第二章 燃料及其燃烧特性
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硅酸盐热工基础燃料及其燃烧
第二章燃料及其燃烧
第一节 概述
硅酸盐产品在烧成过程中需要消耗大量的 热量。热量的来源有两种：一种是由燃料 燃烧产生，系利用化学能转变为热能的形 式；一种是以电为热源，系使电能转变为 热能的形式。前者资源丰富，价格低廉； 后者热利用率高，利于提高产品质量，操 作条件好，但资源有局限性，成本高。故 目前硅酸盐工业窑炉的热源仍以燃料为主。10来自2 固体和液体燃料的性质
C 主要的可燃元素 H 主要的可燃元素，有益，二种形态可燃氢、化合氢 O 有害元素 N 惰性元素，有害、污染 S 可燃元素，污染，三种形态有机硫、黄铁矿硫和硫
酸盐硫
11
A 有害成分，①直接关系到焦碳的灰分从 而影响冶炼的技术经济指标。②降低煤 的发热量。③灰分结渣，容易造成不完 全燃烧，给设备的维护和操作带来困难。
人造固体燃料主要是煤和木材经加工后制得 的焦碳和木炭。
工业应用中主要是煤和焦碳。
5
煤的种类 1、根据古代植物埋藏于地下的年代和碳化程 度划分为：泥煤，褐煤，烟煤和无烟煤四大类。 2、动力用煤根据煤的挥发分高低，并参考其 水分与灰分含量，把煤分为石煤，褐煤，烟煤 （包括贫煤和劣质烟煤）和无烟煤四大类，将 无烟煤、烟煤和石煤各再分为三类。 3、冶金工业根据煤的结焦性强弱和挥发分高 低进行分类，对烟煤进一步分类为：长焰煤、 气煤、弱还原煤、半炼焦煤、焦煤、肥煤、瘦 煤和贫煤等。
1
1 燃料的定义：是在空气中容易燃烧，并 能够比较经济地利用其燃烧热的物质的 总称。燃料的供给应该比较容易，价格 低廉，储存、运输和使用等即便利又安 全。按其状态可分为：气体燃料、液体 燃料和固体燃料。
2 燃烧的定义：是通过燃料和氧化剂在一定 条件下，所进行的具有发光和发热特点的剧 烈的氧化反应。
第一节 概述
硅酸盐产品在烧成过程中需要消耗大量的 热量。热量的来源有两种：一种是由燃料 燃烧产生，系利用化学能转变为热能的形 式；一种是以电为热源，系使电能转变为 热能的形式。前者资源丰富，价格低廉； 后者热利用率高，利于提高产品质量，操 作条件好，但资源有局限性，成本高。故 目前硅酸盐工业窑炉的热源仍以燃料为主。10来自2 固体和液体燃料的性质
C 主要的可燃元素 H 主要的可燃元素，有益，二种形态可燃氢、化合氢 O 有害元素 N 惰性元素，有害、污染 S 可燃元素，污染，三种形态有机硫、黄铁矿硫和硫
酸盐硫
11
A 有害成分，①直接关系到焦碳的灰分从 而影响冶炼的技术经济指标。②降低煤 的发热量。③灰分结渣，容易造成不完 全燃烧，给设备的维护和操作带来困难。
人造固体燃料主要是煤和木材经加工后制得 的焦碳和木炭。
工业应用中主要是煤和焦碳。
5
煤的种类 1、根据古代植物埋藏于地下的年代和碳化程 度划分为：泥煤，褐煤，烟煤和无烟煤四大类。 2、动力用煤根据煤的挥发分高低，并参考其 水分与灰分含量，把煤分为石煤，褐煤，烟煤 （包括贫煤和劣质烟煤）和无烟煤四大类，将 无烟煤、烟煤和石煤各再分为三类。 3、冶金工业根据煤的结焦性强弱和挥发分高 低进行分类，对烟煤进一步分类为：长焰煤、 气煤、弱还原煤、半炼焦煤、焦煤、肥煤、瘦 煤和贫煤等。
1
1 燃料的定义：是在空气中容易燃烧，并 能够比较经济地利用其燃烧热的物质的 总称。燃料的供给应该比较容易，价格 低廉，储存、运输和使用等即便利又安 全。按其状态可分为：气体燃料、液体 燃料和固体燃料。
2 燃烧的定义：是通过燃料和氧化剂在一定 条件下，所进行的具有发光和发热特点的剧 烈的氧化反应。
02 第二章燃料及其燃烧特性
Bn B
Qar .net. p
29308
t/h
用于计算和比较标准煤耗等
（2）折算成分来自硫分、灰分与水分对锅炉工作的影响
a降低煤的发热量 b降低燃烧温度，不利于燃料的着火与燃尽 c增加烟气容积，排烟温度升高，排烟损失增加，锅炉效率下降 d加剧锅炉受热面的低温腐蚀与积灰 e增加通风电耗。
采用折算成分的目的：
第二章 燃料及其燃烧特性
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 燃料分类 煤的常规特性 煤的燃烧特性分析 我国动力用煤的燃烧特性 煤灰的结渣和积灰特性 燃油和燃气的特性
第一节
燃料分类
在经济上和技术上适合于产生热量的材料为燃料。
（可控核裂变与和聚变）
核燃料
燃料
固体燃料
有机燃料
（以各种形式在自然界 存在的碳氢化合物）
挥发份含量%
烟煤 贫煤 无烟煤 远
褐煤
年代
近
发电厂用煤的质量标准 根据对锅炉设 计、运行有较 大影响的煤质 特性制定
