第一章--电力用煤ppt课件.ppt

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1、第一章第一章 电力用煤电力用煤l内容提要内容提要：介绍动力煤的形成、结构以及动力煤的特性介绍动力煤的形成、结构以及动力煤的特性与电力生产的关系，了解煤的工业分析和与电力生产的关系，了解煤的工业分析和发热量的测定。发热量的测定。 火力发电厂的生产过程火力发电厂的生产过程 火力发电厂的基本任务是火力发电厂的基本任务是实现能量的转化实现能量的转化，即把燃料的化学能转变为热能、机械能最后变即把燃料的化学能转变为热能、机械能最后变为电能。为电能。 电厂按其燃用的燃料不同，可分为电厂按其燃用的燃料不同，可分为燃煤燃煤、燃油燃油和和燃气电厂燃气电厂；按提供能量不同，可分为；按提供能量不同，可分为凝凝汽式电厂

2、汽式电厂和和热电厂热电厂。 火电厂生产过程见：火电厂生产过程见： 1.图图1-1。 2. CAI课件课件。 3.火电厂生产过程火电厂生产过程Flash。.电厂应用化电厂应用化学学Power Plant (flash)Power Plant (flash)0_kraftwerksuebersicht.swf 4.火电厂生产过程录像火电厂生产过程录像 5.火电厂简介火电厂简介图图1-1 1-1 凝汽式燃煤电厂生产过程示意图凝汽式燃煤电厂生产过程示意图 第一节第一节 煤的理化性质煤的理化性质 火电厂是利用动力燃料燃烧所产生的热能来火电厂是利用动力燃料燃烧所产生的热能来获取电能的。煤、石油、天然气等均

3、可作为动力获取电能的。煤、石油、天然气等均可作为动力燃料，其中最重要的是燃料，其中最重要的是动力煤动力煤。 煤的成因、组成及分类煤的成因、组成及分类 动力煤的特性与电力生产的关系动力煤的特性与电力生产的关系 动力煤的采样与制样动力煤的采样与制样 煤的工业分析煤的工业分析 煤发热量的测定煤发热量的测定输煤系统输煤系统制粉系统制粉系统u煤的成因、组成及分类煤的成因、组成及分类煤的成因煤的成因 煤是古代植物的残体经地壳变动被埋入地下，煤是古代植物的残体经地壳变动被埋入地下，经过长期的细菌生物化学作用以及地热和压力下，经过长期的细菌生物化学作用以及地热和压力下，经成岩、变质作用，使植物中的纤维素、木质

4、素经成岩、变质作用，使植物中的纤维素、木质素发生脱水、脱二氧化碳、脱甲烷等反应，而形成发生脱水、脱二氧化碳、脱甲烷等反应，而形成含碳成分逐渐增高的可燃性岩石，就是煤。该过含碳成分逐渐增高的可燃性岩石，就是煤。该过程称为程称为煤化作用煤化作用( (或或成煤作用成煤作用) )。煤的组成煤的组成 通过通过X射线、红外光谱和化学法对煤的结构射线、红外光谱和化学法对煤的结构研究表明：研究表明：煤是一个以碳为骨架组成的多芳香环煤是一个以碳为骨架组成的多芳香环系统的高分子有机物。系统的高分子有机物。 多芳香环是煤的基本结构单元，它有侧链，多芳香环是煤的基本结构单元，它有侧链，结构单元在空间是一个平面层。平面

5、与平面之间结构单元在空间是一个平面层。平面与平面之间有有O键、键、CH2键桥接成网状结构。结构键桥接成网状结构。结构单元芳香环的数目约为单元芳香环的数目约为3 31111个，随变质程度的加个，随变质程度的加深而增加。深而增加。 煤中也含少量无机物，常以硫酸盐、碳酸盐、煤中也含少量无机物，常以硫酸盐、碳酸盐、黄铁矿、硅酸盐等矿物质形式存在。黄铁矿、硅酸盐等矿物质形式存在。煤的分类煤的分类 根据根据煤化程度的深浅煤化程度的深浅( (即含碳量的多少，成即含碳量的多少，成煤地质年代长短煤地质年代长短) )，可将煤大致分为，可将煤大致分为泥炭泥炭、褐煤褐煤、烟煤烟煤和和无烟煤无烟煤四大类。四大类。 我国

6、电站煤粉锅炉煤质标准见我国电站煤粉锅炉煤质标准见表表1-11-1。表表1-1 1-1 电站煤粉锅炉煤制标准电站煤粉锅炉煤制标准u动力煤的特性与电力生产的关系动力煤的特性与电力生产的关系 动力煤是指动力煤是指用于直接燃烧生产动力和热能的用于直接燃烧生产动力和热能的燃料煤燃料煤( (如发电、机车、锅炉等用煤如发电、机车、锅炉等用煤) )。 火电厂生产的电能直接来源于动力煤燃烧时火电厂生产的电能直接来源于动力煤燃烧时所释放出的热能。动力煤的各种特性对电厂锅炉所释放出的热能。动力煤的各种特性对电厂锅炉运行有着不同的影响，现将其与电力生产关系较运行有着不同的影响，现将其与电力生产关系较为密切的特性指标作

