程的殘油。重油是由裂化重油、減壓重油、常壓重油或臘油等按不同比例調(diào)制而成，根據(jù)80℃時不同的運(yùn)動粘度而分成20、60、100、200等四種牌號，其質(zhì)且指標(biāo)如表3-12所示。而石油煉制過程中排出的殘余物不經(jīng)處理，直接作為燃料油，習(xí)慣地稱它為渣油。渣油可以是減壓重油、常壓重油或裂化重油，沒有統(tǒng)一的質(zhì)量指標(biāo)。重油成分和煤一樣，也是由碳、氫、氧、氮、硫以及水分、灰分等組成。但主要成分是碳和氫，且其含量變化不大，一般碳含量在81%~84%，氫含量為11%~14%，發(fā)熱量也變化不大，常在37700~44000kJ/kg。重油的特性指標(biāo)有粘度、凝固點(diǎn)、閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、含硫量和含灰分量等。

1.粘度

粘度是表征液體燃料流動性能的指標(biāo)。燃油的粘度常用恩氏粘度計(jì)測量，用oE表示。度愈小，流動性能愈好。重油的粘度隨溫度升高而減少。重油在常溫下粘度過大，為保證重油的輸送和油噴嘴的霧化質(zhì)量，重油必須加熱，使油噴嘴前的重油粘度小于4oE，才能正常使用。

2．凝固點(diǎn)

凝固點(diǎn)是表征燃油喪失流動性能時的溫度。它是將燃油樣品放在傾斜45o的試管中，經(jīng)過一分鐘后，油面保持不變時的溫度作為該油的凝固點(diǎn)。燃油的凝固點(diǎn)高低與燃油的石蠟含量有關(guān)。含石蠟高的油，其凝固點(diǎn)高。

3．閃點(diǎn)及燃點(diǎn)在常壓下，隨著油溫升高，油表面上蒸發(fā)出的油氣增多，當(dāng)油氣和空氣的混合物與明火接觸而發(fā)生短促閃光時的油溫稱為燃油的閃點(diǎn)。閃點(diǎn)可在開口或閉目的儀器中測定，閉口閃點(diǎn)通常較開口閃點(diǎn)高20~40℃。燃點(diǎn)是油面上的油氣和空氣的混合物遇到明火能著火燃燒并持續(xù)5s以上的最低油溫。閃點(diǎn)和燃點(diǎn)是燃油防火的重要指標(biāo)。因此，儲運(yùn)時的油溫，必須使敞口容器中的溫度低于開口閃點(diǎn)l0℃以上，在壓力容器中則無此限制。

4．含硫量燃油的含硫量高，會對鍋爐低溫受熱面產(chǎn)生腐蝕。按油中含硫量的多少，燃油可分為低硫油(Sar<0.5%)、中硫油(Sar=0.5%~2%)和高硫油(Sar)2％)三種。一般來說，當(dāng)燃油的含硫量高于0.3%時，就應(yīng)注意低溫腐蝕問題。5．灰分重油的灰分雖少，但灰中常含有釩、鈉、鉀、鈣等元素的化合物，所生成的燃燒產(chǎn)物的熔點(diǎn)很低，約600℃，對壁溫高于610℃的受熱面會產(chǎn)生高溫腐蝕。二、其它液體燃料1.煤焦油煤焦油是煤炭干餾時生成的具有刺激性臭味的黑色或黑褐色粘稠狀液體，簡稱焦油。2.頁巖油油頁巖干餾時，其所含的固體有機(jī)物質(zhì)受熱分解生成的一種褐色有臭味的粘稠狀液體產(chǎn)物。3.其他合成液體燃料（1）煤液化合成燃料（2）醇類燃料4.煤漿所謂煤漿就是由煤、水(或油、甲醇等)和少量添加劑按一定比例組成，通過物理加工處理，制成類似油一樣的新型潔凈流體燃料。煤漿具備像燃料油那樣易于裝、貯、管道輸送及霧化燃燒等特點(diǎn)。不同的煤漿產(chǎn)品是根據(jù)煤與不同流體的混合來命名的。主要有：50％煤粉和50％油組成的油煤漿；煤粉、油及10％以上水組成的煤油水漿；60％～70％煤粉與40％～30％的水及少量添加劑組成的水煤漿；60％煤粉和40％甲醇煤一甲醇混合物。煤漿技術(shù)的應(yīng)用將使煤炭的品質(zhì)、運(yùn)輸、工業(yè)應(yīng)用、環(huán)境效益發(fā)生根本性的改變。首先煤炭的洗選與制漿相結(jié)合，使煤漿變成低灰、低硫、高品位的燃料。其次，在礦區(qū)制備好的煤漿可以不用傳統(tǒng)的火車運(yùn)輸方式，而用封閉式、低損耗、潔凈化的管道運(yùn)輸方式運(yùn)向工業(yè)用戶，使用戶能得到穩(wěn)定的、高質(zhì)量的燃料供應(yīng)，同時又能大幅度降低運(yùn)輸?shù)耐顿Y與運(yùn)行成本以及煤炭的運(yùn)輸損耗。再者，用戶能得到的易貯存、能泵送、無需在廠房內(nèi)布置煤粉制備系統(tǒng)的潔凈燃料，大大改善了環(huán)境，降低了投資及使用成本。 但在鍋爐中燃燒煤漿也有許多問題沒有得到很好解決。諸如：受熱面的腐蝕和磨損問題；爐內(nèi)燃燒和傳熱問題；煤漿霧化及噴嘴磨損問題等。§3-4氣體燃料一、天然氣體燃料氣體燃料是由多種可燃與不可燃單一氣體成分組成的混合氣體?？扇汲煞职ㄌ?xì)浠衔铩錃?、一氧化碳等，不可燃成分包括氧氣、氮?dú)?、二氧化碳等。按燃?xì)獾墨@得方式可分為天然氣體燃料和人工氣體燃料兩大類。天然氣體燃料是指從自然界直接收集和開采得到的，不需經(jīng)過再加工，即可投入使用的氣體燃料。

(a)氣田氣氣田氣通常稱為天然氣，是儲集在地下巖石孔隙和裂縫中的純氣藏。氣田天然氣的主要成分是甲烷，體積分?jǐn)?shù)大于90％，還含有少量的乙烷、丙烷、丁烷和非烴氣體。氣田氣的熱值較高，標(biāo)態(tài)下低位熱值約為35000～39000k