如某电厂用 煤标号为 V4A1M1S2ST1
我国发电厂用煤质量标准GB 7562－1998
各类煤的燃烧特性
1、无烟煤 煤化程度最深 明亮的黑色光泽 硬度高不易研磨 含碳量很高 杂质少而发热量较高，大致为21一25MJ/kg 挥发分含量较低，难以点燃，燃烧特性差 为保证着火和稳燃，在锅炉设计中常需要采取一些特殊措施（W型 炉），对低灰熔点的无烟煤还须同时解决着火稳定性和结渣之间的 矛盾 无烟煤的着火需要较高温度，燃烧时火焰较短，燃尽也较困难。但 在贮存时不易自燃。 2．贫煤 它的挥发量含量稍高于无烟煤，其着火、燃尽特性优于无烟煤，但仍属 于燃烧特性差的煤种。
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用于计算和比较标准煤耗等
（2）折算成分来自硫分、灰分与水分对锅炉工作的影响
a降低煤的发热量 b降低燃烧温度，不利于燃料的着火与燃尽 c增加烟气容积，排烟温度升高，排烟损失增加，锅炉效率下降 d加剧锅炉受热面的低温腐蚀与积灰 e增加通风电耗。
采用折算成分的目的：
第二章 燃料及其燃烧特性
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 燃料分类 煤的常规特性 煤的燃烧特性分析 我国动力用煤的燃烧特性 煤灰的结渣和积灰特性 燃油和燃气的特性
第一节
燃料分类
在经济上和技术上适合于产生热量的材料为燃料。
（可控核裂变与和聚变）
核燃料
燃料
固体燃料
有机燃料
（以各种形式在自然界 存在的碳氢化合物）
挥发份含量%
烟煤 贫煤 无烟煤 远
褐煤
年代
近
发电厂用煤的质量标准 根据对锅炉设 计、运行有较 大影响的煤质 特性制定
如某电厂用 煤标号为 V4A1M1S2ST1
我国发电厂用煤质量标准GB 7562－1998
各类煤的燃烧特性
1、无烟煤 煤化程度最深 明亮的黑色光泽 硬度高不易研磨 含碳量很高 杂质少而发热量较高，大致为21一25MJ/kg 挥发分含量较低，难以点燃，燃烧特性差 为保证着火和稳燃，在锅炉设计中常需要采取一些特殊措施（W型 炉），对低灰熔点的无烟煤还须同时解决着火稳定性和结渣之间的 矛盾 无烟煤的着火需要较高温度，燃烧时火焰较短，燃尽也较困难。但 在贮存时不易自燃。 2．贫煤 它的挥发量含量稍高于无烟煤，其着火、燃尽特性优于无烟煤，但仍属 于燃烧特性差的煤种。
锅炉操作工(初级)第二章
第二章 燃料及其燃烧
第四节 热效率
二、反平衡法
锅炉热效率：
2 100 (q2 q3 q4 q5 q6 )%
（1）排烟热损失
q6
q2
（2）气体不完全燃烧热损失 （3）机械未完全燃烧热损失 （4）散热损失
q3
q5 q6
q4
（5）灰渣物理热损失
图2-3 锅炉热平衡示意图
第二章 燃料及其燃烧
10.什么叫锅炉热效率？
第一章 液压传动原理与液压元件
目 录
第三节 传热 一、热传导 二、对流 三、辐射 第四节 热效率 一、正平衡法 二、反平衡法 复习思考题
第二章 燃料及其燃烧
第一节 燃料
一、燃料的分类
（1）固体燃料
二、煤的元素分析
1.碳（C） 2.氢（H）
（2）液体燃料
3.氧（O） 4.氮（N） 5.硫（S）
（3）气体燃料
6.灰分（A） 7.水分（W）
二、对流
液体或气体依靠其本身的流动来达到热量传递的过程称为对流。
三、辐射
高温物体不通过接触或流动，以电磁波方式直接将热量向四周散 发给低温物体的过程称为辐射。
第二章 燃料及其燃烧
第四节 热效率
一、正平衡法
1）饱和蒸汽锅炉热效率为：
D D h
1
zy
bq
hgs
wr D pw (hbs hgs ) 100
锅炉的传热方式和热效率。
第二章 燃料及其燃烧
目 录
第一节 燃料 一、燃料的分类 二、煤的元素分析 三、煤的工业分析 四、煤的分类 五、燃料油的特性和分类 六、气体燃料的特性和分类 第二节 燃烧燃料
一、燃烧的基本条件
燃料及燃烧
22.4 C 用 H 用 S 用 N 用 W 用 V0 ( ） 0.79 L0 100 12 2 32 28 18
理论燃烧产物量
（二）实际空气需求量和实际燃烧产物量的计算 实际空气需要量 实际燃烧产物量 （三）燃烧产物成分和密度的计算 1.燃烧产物成分 用
烟煤 ：烟煤比褐煤炭化更完全，水分和挥发分进一步减少，固体碳 增加。低发热量较高；一般都在23000~29300千焦/千克。 作冶金炉燃料时，主要考虑的指标是：挥发分和发热量；灰分 含量及其熔点；含硫量；煤的粒度大小。 分类：长焰煤、气煤、肥煤、结焦煤、瘦煤。 无烟煤 ：无烟煤是炭化程度最完全的煤，其中挥发分很少。无烟煤 挥发分少，燃烧时火焰很短，故在冶金生产中很少使用。焦炭缺乏 时，可用无烟煤暂代。