7、以介绍。为密切的特性指标作以介绍。发热量发热量 发热量是指发热量是指单位质量的煤完全燃烧时所释放单位质量的煤完全燃烧时所释放出的热量出的热量。符号为。符号为Q，单位为，单位为kJ/g或或MJ/kg。灰分灰分 灰分是衡量煤质的重要指标之一，符号为灰分是衡量煤质的重要指标之一，符号为A。 煤中灰分含量越高，其可燃成分相对减少，煤中灰分含量越高，其可燃成分相对减少，发热量降低，燃烧温度下降，燃烧不稳定，不利发热量降低，燃烧温度下降，燃烧不稳定，不利于煤粉的着火与燃尽，使锅炉燃烧效率下降。于煤粉的着火与燃尽，使锅炉燃烧效率下降。 当煤中折算灰分当煤中折算灰分15%时，就会影响锅炉运时，就会影响锅炉运行

8、的安全。行的安全。 灰分高而产生的大量烟尘和灰渣，将造成更灰分高而产生的大量烟尘和灰渣，将造成更大的环境污染。大的环境污染。水分水分 煤中煤中全水分全水分( (Mt) )可分为可分为外在水分外在水分( (Mf) )和和内在内在水分水分( (Minh) )两部分。两部分。 煤中全水分是煤的重要指标。全水分含量大，煤中全水分是煤的重要指标。全水分含量大，将增加运输的能耗和费用。全水分含量是计算煤将增加运输的能耗和费用。全水分含量是计算煤中有效发热量中有效发热量( (收到基低位发热量收到基低位发热量) )的一个重要参的一个重要参数，显然水分增加，将使有效发热量减少。数，显然水分增加，将使有效发热量减

9、少。 外在水分受外界环境外在水分受外界环境( (温度、湿度、风、雨温度、湿度、风、雨) )及人工洗煤的影响，其含量波动性大，没有一个及人工洗煤的影响，其含量波动性大，没有一个固定值。固定值。当炉前煤的外在水分当炉前煤的外在水分12%时，将影响时，将影响电厂运行的可靠性。电厂运行的可靠性。 此外，如煤中含有适量水分对煤燃烧也有好此外，如煤中含有适量水分对煤燃烧也有好处，可改善燃烧工况。处，可改善燃烧工况。挥发分与着火性挥发分与着火性 挥发分对煤的着火和燃烧都有较大的影响，挥发分对煤的着火和燃烧都有较大的影响，是电厂用煤的主要指标。是电厂用煤的主要指标。 一般挥发分高的煤，着火点低、易于着火、一般

10、挥发分高的煤，着火点低、易于着火、燃烧速度快而稳定，但火焰温度较低。相反，挥燃烧速度快而稳定，但火焰温度较低。相反，挥发分低的煤，不易点燃、燃烧速度慢而不稳定、发分低的煤，不易点燃、燃烧速度慢而不稳定、不完全燃烧热损失增加，严重时甚至引起锅炉熄不完全燃烧热损失增加，严重时甚至引起锅炉熄火。火。 此外，挥发分也是对煤炭分类和加工利用的此外，挥发分也是对煤炭分类和加工利用的重要依据。重要依据。煤粉细度和经济细度煤粉细度和经济细度 煤粉燃烧煤粉燃烧是火电厂最广泛采用的一种燃烧方是火电厂最广泛采用的一种燃烧方式。煤预先在磨煤机中磨成煤粉，用空气把煤粉式。煤预先在磨煤机中磨成煤粉，用空气把煤粉送进炉膛，

11、在送进炉膛，在悬浮状态悬浮状态下着火燃烧。下着火燃烧。 煤粉的颗粒大小对燃烧的经济性有着重要的煤粉的颗粒大小对燃烧的经济性有着重要的影响。影响。 (1)(1)煤粉细度煤粉细度 煤粉细度是煤粉细度是表征煤粉中各种大小粒度煤的质表征煤粉中各种大小粒度煤的质量 百 分 数量 百 分 数 。 通 常 煤 粉 颗 粒 的 大 小 在。 通 常 煤 粉 颗 粒 的 大 小 在 1 m m 到到300500m m之间，其中以之间，其中以2050m m的颗粒最多。的颗粒最多。 煤粉细度是监督制粉系统正常运行的重要指煤粉细度是监督制粉系统正常运行的重要指标，它可用标，它可用筛分法筛分法确定。一般用具有标准筛孔尺

