您现在的位置是:中国体彩 > 煤炭能源 >

煤的化学成分与性质

2020-04-16 14:25煤炭能源 人已围观

简介九江十二坊(粤语版)煤的化学成分与性质_化学_自然科学_专业资料。第二章 燃料 第一节 燃料的种类 第二节 煤的化学成分与性质 燃料的定义 ? 在经济上和技术上适合于产生热量的材料为燃料。 核能燃料可...

  煤的化学成分与性质_化学_自然科学_专业资料。第二章 燃料 第一节 燃料的种类 第二节 煤的化学成分与性质 燃料的定义 ? 在经济上和技术上适合于产生热量的材料为燃料。 核能燃料—可控核裂变与和聚变 燃料总类 有机燃料—以各种形式在自然界

  第二章 燃料 第一节 燃料的种类 第二节 煤的化学成分与性质 燃料的定义 ? 在经济上和技术上适合于产生热量的材料为燃料。 核能燃料—可控核裂变与和聚变 燃料总类 有机燃料—以各种形式在自然界存在的碳氢化合物 有机燃料的物理状态分为: 固体燃料、液体燃料和气体燃料 固体燃料 煤—无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、泥煤等 油页岩 木材,生物质 锅炉燃料 液体燃料—石油及其制品—轻油、柴油、重油 天然气、液化石油气 气体燃料 煤气—城市煤气、高炉煤气、焦炉煤气 沼气 第二章 燃料 第一节 燃料的种类 第二节 煤的化学成分与性质 一、煤的组成特点 ? ? 可燃成分和不可燃成分组成的复杂组合物,结 构非常复杂。 各组成元素并不单独游离存在,而是以复杂的 化合物存在,成分十分不均匀。 二、煤的化学成分 ? ? 煤的化学分析(元素分析)成分分为: 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 ? ? ? ? ? ? 最主要的可燃质,煤是富含碳的燃料, 燃烧产物主要是CO2, 碳含量取决于碳富集程度,炭化及年龄。 碳的发热量:7800kcal/kg,4.182系数 一般含量:30%~70%, 关于热量单位: kcal(工程), kJ(国际), BTU(英制)… 氢 H ? ? ? ? 发热量很高,达28600kcal/kg,极易燃烧, 煤中含量很少,仅为2%~5%, 液体燃料中可达到14%, 天然气中最多。 硫 ? ? ? ? S 部分S属于可燃质 发热量仅2160kcal/kg 对锅炉设备及环境的危害很大 硫的含量0.2~5%,甚至更高,超过1%,既为高硫煤。 在煤中硫以三种状态存在: 有机硫 全硫 硫化铁 有机硫 可燃硫(挥发硫),燃烧生成SO2 硫酸盐—不燃烧,含量很少,并入灰分 氧 O ? 氧不可燃,且不助燃,氧不以游离状态存在于煤 中,与煤中的氢和碳组成化合物,占据部分可燃 质,使煤发热量降低。 ? 氧的含量1~15%,木柴中的氧含量达到 20%~25%。 氮 N ? ? 氮是一种不利的元素,在高温环境下,与氧形成 氮氧化物,对环境危害极大。 煤中氮的含量~1%。 灰分A 煤中不可燃矿物杂质,成分十分复杂,大多数煤的灰分 含量7%~40%。 一次灰分—成煤前植物中含有的矿物质,均匀分布在可燃质中 二次灰分—在煤形成过程中,外界带入的杂质,呈粒状分布 外在灰分—产生于开采、运输、贮藏过程中 内在灰分 灰分 水分M ? 含量一般在1~30%,多在10%左右。 内在水分—也称为吸附水分或风干水分,即煤经过风干后的水分 水分 外在水分—经过风干后可以脱除掉的那部分水分,受运输,贮存条 件等影响,变化很大。 三、煤成分的表示方法及其换算 ? ? ? 用各个成分的质量百分数来表示; 水分和灰分所占质量较大,且随外界条件有较大的波动; 采用四种不同的“基”准的质量成分表示: 1.收到基ar; 2.空气干燥基ad; 3.干燥基d; 4.干燥无灰基daf. 收到基(下标符号为ar) ? ? 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% 空气干燥基(下标符号为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% ? 干燥基(下标符号为d) ? ? 