②氢（H）： H 2 1 O2 H 2O(汽) 119915( KJ / Kg )
③氧（O）：有害元素 ④氮（N）：惰性物质
1 C O2 CO 10258( KJ / Kg ) 2
2
⑤硫（S）：有害杂质。S
O2 SO2 409930 KJ
存在形式：有机硫，黄铁矿硫硫酸盐 ⑥水分（W）：有害成分。水分来源：外部水、吸附水、结晶水。 ⑦灰分（A）：
2.焦炭 要求：①化学成分 ②机械强度
③块度
④灰分 ⑤反应能力 3.粉煤 将块煤或碎煤磨至0.05~0.07毫米的粒度称为粉煤。
任务2 燃烧计算
一 概述 1.完全燃烧与不完全燃烧 燃料中的可燃物全部与氧发生充分的化学反应，生成不能 燃烧的产物，叫完全燃烧。 燃料的不完全燃烧存在两种情况： ①化学性不完全燃烧：燃烧时燃料中的可燃物质没有得到足 够的氧，或者与氧接触不良，因而燃烧产物中还含有一部分 能燃烧的可燃物被排走，这种现象叫化学不完全燃烧。 ②机械不完全燃烧：燃料中的部分可燃成分未参加燃烧反应 就损失掉的那部分。如灰渣裹走的煤，炉栅漏下的煤，管道 漏掉的重油或煤气。
理论燃烧产物量
（二）实际空气需求量和实际燃烧产物量的计算 实际空气需要量 实际燃烧产物量 （三）燃烧产物成分和密度的计算 1.燃烧产物成分 用
烟煤 ：烟煤比褐煤炭化更完全，水分和挥发分进一步减少，固体碳 增加。低发热量较高；一般都在23000~29300千焦/千克。 作冶金炉燃料时，主要考虑的指标是：挥发分和发热量；灰分 含量及其熔点；含硫量；煤的粒度大小。 分类：长焰煤、气煤、肥煤、结焦煤、瘦煤。 无烟煤 ：无烟煤是炭化程度最完全的煤，其中挥发分很少。无烟煤 挥发分少，燃烧时火焰很短，故在冶金生产中很少使用。焦炭缺乏 时，可用无烟煤暂代。
②氢（H）： H 2 1 O2 H 2O(汽) 119915( KJ / Kg )
③氧（O）：有害元素 ④氮（N）：惰性物质
1 C O2 CO 10258( KJ / Kg ) 2
2
⑤硫（S）：有害杂质。S
O2 SO2 409930 KJ
存在形式：有机硫，黄铁矿硫硫酸盐 ⑥水分（W）：有害成分。水分来源：外部水、吸附水、结晶水。 ⑦灰分（A）：
2.焦炭 要求：①化学成分 ②机械强度
③块度
④灰分 ⑤反应能力 3.粉煤 将块煤或碎煤磨至0.05~0.07毫米的粒度称为粉煤。
任务2 燃烧计算
一 概述 1.完全燃烧与不完全燃烧 燃料中的可燃物全部与氧发生充分的化学反应，生成不能 燃烧的产物，叫完全燃烧。 燃料的不完全燃烧存在两种情况： ①化学性不完全燃烧：燃烧时燃料中的可燃物质没有得到足 够的氧，或者与氧接触不良，因而燃烧产物中还含有一部分 能燃烧的可燃物被排走，这种现象叫化学不完全燃烧。 ②机械不完全燃烧：燃料中的部分可燃成分未参加燃烧反应 就损失掉的那部分。如灰渣裹走的煤，炉栅漏下的煤，管道 漏掉的重油或煤气。
初中化学知识点归纳燃烧的基本概念与特征分析
初中化学知识点归纳燃烧的基本概念与特征分析初中化学知识点归纳——燃烧的基本概念与特征分析燃烧是化学学科中一个非常重要的基本现象，也是我们日常生活中常见的现象之一。
通过研究燃烧，我们可以更好地理解物质的性质和变化过程。
本文将对初中化学中关于燃烧的基本概念和特征进行归纳与分析。
一、燃烧的基本概念燃烧是物质与氧气或氧化剂反应，放出大量的光和热能，并伴随着产生新的物质的过程。
要发生燃烧，需要同时具备以下三个条件：燃料、助燃剂和点火源。
1. 燃料：燃烧过程中能够提供能量的物质称为燃料。
常见的燃料有木柴、煤、石油、天然气等。
这些物质中含有大量的化学能，通过与氧气反应释放出来。
2. 助燃剂：助燃剂是一种能够提供氧气供给燃料的物质。
在大气中，氧气是最主要的助燃剂，它占据了空气中的21%。
在一些特殊情况下，也可以使用其他氧气化合物作为助燃剂。
3. 点火源：点火源是引发燃烧的外部能量，它能够使燃料达到着火温度。
常见的点火源有火柴、火焰、电火花等。
二、燃烧的特征分析1. 需要氧气或氧化剂：燃烧是一种氧化反应，必须有氧气或氧化剂的参与才能进行。
在空气中，氧气是最常见的氧化剂，但并非所有物质都能够与氧气直接反应，因此一些物质需要配合其他氧化剂才能发生燃烧。
2. 放出热能和光能：燃烧是一种放热反应，随着反应进行，会释放大量的热能。
这种热能的释放是由于化学键的断裂和新键的形成所带来的能量变化。
同时，也会伴随着光能的释放，从而产生明亮的火焰。
3. 产生新物质：燃烧过程中，燃料与氧气反应生成新的物质。
例如，木材燃烧时会生成二氧化碳和水。
在完全燃烧的情况下，燃料中的所有碳和氢都将完全氧化，生成二氧化碳和水。