12、确定。一般用具有标准筛孔尺寸寸( (xm m) )的筛子来测定。的筛子来测定。 式中式中 a筛子上剩余的煤粉质量，筛子上剩余的煤粉质量，g； b通过筛子的煤粉质量，通过筛子的煤粉质量，g。 Rx的数值称为该煤粉的细度。的数值称为该煤粉的细度。100%xaRab 在筛子上剩余的煤粉越少，即在筛子上剩余的煤粉越少，即Rx值越小，煤值越小，煤粉也就越细。衡量发电厂锅炉燃烧的煤粉细度，粉也就越细。衡量发电厂锅炉燃烧的煤粉细度，一般以一般以R90的煤粉细度来表示。的煤粉细度来表示。 (2)经济细度经济细度 煤粉细度煤粉细度直接影响锅炉运行的经济性直接影响锅炉运行的经济性。 例如，煤粉过粗，固体不完全燃烧

13、热损失将例如，煤粉过粗，固体不完全燃烧热损失将增大；煤粉过细，则磨煤的电耗增大、磨粉设备增大；煤粉过细，则磨煤的电耗增大、磨粉设备的磨损折旧等运行消耗增多。的磨损折旧等运行消耗增多。 煤粉的经济细度如煤粉的经济细度如图图1-2所示。所示。 对于不同的煤种，煤粉的经济细度可按对于不同的煤种，煤粉的经济细度可按表表1-2种的种的R90值推荐。值推荐。图图1-2 1-2 煤粉的经济细度煤粉的经济细度表表1-2 1-2 不同煤种煤粉的经济细度不同煤种煤粉的经济细度煤煤 种种 R90无烟煤无烟煤Vad.f5%56Vad.f=(610)%大致等于大致等于Vad.f贫贫 煤煤 1214烟烟 煤煤优优 质质2

14、535劣劣 质质1520褐煤油页岩褐煤油页岩4060可磨性可磨性 可磨性用以可磨性用以表征煤磨制成粉的难易程度表征煤磨制成粉的难易程度。 不同煤种磨到相同细度所消耗的能量是不同煤种磨到相同细度所消耗的能量是不一样的，可利用不一样的，可利用哈氏可磨性指数哈氏可磨性指数HGI来表来表示煤的这种性质。一般来说，煤越软，可磨示煤的这种性质。一般来说，煤越软，可磨性指数越大，即在同样条件下磨至一定细度性指数越大，即在同样条件下磨至一定细度时所消耗的能量越少。时所消耗的能量越少。 哈氏可磨性指数可应用于选择磨煤机的哈氏可磨性指数可应用于选择磨煤机的型号，计算运行时磨煤机的出力及电能消耗。型号，计算运行时磨

15、煤机的出力及电能消耗。煤灰熔融性煤灰熔融性 煤灰是煤中可燃物质燃尽后的残留物，它由煤灰是煤中可燃物质燃尽后的残留物，它由煤中多种矿物质转化而成，没有固定的熔点。煤中多种矿物质转化而成，没有固定的熔点。熔熔融性融性就是表征煤灰在受热时转化为塑胶状态时，就是表征煤灰在受热时转化为塑胶状态时，其粘塑性变化的一种性质。其粘塑性变化的一种性质。 煤灰的熔融性是关系锅炉设计、安全经济运煤灰的熔融性是关系锅炉设计、安全经济运行等问题的重要特性。行等问题的重要特性。第二节动力煤的采样与制样第二节动力煤的采样与制样 在煤质分析前，正确的采样和制样是获在煤质分析前，正确的采样和制样是获得可靠分析结果的必要前提。得

16、可靠分析结果的必要前提。采样采样 采样是指在一批煤的不同部位采集若干采样是指在一批煤的不同部位采集若干份一定量的样品，它能代表该批煤的平均质份一定量的样品，它能代表该批煤的平均质量与特性。量与特性。 一、采样的分类一、采样的分类1.1.入场煤采样入场煤采样用于商务结算、工业分析、发热量、全硫的测定，用于商务结算、工业分析、发热量、全硫的测定，也可测定煤灰的熔融性也可测定煤灰的熔融性2.入炉煤采样入炉煤采样计算煤耗、工业分析、发热量测定等计算煤耗、工业分析、发热量测定等3.热效率试验用煤热效率试验用煤工业分析、元素分析，可磨性等工业分析、元素分析，可磨性等4.制粉系统采样制粉系统采样唯一的经过加

17、工的煤样唯一的经过加工的煤样化验的有水分和煤粉细度化验的有水分和煤粉细度二、采样的基本原则二、采样的基本原则（1)1)采样的精密度采样的精密度 采样的代表性是以采样的精密度来衡采样的代表性是以采样的精密度来衡量的。量的。 所谓采样的精密度，就是指采样所谓采样的精密度，就是指采样所允许达到的偏差程度。所允许达到的偏差程度。 国家标准国家标准GB475-83GB475-83规定了各种煤的采规定了各种煤的采样精密度样精密度( (按灰分计算按灰分计算) )见见表表1-31-3。表表1-3 1-3 采样精密度采样精密度 (2) (2)子样数的确定子样数的确定 按国家标准规定，以按国家标准规定，以1000