表示在不含水分的条件下干燥燃料各组成成分的质 量百分数总和 干基中各成分不受水分变化的影响 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100% 干燥无灰基(下标符号为daf) ? ? ? 表示在不含水分和灰分的条件下,干燥无灰燃料各 组成成分的质量百分数总和, 干燥无灰基中只包含燃料的可燃成分,各成分不受 水分和灰分变化的影响, 煤炭交易。 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100% 煤质分析结果(基准)的表示方法: 序 基准 定义 号 1 收到基 以收到状态的煤为基准 2 3 4 5 6 空气干燥基 干燥基 干燥无灰基 干燥无矿物质基 恒湿无矿物质基 与空气湿度达到平衡状态的 煤为基准 以假想无水状态的煤为基准 以假想无水、 无灰状态的煤为 基准 以假想无水、 无矿物质状态的 煤为基准 以假想含最高水分、 无矿物质 状态的煤为基准 符号(小标) Ar Ad d daf dmmf mmf 备注 设计时可将此作 为应用状态对待 同义词可为干基 以往概念的可燃 基,已经禁用 各种基的换算(略) ? 查表,查图,查手册。 作业:编制计算程序,完成换算。 ? 四、煤的发热量 ? 两种发热量的定义: ? 1.高位发热量Qgr 1kg 煤完全燃烧时放出的全部热量,包括烟气 中水蒸汽凝结时放出的热量。 2.低位发热量Qnet 在 1kg 煤完全燃烧时放出的全部热量中扣除水 蒸汽汽化潜热后所得的热量。即煤中可燃质的 一部分燃烧热量被用于水分的汽化,没有得到 利用。 单位为kcal/kg,或者kJ/kg,MJ/kg。 ? 高位发热量与低位发热量间的换算公式 煤的高位发热量减去煤中水和氢燃烧生成水的蒸发潜热所得 到的热量为低位发热量, r为水的蒸发潜热,取为2510 kJ/kg。 Qar ,net ? Qar , gr 900H ar M ar ?? ( ? ) ? Qar , gr ? 25.1(9H ar ? M ar ) 100 100 几点说明 ? ? ? ? 实验室所测是全部热量(高位),锅炉排烟温度均 较高(110C以上),烟气中水未蒸汽凝结,将这部 分气化潜热带走。 我国均采用低位发热量。有些国家采用高位发热量, 必要时说明。 表示煤的发热量同样分为不同的“基”,因此,也 存在之间的换算。 作业:编制换算程序。 五、折算水分、折算灰分与折算硫分的概念 ? 硫分、灰分与水分对锅炉工作的影响 1)降低煤的发热量 2)降低燃烧温度,不利于燃料的着火与燃烧 3)增加烟气容积,排烟温度升高,排烟损失增加, 锅炉效率下降 4)加剧锅炉受热面的低温腐蚀与积灰 5)增加通风电耗。九江十二坊(粤语版) 采用折算成分的目的 ? ? ? 比较锅炉燃烧不同煤时,带入炉内的水、灰和硫的 质量—煤的折算成分, 定义:每送入炉内1MJ热量,随燃料带入炉内的某成 分的质量, 分别为折算水分、折算灰分和折算硫分 ? 以灰分为例,同一锅炉燃烧三种不同煤时,采用折算成分 的必要性 灰分 9.9 19 发热量 2970 6137 燃煤量 kg/h ~1000 ~500 总计带入的灰量 kg/h 99 95 折算灰分 3.3 3.09 煤种 褐煤 烟煤 折算成分的表达式 ? ? ? ? 要产生同样的热量,带入锅炉的灰量取决于煤灰分含 量与发热量, 与灰分含量成正比,与发热量成反比。 采用此比例式来代表带入的灰量, 因该比值很小,故乘1000。 折算水分 zs M ar ? M ar M ar ? 10 4 ? Qnet ,V ,ar Qnet ,V ,ar ( ) 1000 g / MJ 折算灰分 zs Aar ? ( Aar Qnet ,V ,ar 1000 ) ? 10 ? 4 Aar Qnet ,V ,ar g / MJ 折算硫分 zs S ar ? ( S ar Qnet ,V ,ar 1000 ) ? 10 ? 4 S ar Qnet ,V ,ar g / MJ ? 采用折算成分判断煤中水分、灰分和硫分高、中、低 的大致范围如表所示。 低 7.0 12.0 0.5 中等 7.0~12.0 12.0~17.0 0.5~1.3 高 12.0 17.0 1.3 折算成分() 折算水分 折算灰分 折算硫分 六、标准煤概念 ? ? ? ? 