4. 可燃物质与不可燃物质：根据物质的燃烧性质，我们将物质分为可燃物质和不可燃物质。
可燃物质是指能够与氧气反应发生燃烧的物质，如木材、煤、石油等。
而不可燃物质则是指不能与氧气反应发生燃烧的物质，如金属、石英等。
5. 燃烧的分类：按燃烧方式的不同，燃烧可以分为明火燃烧和隐火燃烧。
第二章燃料成分及特性
第二章燃料成分及特性第一节燃煤的成份及特性一、概述通常我们把为取得热量而燃烧的可燃物质叫做“燃料”。
当然这些热量在技术上应是可能利用的，而燃烧这类物质在经济上又是合理的。
火电厂锅炉是将燃料的化学能转换为蒸汽热能的设备。
在工程上将加热至一定温度后能与氧发生强烈的化学反应，并放出大量热量的碳氢化合物和碳化物称为燃料。
燃料的种类和特性和锅炉的安全经济运行有密切关系。
在锅炉的设计和运行中，由于燃料的不同，锅炉受热面积的大小、炉膛高矮、燃烧器型式、空气预热器面积的大小、受热面的污染、磨损、腐蚀等情况均会不同。
因此，研究燃料的分类和特性是非常必要的。
燃料的种类很多，根据燃料在自然界所处的状态，可将燃料分为固体燃料、液体燃料和气体燃料三大类。
其中固体燃料主要以煤为主；液体燃料以重油和渣油为主；气体燃料以煤气为主。
燃料不仅可以用来燃烧产生热量，而且也是其他一些工业的重要原料。
另外，有些工业部门对燃料的特性还有一些特殊要求，如冶金工业对炼焦用煤要求具有良好的焦结性及含硫量低等。
如果把其他工业需要的优质燃料用作火力发电厂的动力燃料，就不能做到物尽其用。
因此，锅炉对燃料的利用应遵循如下的原则：一是尽量不用其它工业部门所必需的优质原料，并通过技术经济比较尽量利用劣质燃料。
对于劣质燃料尚无确切的定义，一般说，是指水分大（War>30%），灰分高(Aar>30~50%)，发热量低（Qgr<14.64MJ/kg），难燃烧（Vdaf<10%），对锅炉工作不利的燃料。
二是尽量利用当地燃料，以减轻运输的负担，促进各地区天然资源的开发利用。
因此，目前我国火力发电厂的主要燃料是煤。
煤的组成及各种成分的性质，可按元素分析和工业分析两种方法来进行研究。
煤是包括有机成分和无机成分等物质的混合物。
为了使用方便，都通过元素分析和工业分析来确定各种物质的百分含量。
元素分析不能直接测定煤中有机物的化合物，只能确定元素含量的质量百分比，作为煤的有机物特性。
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
(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
锅炉学第二章燃料及特性
● 影响灰熔性得因素: (1)煤得化学组成:
酸性氧化物:SiO2、Al2O3和TiO2等, 碱性氧化物:Fe2O3、CaO、MgO、Na2O和K2O等
煤灰中熔点高得酸性氧化物增加会使灰熔点提 高;而熔点较低得碱性氧化物增多则会使灰熔点降低。
(2)周围介质得性质
当炉内处于氧化性气氛时,灰中铁呈氧化状态 (Fe2O3),熔点较高。在还原性和半还原性气氛 中,Fe2O3会还原成FeO,并可能与其她氧化物形 成共熔体,灰熔点随含铁量得增加将迅速下降。 因此,介质气氛不同,会使灰熔点变化200~300℃。
Sad ,b 弹筒洗液中测得的含硫 量（%）； 硝酸生成热的比例系数 （%）。
3、 煤得折算成分:
对应于每4190KJ/kg收到基低位发热量得…
● 折算成分
折算水分 (%) 折算灰分 (%) 折算硫分 (%)
M ar ,zs
M ar Qar ,net
4190%
Aar ,zs
Aar Qar ,net
式中:D—74 —为通过孔径为74μm得筛子得煤粉 量。
● 哈氏可磨性系数得测定方法为:
将空气干燥后,粒度为0、63~1、25mm得 50g煤样放入哈氏可磨性试验机中。
在钢球上施加284N得总作用力,驱动电机 进行研磨,旋转60转后,将磨制好得煤粉放入 孔径74μm得筛子上进行筛分。
锅炉学第二章燃料及特性
三、煤得成分及分析基准
1、煤得成分
● 煤就是由多种有机物质和无机物质混合组成 得复杂得固体碳氢燃料。
● 由于埋入地下得深度和时间不同,就会形成不 同得煤种。
2、煤得成分分析
元素分析和工业分析
3、元素分析 分析煤中各元素(C、H、O、 N、S、A、M)得组成
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DTG曲线上对应失重率=0.1mg/min的温度
挥发分在700摄氏度前的可燃物失重量△W700 挥发分释放特性指数D D=(dW/t)max/Tmax×△T1/3
(dW/t)max:挥发分最大释放速度峰值； Tmax： (dW/t)max的温度； △T1/3：(dW/t)/(dW/t)max=1/3的温度区间