18、t1000t煤作为一个采样化煤作为一个采样化验单位。验单位。 如一批煤量不足如一批煤量不足1000t1000t时，应采的子样数可根时，应采的子样数可根据实际吨数，按据实际吨数，按表表1-41-4中规定的数字按比例递减，中规定的数字按比例递减，但不得少于表中所规定子样数的但不得少于表中所规定子样数的1/31/3。原煤、筛选煤原煤、筛选煤其它洗煤其它洗煤( (包括中煤包括中煤) )Ad20%Ad20%按按0.1Ad计算，但不得小于计算，但不得小于1%2%1.5%表表1-4 1-4 子样数与灰分含量的关系子样数与灰分含量的关系 若煤量超过若煤量超过1000t1000t时，则子样数按下式计算：时，则子

19、样数按下式计算： 式中：式中： m实际应采的子样数；实际应采的子样数； n表表1-41-4中所规定的子样数；中所规定的子样数； M实际煤量，实际煤量，t t。煤煤 种种原煤、筛选煤原煤、筛选煤其它洗煤其它洗煤( (包括中煤包括中煤) )Ad20%Ad20%子样数子样数3060201000Mm n (3) (3)子样质量的确定子样质量的确定 一批煤中，大、小粒度的煤量是不同的，这一批煤中，大、小粒度的煤量是不同的，这种粒度组成的不同也会影响煤的不均匀度。种粒度组成的不同也会影响煤的不均匀度。 表表1-5 1-5 子样质量与煤最大粒度的关系子样质量与煤最大粒度的关系 (4)(4)采样点的分布采样点

20、的分布 火车上采样：火车上采样：按国家标准规定，对原煤、按国家标准规定，对原煤、筛选煤采样按筛选煤采样按图图1-3( (a) )所示；对精煤、洗中煤及所示；对精煤、洗中煤及粒度粒度100mm的煤块，按的煤块，按图图1-3( (b) )所示采样。所示采样。煤的最大粒度煤的最大粒度(mm)2550100100子样的最小质量子样的最小质量(kg)1245图图1-3 1-3 火车上采样点的布置火车上采样点的布置 5 3 4 2 3 1 1 (a)三点采样三点采样 (b)五点采样五点采样 船舱中采样：船舱中采样：若进厂煤由轮船运进时，采若进厂煤由轮船运进时，采样点按煤量多少均匀分布在船的首、中、尾各舱样

21、点按煤量多少均匀分布在船的首、中、尾各舱中，其采样原则与火车上采样相同。中，其采样原则与火车上采样相同。 煤堆中采样：煤堆中采样：煤堆上的采样点可按规定的煤堆上的采样点可按规定的子样数，根据煤堆的外形，均匀布置在煤堆的顶、子样数，根据煤堆的外形，均匀布置在煤堆的顶、腰、底部。腰、底部。2 煤流中采样：煤流中采样：电厂的炉前煤多在输煤皮带电厂的炉前煤多在输煤皮带的煤流中采样。采样点多在皮带全长的中部或皮的煤流中采样。采样点多在皮带全长的中部或皮带终端的落煤流处。带终端的落煤流处。 (5)(5)采样方法采样方法 采样方法包括采样方法包括人工采样人工采样和和机械采样机械采样两种。两种。 应指出，人工

22、采样法应指出，人工采样法劳动强度大，人为误差劳动强度大，人为误差大大，甚至使煤样失去代表性。因此，应加强采样，甚至使煤样失去代表性。因此，应加强采样人员培训，严格按规定进行采样。人员培训，严格按规定进行采样。 机械采样的机械采样的效率高，采样均匀，精密度高。效率高，采样均匀，精密度高。目前，我国火电厂使用的机械采样装置多用于炉目前，我国火电厂使用的机械采样装置多用于炉前煤的采样。前煤的采样。制样制样( (缩制缩制) ) 制样制样是指将采集到的原始煤样经破碎、缩分，是指将采集到的原始煤样经破碎、缩分，逐渐减少粒度和数量的过程。且制出的煤样应具逐渐减少粒度和数量的过程。且制出的煤样应具有代表性，即

23、制得煤样的质量能代表原始煤样的有代表性，即制得煤样的质量能代表原始煤样的平均质量。平均质量。 (1)(1)制样的基本要求制样的基本要求 煤是一种矿物质含量较高且均匀性较差的固煤是一种矿物质含量较高且均匀性较差的固体燃料。煤的粒度越大，夹杂矿物质的可能性越体燃料。煤的粒度越大，夹杂矿物质的可能性越大，其均匀性和代表性就越差。大，其均匀性和代表性就越差。 表表1-6 1-6 煤样粒度与样品最小质量的关系煤样粒度与样品最小质量的关系煤样最大粒度煤样最大粒度(mm)1001005025136310.2样品最小质量样品最小质量(kg)40025010060157.53.7510.1 (2) (2)制样的