单纯以燃煤量的多少来比较不同锅炉的经济性不妥, 须折算到统一标准, 标准煤的概念,规定低位发热量为 7000kcal/kg(或 者kJ/kg,MJ/kg)的煤为标准煤, 将 发 热 量 不 是 7000 kcal/kg 的 煤 统 一 折 算 到 7000 kcal/kg来进行比较。 用于计算和比较标准煤耗等 七、气体燃料容积组成表示和换算 ? ? ? 气体燃料的组成通常用两种表示方法 1—干气体组成(不包含水分) 2—湿气体(包含水分) g g g g g g g g Cn H 2 ? CO ? H ? C H ? ? ? ? ? O ? N ? H S ? CO n? 2 2 2 4 2 2 2 2 ? 100 % s s s s s s s s s Cn H 2 ? CO ? H ? C H ? ? ? ? ? O ? N ? H S ? CO ? H O ? 100 % n? 2 2 2 4 2 2 2 2 2 八、煤质分析 1.煤质分析方法 (1)元素分析 全面测定煤的所有成分以及挥发份与发热量等。 (2)工业分析 测定水分、灰分、灰熔融特性、煤粉细度、挥 发份以及发热量等。 工业分析在电厂常用(唯一的实验内容) 煤质分析的内容 1.煤元素分析 2.煤中水分含量测定 3.煤中灰分含量测定 4. 煤发热量测定 5. 挥发份及其测定 6.灰的熔融性及测定 1.煤元素分析(专门仪器) 2.煤中水分测定 包括测定外在水分与内在水分。 3.煤中灰分测定 将煤粉试样在电炉中灰化。 4. 煤发热量测定 绝热式量热计(注意:扣除生成硫酸和硝酸的热量) 5.挥发份及其测定 ? ? ? ? 挥发份定义: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。 表示方法:V,Vdaf,等,也存在换算。 影响因素: ? ? ? ? 挥发份的多少和组成与煤的年代有关 热解程度随加热速率、加热温度和加热时间而变,须 在统一条件下测定。 挥发份的发热量取决于挥发份的成分 挥发份的多少与组成影响到着火,是对动力用煤进行 分类的重要依据。 ?焦炭=固定炭+灰分:失去水分并放出挥发份后所剩余 的残留物称为焦炭。 6.灰的熔融性及测定 ? ? ? ? 炉膛内温度很高,煤中灰颗粒一般呈熔化或软化状 态,对锅炉工作影响极大。 对锅炉的主要危害是造成锅炉受热面结渣,传热恶 化,掉渣灭火或事故。 灰分成分不同,发生熔化的温度也不同。 高熔点成分+低熔点成分,无固定的熔点, 温度 壁 面 高灰熔点煤 低灰熔点煤 距壁面的距离 灰熔融性的测定 将灰制成特定形状的灰堆,加热升温 1300℃以上,采用三 个特征温度来表示灰的熔融特性。 ? t1—开始变形温度; ? t2—软化温度 ? t3—熔化温度 ? 结渣判别: ? ? ? ? 一般认为, t21350℃,不易结渣; t21350℃,易结渣; t11200℃,易结渣; 各种各样的结渣判定指标(研究的热点) ? 煤粉炉的排渣方式 固态排渣炉—排渣为固态(广泛采用); 液态排渣炉—排渣为液态。 ? ? 煤质分析小结: 1.煤质分析方法 2.煤中水分测定 3.煤中灰分测定 4. 煤发热量的测定 5. 挥发份及其测定 6.灰的熔融性及测定 第二章 燃料 ? ? ? 第一节 燃料的种类 第二节 煤的化学成分与性质 第三节 我国发电厂煤粉锅炉用煤的分类 电厂动力用煤分类 ? ? ? 根据煤的燃烧特性, 以挥发份、灰分、水分、硫分和灰熔融特性作为主要 的分类指标, 以煤的发热量作为辅助分类指标 VAMST分类标准 ? ? ? ? 无烟煤:Vdaf≤10%,含碳最多,发热量高,难以 点燃; 贫煤:Vdaf=10~20%,灰分较多; 烟煤: Vdaf=10~50% ,含碳多,灰、水少,发热量 高 褐煤:Vdaf40%,水分与灰分高,发热量低,着火 与燃烧容易。 挥发份含量% 烟煤 贫煤 无烟煤 年代 褐煤 简要回答 ? ? ? ? ? 煤的成分组成是什么? 采用哪几种“基”来表示煤成分的质量百分比,为 什么? 煤的高位发热量与低位发热量的区别。 高位发热量在不同“基”下的换算,是否需要考虑 水分汽化潜热的影响? 炉膛的结渣可能性与灰熔点的关系。

Tags:

本栏推荐

标签云

站点信息

  • 文章统计3799篇文章
  • 标签管理标签云
  • 微信公众号:扫描二维码,关注我们