挥发分是煤在加热过程中有机质分解而析出 的气体物质。主要是由各种碳氢化合物、氢、 一氧化碳、硫化氢等可燃气体组成的，另外还 有少量的氧、二氧化碳、氮等不可燃气体。碳 化程度不同，挥发分的析出温度以及挥发分的 含量也不同。挥发分燃点低，易于着火燃烧， 对锅炉工作影响较大，其含量常做为煤的分类 的重要依据。
热重分析在煤燃烧特性研究中的应用 将少量有代表性的粉样置于天平支架上 的坩埚内，通以氧或空气，按规定的升温速 度进行升温，随着温度的升高，试样的失重 率不断发生变化，最后燃尽，记录失重率随 温度的变化曲线即称为“燃烧分布曲线”
燃烧分布曲线
燃烧峰
水分析 出峰
热重分析法判断煤的着火特性
挥发分初析温度Ts
第二章 燃料及其燃烧特性
第一节 燃料分类
核燃料 燃料 固体燃料
有机燃料
液体燃料
气体燃料
燃料的种类和特性对锅炉的安全性和经济性 有密切关系。在锅炉的设计和运行中，由于燃料 的不同、锅炉受热面积的大小、炉膛高矮、燃烧 器型式、空气预热器面积的大小、受热面的污染、 磨损、腐蚀等情况均会不同。
根据获得燃料的方法，可将直接从自然界取得 未经工艺加工的燃料称为天然燃料，如原煤、原油 及天然气。将经过工艺加工后的木炭、焦炭和石油 制品则称为人工燃料。
根据用途，将用于炼焦、锻造和化工的焦结性 好、含杂质少的燃料称为工艺燃料。不适于做工艺 燃料的锅炉燃用的燃料称为动力燃料。
我国的燃料政策是，尽量不烧油和天然气；尽 量不使用工艺燃料；尽量使用当地出产的煤；在使 用过程中应尽量采取措施减少污染。
我国占世界煤产量的 25 ％，而煤炭占我国一 次能源消费量的 75 ％。我国煤炭资源相对较为丰 富碳氢燃料。它是远古植物遗体随地壳的变 动被埋入地下，长期在地下温度、压力较高的环 境中，植物中的纤维素、木质素经脱水腐蚀，含 氧量不断减少，碳质不断增加，逐渐形成化学稳 定性强、含碳量高的固体碳氢燃料。 动力用煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类。
用灰黏度作为预测结渣倾向被认为是较可靠的 结渣指标。该判定指数推荐的数值界限为： RVS <0.5为轻度结渣； RVS=0.5~0.9为中等结渣； RVS=1~1.99为强结渣； RVS >2.0为严重结渣。
Na2O＋K2O在煤灰碱性份额中占的比例 不大，但因强碱金属对灰的熔化温度及炉膛 结渣倾向的影响与其灰中的比例成比例，且 大多钠化合物低于900 ℃时就熔化，它为灰粒 粘附提供了黏结剂。为此，德国EVT公司依据 经验推出Kv值的补充判定结渣公式：
燃尽特性综合判别指数Rj Rj=1/N 燃烧特性指数S S=((dW/dt)max×(dW/dt)mean)/(Ti×Th) (dW/dt)max最大燃烧速度 (dW/dt)mean平均燃烧速度 Ti着火温度， Th燃尽温度 S越大，煤的燃烧特性越佳。
煤焦燃烧综合指数R R=R700/τ R700－700摄氏度恒温下最大反应速度 τ－5mg燃质煤焦在700摄氏度下从切换O2开始到 样品全部燃尽时间 R 越大，煤越易燃尽
煤的燃尽率曲线
燃 尽 率 %
时间，min
第四节 我国动力用煤的燃烧特性 我国煤的分类 发电厂用煤的质量标准 各类煤质的燃烧特性
第五节 煤灰的结渣和积灰特性
一、煤灰的熔融性 1、煤灰的熔融性及其三个特征温度的确定
变形温度DT 软化温度ST 流动温度FT
2.灰的黏度
熔化的灰分随着温度下降，其黏度升高。 •当温度下降时，灰渣在狭窄的温度范围内从液 态转变为固态，而无明显的塑性区，此灰渣属 于短渣；短渣不易产生受热面结渣。
煤着火稳燃特性综合判别指标 Rw=560/Ti+650/T1max+0.27W1max 西安热工所与普华燃烧研究中心共同制 定的煤着火稳燃特性指标。该指标已被用至 锅炉设计型谱中，用于表征煤质着火稳燃特 性。
煤的燃尽特性判别指标
平均燃烧速度Wmean 将100mg煤样中可燃质的毫克数与其总燃烧 时间之比为可燃质平均燃烧速度。 总燃烧时间以加热炉降到固定位置时刻起算， 到燃烧结束为止。 煤的燃尽指数 N=0.55G2+0.0043T2max+0.14τ98+ 0.27τ98-3.7 N越大，越难燃尽
差热分析
差热分析（differential thermal analysis,DTA）：在 程序控制温度下，测量试样与参比物之间的温度差与 温度关系的一种技术。
煤的热重分析技术的应用
热重分析在煤的工业分析中的应用
热重分析在煤热解特性研究中的应用
热重分析在煤燃烧特性研究中的应用
热重分析在煤的工业分析中的应用