24、过程制样的过程 缩制煤样的全过程主要包括缩制煤样的全过程主要包括破碎破碎、过筛过筛、掺掺合合和和缩分缩分四个步骤。四个步骤。 破碎破碎是减小粒度，改善煤的不均匀度的一项是减小粒度，改善煤的不均匀度的一项措施。煤样一般采用机械破碎。措施。煤样一般采用机械破碎。 为使煤破碎到必要的粒度，需用不同筛孔的为使煤破碎到必要的粒度，需用不同筛孔的筛子筛子过筛过筛。 为使缩分后的煤样不失去代表性，每次缩分为使缩分后的煤样不失去代表性，每次缩分前需将煤样加以前需将煤样加以掺合掺合，使其粒度大小均匀化。，使其粒度大小均匀化。 缩分缩分是使煤样量减少而又使其不失代表性的是使煤样量减少而又使其不失代表性的过程。常用

25、的缩分方法有四分法、二分器法和机过程。常用的缩分方法有四分法、二分器法和机械法三种。缩分见械法三种。缩分见图图1-41-4。图图1-4 1-4 煤样的缩分煤样的缩分第三节煤基准和煤质分析第三节煤基准和煤质分析 煤的组成划分为工业分析组成和元素分析组煤的组成划分为工业分析组成和元素分析组成两种。工业分析组成包括水分、灰分、挥发分成两种。工业分析组成包括水分、灰分、挥发分和固定碳四项，这四种成分总量为和固定碳四项，这四种成分总量为100%，元素分，元素分析组成包括碳、氢、硫、氧和氮五种元素，这五析组成包括碳、氢、硫、氧和氮五种元素，这五种元素加水分和灰分总量也是种元素加水分和灰分总量也是100%。

26、 煤由可燃和不可燃两种成分组成。水和灰分是煤煤由可燃和不可燃两种成分组成。水和灰分是煤中不可燃部分，它们容易受到外界环境的影响而中不可燃部分，它们容易受到外界环境的影响而发生变化，因此在进行煤质分析时，为了使各种发生变化，因此在进行煤质分析时，为了使各种煤的分析结果有可比性，必须用统一基准来表示煤的分析结果有可比性，必须用统一基准来表示 一、煤的基准一、煤的基准 动力煤通常有以下四种基准：动力煤通常有以下四种基准： (1)(1)收到基准收到基准(ar)(ar)：含全水分的原煤。含全水分的原煤。 (2)(2)空气干燥基准空气干燥基准(ad)(ad)：除去外在水分的除去外在水分的煤。煤。 (3)(

27、3)干燥基准干燥基准(d)(d)：除去全水分的煤。除去全水分的煤。 (4)(4)干燥无灰基准干燥无灰基准(daf)(daf)：除去水分和灰分除去水分和灰分的煤。的煤。 通常基准的通常基准的“准准”字可省略。字可省略。 四种基准工业分析结果的组成百分含量表示四种基准工业分析结果的组成百分含量表示如下：如下： 收到基收到基 (1-25) 空气干燥基空气干燥基 (1-26) 干燥基干燥基 (1-27) 干燥无灰基干燥无灰基 (1-28) 煤的元素分析是指组成煤中有机质的碳、氢、煤的元素分析是指组成煤中有机质的碳、氢、氧、氮、硫五种元素的含量。氧、氮、硫五种元素的含量。 煤中可燃成分用元素分析表示时：

28、煤中可燃成分用元素分析表示时： (1-29)100ararararMAVFC100adadadadMAVFC100dddAVFC100dafdafVFC100adadadadadadadMACHONS 由式由式(1-26)和式和式(1-29)两式相减可得到煤的工两式相减可得到煤的工业分析与元素分析的关系式为：业分析与元素分析的关系式为： (1-30) 式式(1-30)表明：表明：工业分析的可燃成分恰好等于工业分析的可燃成分恰好等于元素分析碳、氢、氧、氮、硫五个元素含量的总元素分析碳、氢、氧、氮、硫五个元素含量的总和。和。二、基准的换算二、基准的换算 由于煤质分析所用的样品为空气干燥后的煤由于煤

29、质分析所用的样品为空气干燥后的煤样，所以实验室的分析结果均以空气干燥基来表样，所以实验室的分析结果均以空气干燥基来表示，然而在不同方面应用时，常需要换算到另一示，然而在不同方面应用时，常需要换算到另一种基准。种基准。 不同基准的成分换算系数如不同基准的成分换算系数如表表1-7所示。所示。adadadadadadadVFCCHONS表表1-7 1-7 不同基煤的换算系数不同基煤的换算系数三、煤的工业分析三、煤的工业分析工业分析数据是锅炉运行人员调节燃烧工况，计算工业分析数据是锅炉运行人员调节燃烧工况，计算热效率和保证锅炉安全经济运行的重要依据。热效率和保证锅炉安全经济运行的重要依据。( (1)1