当D>2E-6时，煤种着火性能较好，一般 不存在着火困难的问题。 当D<2E-6时，煤种着火温度一般较高， 会遇到着火困难的问题。
可燃性判别指数C C=R1max×106/Ti2 (mg/min.k) R1max：易燃峰的最大反应速度（mg/min ） Ti：开尔文温标表示的试样着火温度。 C值对煤燃烧着火稳定性的判别界限如下：
4、煤的计算基准的换算
x=Kx0
二、煤的发热量
1、定义
弹筒发热量
高位发热量 低位发热量
2、换算
3、以收到基低位发热量为基准的其他概念 （1）折算成分
规定每送入锅炉 4182kJ／kg 热量 ( 即 1000kcal ／kg)，带入锅炉的水分、灰分和硫分称为折算水分、 折算灰分、折算硫分。 （2）标准煤 收到基发热量为29270kJ／kg (7000kcal／kg)的 煤为标准煤。
煤中的水分在自然干燥条件下失去的部分，称 为外部水分，而剩余部分称为内部水分，两部分之 和称为全水分。
水分均为不可燃物质,水分会使炉内温度 下降，影响着火，并增大排烟热损失，还会 加剧尾部受热面腐蚀和堵灰。
二、工业分析 在一定的实验室条件下的煤样，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，称为工业分析。 取1g左右的自然干燥后的煤粉样放人预先加 热至145±5°C的干燥箱中，干燥1h后，试样质量 减轻的量占原质量的百分数即为空气干燥基水分。 此数值与外部水分值相加即为全水分。
第二节 煤的燃烧特性分析
常规特性对锅炉工作的影响
挥发分的影响 水分的影响 灰分的影响 灰渣熔融性的影响 硫分的影响
一 、 煤的热分解机理 快速热分解 中速热分解 慢速热分解
二、煤的热重分析
热重法（thermogravimetry, TG）是在程序
控制温度下测量物质的质量与温度关系的一种技术。 用于热重法的仪器是热天平，它能连续记录质量与 温度的函数关系（TG曲线）。工作时，一般以程序 控制温度的方式来加热或冷却样品，或使样品保持 在某个恒定的温度，或进行某种程序的循环。
•温度下降时，在相对较宽的温度范围内，灰渣 黏度逐渐增加，呈现塑性状态，但仍无明确的 相变温度和塑性区界限，属于长渣。
2、影响煤灰熔融性的因素分析
煤灰的化学组成 煤灰周围高温介质的性质
3．结渣的判定
结渣是固体燃料在燃烧放热、传热和运动过程 中发生的，它不仅与煤灰的熔化特性、存在气氛有 关，还与煤灰本身的物理化学特性有关。 目前国内、外判定结渣的指标除特征温度之外， 主要还有下列几项 。
3、煤的成分计算基准
收到基 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%
空气干燥基 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%
干燥基 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100% 干燥无灰基 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%
Kv (Sv 0.5)(0.5 Na2O K2O)
推荐值为：K<4是不结渣煤；Kv＞4为结渣煤。
热重分析在煤热解特性研究中的应用
煤的挥发分含量及其在加热过程中的释 放规律，即煤的热解特性。 挥发分的热解规律及其产率受其热解时 的加热速率影响很大。
随着加热速率的增加，挥发分的析 出延迟了。
随着加热速率的影响，挥发分的析出率也随之 增加。
相同的加热速率下，不同煤种挥发分开 始析出温度不同，越年轻的煤种，其开始析 出温度越低。
从70年代起，国外就有人利用热重分析方 法对煤进行研究，结果表明利用非等温热重法 所测定的挥发分和灰分的含量与美国材料实验 标准值（ASTM）很一致。国内的研究也表明， 利用TGA法，选择一定的条件，可以进行煤的 快速工业分析，其误差在标准方法规定的误差 范围内。
由于微机在TGA仪器上的应用，使得实 验过程中得升温程序，气氛切换等实验条件 可以由计算机控制，这就保证了煤样工业分 析值的准确性和重复性。但需要指出的是， 由于TGA实验所需样品极少，仅为几十毫克， 因此样品的选择和制备必须标准方法规定的 要求，进行煤样的选择、混和、磨制和筛分， 以使样品具有代表性。
C≤ 0· 9* 10-6 极难稳定区 C＞（0.9-1.4) * 10-6 难稳定区 C＞(1.4－1.75）* 10-6 中等稳定区 C＞（1.75－2.3)* 10-6 易稳定区 C＞2.3 * 10-6 极易稳定区
挥发分在700摄氏度前的可燃物失重量△W700 挥发分释放特性指数D D=(dW/t)max/Tmax×△T1/3
(dW/t)max:挥发分最大释放速度峰值； Tmax： (dW/t)max的温度； △T1/3：(dW/t)/(dW/t)max=1/3的温度区间
挥发分是煤在加热过程中有机质分解而析出 的气体物质。主要是由各种碳氢化合物、氢、 一氧化碳、硫化氢等可燃气体组成的，另外还 有少量的氧、二氧化碳、氮等不可燃气体。碳 化程度不同，挥发分的析出温度以及挥发分的 含量也不同。挥发分燃点低，易于着火燃烧， 对锅炉工作影响较大，其含量常做为煤的分类 的重要依据。
热重分析在煤燃烧特性研究中的应用 将少量有代表性的粉样置于天平支架上 的坩埚内，通以氧或空气，按规定的升温速 度进行升温，随着温度的升高，试样的失重 率不断发生变化，最后燃尽，记录失重率随 温度的变化曲线即称为“燃烧分布曲线”
燃烧分布曲线
燃烧峰
水分析 出峰
热重分析法判断煤的着火特性
挥发分初析温度Ts
第二章 燃料及其燃烧特性
第一节 燃料分类
核燃料 燃料 固体燃料
有机燃料
液体燃料
气体燃料
燃料的种类和特性对锅炉的安全性和经济性 有密切关系。在锅炉的设计和运行中，由于燃料 的不同、锅炉受热面积的大小、炉膛高矮、燃烧 器型式、空气预热器面积的大小、受热面的污染、 磨损、腐蚀等情况均会不同。
根据获得燃料的方法，可将直接从自然界取得 未经工艺加工的燃料称为天然燃料，如原煤、原油 及天然气。将经过工艺加工后的木炭、焦炭和石油 制品则称为人工燃料。
根据用途，将用于炼焦、锻造和化工的焦结性 好、含杂质少的燃料称为工艺燃料。不适于做工艺 燃料的锅炉燃用的燃料称为动力燃料。
我国的燃料政策是，尽量不烧油和天然气；尽 量不使用工艺燃料；尽量使用当地出产的煤；在使 用过程中应尽量采取措施减少污染。
我国占世界煤产量的 25 ％，而煤炭占我国一 次能源消费量的 75 ％。我国煤炭资源相对较为丰 富碳氢燃料。它是远古植物遗体随地壳的变 动被埋入地下，长期在地下温度、压力较高的环 境中，植物中的纤维素、木质素经脱水腐蚀，含 氧量不断减少，碳质不断增加，逐渐形成化学稳 定性强、含碳量高的固体碳氢燃料。 动力用煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类。
用灰黏度作为预测结渣倾向被认为是较可靠的 结渣指标。该判定指数推荐的数值界限为： RVS <0.5为轻度结渣； RVS=0.5~0.9为中等结渣； RVS=1~1.99为强结渣； RVS >2.0为严重结渣。
Na2O＋K2O在煤灰碱性份额中占的比例 不大，但因强碱金属对灰的熔化温度及炉膛 结渣倾向的影响与其灰中的比例成比例，且 大多钠化合物低于900 ℃时就熔化，它为灰粒 粘附提供了黏结剂。为此，德国EVT公司依据 经验推出Kv值的补充判定结渣公式：
燃尽特性综合判别指数Rj Rj=1/N 燃烧特性指数S S=((dW/dt)max×(dW/dt)mean)/(Ti×Th) (dW/dt)max最大燃烧速度 (dW/dt)mean平均燃烧速度 Ti着火温度， Th燃尽温度 S越大，煤的燃烧特性越佳。
煤焦燃烧综合指数R R=R700/τ R700－700摄氏度恒温下最大反应速度 τ－5mg燃质煤焦在700摄氏度下从切换O2开始到 样品全部燃尽时间 R 越大，煤越易燃尽
煤的燃尽率曲线
燃 尽 率 %
时间，min
第四节 我国动力用煤的燃烧特性 我国煤的分类 发电厂用煤的质量标准 各类煤质的燃烧特性
第五节 煤灰的结渣和积灰特性
一、煤灰的熔融性 1、煤灰的熔融性及其三个特征温度的确定
变形温度DT 软化温度ST 流动温度FT
2.灰的黏度
熔化的灰分随着温度下降，其黏度升高。 •当温度下降时，灰渣在狭窄的温度范围内从液 态转变为固态，而无明显的塑性区，此灰渣属 于短渣；短渣不易产生受热面结渣。
煤着火稳燃特性综合判别指标 Rw=560/Ti+650/T1max+0.27W1max 西安热工所与普华燃烧研究中心共同制 定的煤着火稳燃特性指标。该指标已被用至 锅炉设计型谱中，用于表征煤质着火稳燃特 性。
煤的燃尽特性判别指标
平均燃烧速度Wmean 将100mg煤样中可燃质的毫克数与其总燃烧 时间之比为可燃质平均燃烧速度。 总燃烧时间以加热炉降到固定位置时刻起算， 到燃烧结束为止。 煤的燃尽指数 N=0.55G2+0.0043T2max+0.14τ98+ 0.27τ98-3.7 N越大，越难燃尽
差热分析
差热分析（differential thermal analysis,DTA）：在 程序控制温度下，测量试样与参比物之间的温度差与 温度关系的一种技术。
煤的热重分析技术的应用
热重分析在煤的工业分析中的应用
热重分析在煤热解特性研究中的应用