30、)煤中水分的测定煤中水分的测定 动力煤水分的常规分析有动力煤水分的常规分析有收到基煤样的全水收到基煤样的全水分分和和空气干燥基的内在水分空气干燥基的内在水分两项。两项。 (2)(2)煤中灰分的测定煤中灰分的测定 煤中灰分指煤中所有可燃物完全燃烧，煤中煤中灰分指煤中所有可燃物完全燃烧，煤中矿物质在一定温度下，产生一系列分解、化合等矿物质在一定温度下，产生一系列分解、化合等复杂反应后剩下的残渣。复杂反应后剩下的残渣。 煤的灰分来自煤中的矿物质，但它的组成和煤的灰分来自煤中的矿物质，但它的组成和质量与煤中矿物质不完全相同，它是在一定试验质量与煤中矿物质不完全相同，它是在一定试验条件下的产物，所以称为

31、条件下的产物，所以称为“灰分产率灰分产率”更为贴切。更为贴切。一般简称为灰分。一般简称为灰分。 煤的灰分测定是将煤样在高温炉中灼烧，这时煤的灰分测定是将煤样在高温炉中灼烧，这时煤中矿物质发生了一系列变化，主要有以下几种：煤中矿物质发生了一系列变化，主要有以下几种： 粘土、石膏等水合物失去结晶水：粘土、石膏等水合物失去结晶水： 氧化亚铁和硫化铁发生氧化反应：氧化亚铁和硫化铁发生氧化反应： 碳酸盐受热分解放出二氧化碳气体：碳酸盐受热分解放出二氧化碳气体： 氯化物和碱金属氧化物的挥发作用。氯化物和碱金属氧化物的挥发作用。223222324242222222SiO Al OH OSiOAl OH OC

32、aSOH OCaSOH O 223222324241128FeOOFe OFeSOFe OSO 32CaCOCaOCO 32FeCOFeOCO 测定灰分有两种方法：测定灰分有两种方法：缓慢灰化法缓慢灰化法和和快速灰快速灰化法化法。 以上两种方法对于灰分以上两种方法对于灰分15%的煤，可不进的煤，可不进行检查性灼烧。灰分计算公式如下：行检查性灼烧。灰分计算公式如下： 式中式中 Aad空气干燥基煤样的灰分含量，空气干燥基煤样的灰分含量，%； G1煤样灼烧后残渣的质量，煤样灼烧后残渣的质量，g； G煤样质量，煤样质量，g。 (3)(3)煤中挥发分的测定煤中挥发分的测定 煤的挥发分是指失去外在水分的煤

33、样在煤的挥发分是指失去外在水分的煤样在90010隔绝空气的条件下，加热隔绝空气的条件下，加热7min，煤中有，煤中有机物热解出来的机物热解出来的液体液体( (呈蒸汽状态呈蒸汽状态) )和气体产物和气体产物。1100%adGAG 挥发分不是煤中的固有物质，而是在特定温度挥发分不是煤中的固有物质，而是在特定温度下的热分解产物，所以称下的热分解产物，所以称“挥发分产率挥发分产率”更为确切，更为确切，但仍习惯称挥发分。但仍习惯称挥发分。 按下式计算空气干燥基挥发分按下式计算空气干燥基挥发分Vad： 式中式中G1空气干燥基煤样加热后的减量，空气干燥基煤样加热后的减量，g； G空气干燥基煤样质量，空气干燥

34、基煤样质量，g； Mad空气干燥基煤样水分，空气干燥基煤样水分，%。 (4)(4)煤中固定碳的计算煤中固定碳的计算 测定挥发分后的残留物称为测定挥发分后的残留物称为焦渣焦渣，从焦渣中减，从焦渣中减去灰分的含量即为固定碳的含量，计算公式为：去灰分的含量即为固定碳的含量，计算公式为：1100adadGVMG100()adadadadFCMAV四、煤的元素分析四、煤的元素分析 煤的元素分析是指组成煤中有机质的碳、氢、氧、氮、硫五种元素的含量。1.碳 碳是煤中上要有机元素，煤的变质程度愈深，其碳的含量愈多，无烟煤碳的含量可达90一98。碳是较难燃烧的元素无烟煤由于含碳量过多，挥发分较低，不易着火燃烧，

35、但碳在燃烧时能放出大量的热，因此煤的含碳多少将关系着煤的使用价位。 在锅炉运行时，至经常检查烟气中的一氧化碳含量、用以临督锅炉的运行。 2.、氢 氢是煤中有机质的次要元素。当煤燃烧时，氢与氧反应放出大量的热 3.硫 煤中的硫按可燃性可分为两类；一类是当煤燃烧时，它们参与燃烧，这部分硫称为可燃硫；另一类是不参与燃烧的硫，这部分硫称为不可燃硫。煤中的硫是一种有害元素 4、氧和氮 氧和氮是煤中不可燃的元素，它们的含量越多，其他可燃性元素的含量相对的越少，影响煤的热值。氧元素在煤中的含量约为0.5%30；氮元素在煤中的含量约为0.5%2。 元素分析可以提供锅炉热力计算的一些原始数据。例如，计算煤燃烧时