热重分析在煤燃烧特性研究中的应用
热重分析在煤的工业分析中的应用
当D>2E-6时，煤种着火性能较好，一般 不存在着火困难的问题。 当D<2E-6时，煤种着火温度一般较高， 会遇到着火困难的问题。
可燃性判别指数C C=R1max×106/Ti2 (mg/min.k) R1max：易燃峰的最大反应速度（mg/min ） Ti：开尔文温标表示的试样着火温度。 C值对煤燃烧着火稳定性的判别界限如下：
4、煤的计算基准的换算
x=Kx0
二、煤的发热量
1、定义
弹筒发热量
高位发热量 低位发热量
2、换算
3、以收到基低位发热量为基准的其他概念 （1）折算成分
规定每送入锅炉 4182kJ／kg 热量 ( 即 1000kcal ／kg)，带入锅炉的水分、灰分和硫分称为折算水分、 折算灰分、折算硫分。 （2）标准煤 收到基发热量为29270kJ／kg (7000kcal／kg)的 煤为标准煤。
煤中的水分在自然干燥条件下失去的部分，称 为外部水分，而剩余部分称为内部水分，两部分之 和称为全水分。
水分均为不可燃物质,水分会使炉内温度 下降，影响着火，并增大排烟热损失，还会 加剧尾部受热面腐蚀和堵灰。
二、工业分析 在一定的实验室条件下的煤样，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，称为工业分析。 取1g左右的自然干燥后的煤粉样放人预先加 热至145±5°C的干燥箱中，干燥1h后，试样质量 减轻的量占原质量的百分数即为空气干燥基水分。 此数值与外部水分值相加即为全水分。
第二节 煤的燃烧特性分析
常规特性对锅炉工作的影响
挥发分的影响 水分的影响 灰分的影响 灰渣熔融性的影响 硫分的影响
一 、 煤的热分解机理 快速热分解 中速热分解 慢速热分解
二、煤的热重分析
热重法（thermogravimetry, TG）是在程序
控制温度下测量物质的质量与温度关系的一种技术。 用于热重法的仪器是热天平，它能连续记录质量与 温度的函数关系（TG曲线）。工作时，一般以程序 控制温度的方式来加热或冷却样品，或使样品保持 在某个恒定的温度，或进行某种程序的循环。
•温度下降时，在相对较宽的温度范围内，灰渣 黏度逐渐增加，呈现塑性状态，但仍无明确的 相变温度和塑性区界限，属于长渣。
2、影响煤灰熔融性的因素分析
煤灰的化学组成 煤灰周围高温介质的性质
3．结渣的判定
结渣是固体燃料在燃烧放热、传热和运动过程 中发生的，它不仅与煤灰的熔化特性、存在气氛有 关，还与煤灰本身的物理化学特性有关。 目前国内、外判定结渣的指标除特征温度之外， 主要还有下列几项 。
3、煤的成分计算基准
收到基 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%
空气干燥基 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%
干燥基 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100% 干燥无灰基 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%
Kv (Sv 0.5)(0.5 Na2O K2O)
推荐值为：K<4是不结渣煤；Kv＞4为结渣煤。
热重分析在煤热解特性研究中的应用
煤的挥发分含量及其在加热过程中的释 放规律，即煤的热解特性。 挥发分的热解规律及其产率受其热解时 的加热速率影响很大。
随着加热速率的增加，挥发分的析 出延迟了。
随着加热速率的影响，挥发分的析出率也随之 增加。
相同的加热速率下，不同煤种挥发分开 始析出温度不同，越年轻的煤种，其开始析 出温度越低。
从70年代起，国外就有人利用热重分析方 法对煤进行研究，结果表明利用非等温热重法 所测定的挥发分和灰分的含量与美国材料实验 标准值（ASTM）很一致。国内的研究也表明， 利用TGA法，选择一定的条件，可以进行煤的 快速工业分析，其误差在标准方法规定的误差 范围内。
由于微机在TGA仪器上的应用，使得实 验过程中得升温程序，气氛切换等实验条件 可以由计算机控制，这就保证了煤样工业分 析值的准确性和重复性。但需要指出的是， 由于TGA实验所需样品极少，仅为几十毫克， 因此样品的选择和制备必须标准方法规定的 要求，进行煤样的选择、混和、磨制和筛分， 以使样品具有代表性。
C≤ 0· 9* 10-6 极难稳定区 C＞（0.9-1.4) * 10-6 难稳定区 C＞(1.4－1.75）* 10-6 中等稳定区 C＞（1.75－2.3)* 10-6 易稳定区 C＞2.3 * 10-6 极易稳定区