36、所需要的空气量、燃烧产物的体积以及高低位热值。五、煤发热量的测定五、煤发热量的测定测定发热量的基本原理测定发热量的基本原理 目前，国内外均采用目前，国内外均采用氧氮式量热计氧氮式量热计来测定发来测定发热量。热量。 发热量测定的过程简述如下：将一定量的试发热量测定的过程简述如下：将一定量的试样样( (约约1 1g) )置于氧弹内的燃烧皿中，为保证完全燃置于氧弹内的燃烧皿中，为保证完全燃烧，在氧弹内充入烧，在氧弹内充入2.62.63.03.0MPa的氧气，将氧弹的氧气，将氧弹浸入盛有一定量纯水的内筒中，浸入盛有一定量纯水的内筒中，(见见图图1-8)。内筒。内筒放在一个保持一定温度的外筒内，用电流熔

37、断金放在一个保持一定温度的外筒内，用电流熔断金属点火线将试样点燃，所放出的热量被内筒的水属点火线将试样点燃，所放出的热量被内筒的水和量热体系中各部件吸收，根据温升值，即可求和量热体系中各部件吸收，根据温升值，即可求得发热量：得发热量：图图1-81-8 氧弹式量热计示意图氧弹式量热计示意图 式中式中Q煤的发热量煤的发热量kJ/g； G试样的质量，试样的质量，g； E量热计的热容量量热计的热容量(俗称水当量俗称水当量)，即为整，即为整 个量热体系升高个量热体系升高1所需的热量，所需的热量，J/； t0吸热介质在试样燃烧时的起始温度，吸热介质在试样燃烧时的起始温度，； tn吸热介质吸收试样的燃烧热而

38、升高后的吸热介质吸收试样的燃烧热而升高后的最终温度，最终温度，。 从上式可知，只要先测出从上式可知，只要先测出E值，即可计算出煤值，即可计算出煤的发热量。的发热量。0()nE ttQG发热量的三种表示法发热量的三种表示法 (1)(1)弹筒发热量弹筒发热量( (Qb) )： 弹筒发热量是实验室内用弹筒发热量是实验室内用“氧弹式量热计氧弹式量热计”测定的实测值。测定的实测值。 将约将约1g1g煤样置于氧弹中，在有充足氧的条件煤样置于氧弹中，在有充足氧的条件下燃烧，然后使燃烧产物冷却到煤样的原始温度，下燃烧，然后使燃烧产物冷却到煤样的原始温度，在此条件下单位质量的煤所放出的热量，即为弹在此条件下单位

39、质量的煤所放出的热量，即为弹筒发热量。筒发热量。 (2)(2)高位发热量高位发热量( (Qgr) )： 煤在燃烧炉的常压空气流中燃烧时，煤中硫煤在燃烧炉的常压空气流中燃烧时，煤中硫生成二氧化碳，氮变为游离氮，若使燃烧产物冷生成二氧化碳，氮变为游离氮，若使燃烧产物冷却到煤的原始温度却到煤的原始温度2025，则水呈液态。这时所，则水呈液态。这时所放出的热量成为高位发热量。放出的热量成为高位发热量。 (3) (3)低位发热量低位发热量( (Qnet) )： 由高位发热量减去水的汽化热，即得到低位由高位发热量减去水的汽化热，即得到低位发热量。发热量。 低位发热量是低位发热量是表示燃煤真正可利用的有效发

40、表示燃煤真正可利用的有效发热量热量。发热量的换算发热量的换算 实验室测出为弹筒发热量，而生产实践中常实验室测出为弹筒发热量，而生产实践中常用的是空气干燥基高位发热量和收到基低位发热用的是空气干燥基高位发热量和收到基低位发热量。量。 (1)(1)由弹筒发热量换算成高位发热量：由弹筒发热量换算成高位发热量： ,(95)gr adb adb adb adQQSQ 式中式中 Qgr,ad空气干燥基高位发热量，空气干燥基高位发热量，J/g; Qb,ad空气干燥基弹筒发热量，空气干燥基弹筒发热量，J/g; Sb,ad由弹筒洗液测得的含硫量，由弹筒洗液测得的含硫量，%； 硝酸的校正系数。硝酸的校正系数。 (

41、2)(2)由高位发热量换算成低位发热量：由高位发热量换算成低位发热量： 式中，式中，Qnet,ar收到基低位发热量，收到基低位发热量，J/g； Qgr,ar收到基高位发热量，收到基高位发热量，J/g； Har收到基含氢量，收到基含氢量，%； Mar收到基含水量，收到基含水量，%。,25(9)net argr arararQQHM收到基低位发热量与标准煤耗收到基低位发热量与标准煤耗 在工业热力计算中，由于供燃烧的煤含有全在工业热力计算中，由于供燃烧的煤含有全水分，所以必须用收到基低位发热量作为计算的水分，所以必须用收到基低位发热量作为计算的依据。依据。 为了衡量电厂对能源的消耗，便于比较和管为了

42、衡量电厂对能源的消耗，便于比较和管理，规定以收到基低位发热量理，规定以收到基低位发热量29.27MJ/kg为统一为统一的换算单位，即的换算单位，即每每29.27MJ/kg的热量可换算成的热量可换算成1kg标准煤标准煤。 标准煤耗标准煤耗是指发是指发1kWh的电所消耗的标准煤的电所消耗的标准煤量。量。 例如：例如： 甲厂发甲厂发1kWh电电，用用Qnet,ar=14.46MJ/kg的煤的煤0.83kg; 乙厂发乙厂发1kWh电电，用用Qnet,ar=20.40MJ/kg的煤的煤0.65kg。 则甲厂标准煤耗为则甲厂标准煤耗为 乙厂标准煤耗为乙厂标准煤耗为 虽然甲厂用煤量多，但由于用煤的发热量低，

43、虽然甲厂用煤量多，但由于用煤的发热量低，折算成标准煤时用的就少了，所以甲厂的经济性折算成标准煤时用的就少了，所以甲厂的经济性比乙厂好。比乙厂好。14.460.830.410/29.27kg kW h20.400.650.453/29.27kg kW h第四节第四节 煤的燃烧煤的燃烧 一、电厂储煤的管理一、电厂储煤的管理 二、煤粉着火二、煤粉着火 煤粉与一次风的混合物以射流的形式喷进炉膛，射流与炉膛内的烟气卷吸混合形成强烈对流传热，当温度达到煤粉的着火点时，煤粉着火。 影响煤粉着火的主要因素影响煤粉着火的主要因素 1）煤粉细度和经济细度）煤粉细度和经济细度 2）一次风风量、风速和风温）一次风风量

44、、风速和风温 所谓一次风，就是将煤粉送进炉膛，并供给煤粉着火所需所谓一次风，就是将煤粉送进炉膛，并供给煤粉着火所需要的空气量。一次风的风量不能太大，太大会降低煤粉的要的空气量。一次风的风量不能太大，太大会降低煤粉的浓度，影响着火，一般一次风的风量为煤粉中挥发分燃烧浓度，影响着火，一般一次风的风量为煤粉中挥发分燃烧理论上所需要的空气量。一次风的风速对燃烧也有影响，理论上所需要的空气量。一次风的风速对燃烧也有影响，风速过低对稳定燃烧和防止结渣不利，风速过低对稳定燃烧和防止结渣不利， 过高，又会推迟着火，引起燃烧不稳定，尤其是风速大于过高，又会推迟着火，引起燃烧不稳定，尤其是风速大于火焰传播速度时，

45、就会吹灭火焰。火焰传播速度时，就会吹灭火焰。 所以根据经验对不同的煤种，一次风速有一个推荐值。所以根据经验对不同的煤种，一次风速有一个推荐值。 提高一次风温可以降低着火热，使着火位置提前，还可以提高一次风温可以降低着火热，使着火位置提前，还可以在低负荷运行时稳定燃烧。在低负荷运行时稳定燃烧。 3）二次风量和风速）二次风量和风速 二次风：是在煤粉气流着火后混入的，是为了满足除挥发分以外其他部分燃烧所需要的空气。它主要影响的是煤粉是否燃尽。 所以二次风速要比一次风速高一倍以上，来增强空气与煤粉的表面接触和混合。 4）燃烧所用的空气量：）燃烧所用的空气量： 1kg燃料完全燃烧时所需的最低限度的空气量

46、称为理论空气量 L0=1.293V0=0.115(Car+0.375Sar)+0.342Har-0.0431Oar,kg/kg 实际空气量要大于理论空气量 5）燃料的性质）燃料的性质 挥发分 灰分 水分 煤的燃烧过程煤的燃烧过程 煤粉进入炉膛以后到燃烧完全，要经历干燥、挥发分析出，着火燃烧和焦炭着火燃烧几个过程，这个过程就叫煤的燃烧过程。 当煤受热时，每表面的水分将首先蒸发出来，使煤被干燥。当温度继续升高，煤将发生热解反应，挥发分中的碳氢化合物和二氧化碳被析出。最后剩下固定炭和一些燃烧的矿物质，即焦炭。 当挥发分燃烧继续加热焦炭，最后在挥发分大部分燃烧以后，焦炭才着火燃烧，最后焦炭中不能燃烧的部分形成灰分。 煤粒燃烧的影响因素煤粒燃烧的影响因素 1.挥发分的影响挥发分的影响 2.灰分的影响灰分的影响