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锅炉燃料、燃烧、热平衡基本知识问答 1．什么是能源？什么是一次能源与二次能源？ 能源从词义来讲就是能量的来源。工程上所讲的能源是指具有各种能量的对象。如太阳能、风水海洋能、地热能、矿物能、核能、生物能等。 一次能源是指以原有形式存在于自然界中的能源，如煤、石油、天然气、水力、风力、草木燃料、地热、核能、直接的太阳辐射等。 二次能源是指由一次能源直接或间接转换为其它种类和形式的人工能源，如电能、热能、各种石油制品、煤气、液化气、沼气、余热、火药、酒精等等。 2．什么是燃料？作为燃料的基本条件是什么？ 所谓燃料是指在空气中易于燃烧，并能放出大量热量，且在经济上值得利用其热量的物质。这里需要强调的是：不能简单的把可燃物统称为燃料，比如，纸张、棉布、粮食及食用油等都是可燃物，但不能把它们当作燃料。 由于工程上、生活上对燃料的需求量极大，作为燃料的物质应具备下列基本条件： （1） 易于获取； （2） 容易燃烧、发热量高且价格低谦； （3） 贮藏、运输、处理比较简便； （4） 使用过程中没有大的危险性； （5） 燃烧产物对大气、水质等环境不会造成严重污染。 3．燃料分哪几类？ 燃料的分类方法很多，类别也就较多。通常以燃料的形态分类，有如下几种： （1） 固体燃料包括煤、油页岩、木柴等到。电站电厂锅炉使用的固体燃料主要是煤。 （2） 液体燃料包括石油及其制品、酒精等到。电站电厂锅炉点火用油一般为柴油，作为主燃料时为重油或渣油。 （3） 气体燃料包括天然气、焦炉煤气、高炉煤气、城市煤气、沼气、液化气等。根据地域不同，电站电厂锅炉可能燃用部分焦炉气或高炉煤气。而其它气体燃料是不提倡作为电厂锅炉燃料的，这些燃料用于其它方面可能更合理。 4．电站电厂锅炉燃料为什么要以煤为主？为什么要提倡以煤代油？ 电站电厂锅炉是消耗燃料的大户，每年燃料沙子消耗量约占全国燃料总耗量的20%—25%。电站电厂锅炉要以煤为主、以煤代油的燃料政策，是根据我国客观情况而决定的。我国煤炭资源十分丰富，已探明的储量在6500亿t以上，近年的煤炭产量也在稳步上升，可以保证长期稳定供应。 我国的石油、天然气资源虽然也十分丰富，但远不及煤炭资源可观。更主要的是石油、天然气经过深加工之后，可以得到更多的轻纺、化工等部门所需的原料，能获取更高的经济价值。如果将石油、天然气作为电厂锅炉燃料直接烧掉，那将是很可惜的，同时，还会使发电成本提高。 基于上述原因，电站电厂锅炉燃料要以煤为主，以煤代油。要尽一切可能压缩燃料油的消耗量，原来烧油的电厂锅炉，也要尽可能地进行技术改造，改烧煤炭。 5．什么是煤的元素分析成分与工业分析成分？ 通过元素分析方法得出的煤的主要组成成分，称元素分析成分。它包括碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、灰分（A）、水分（M）。其中碳、氢、硫是可燃成分。硫燃烧后要生成SO2，及少量SO3，故它是有害成分。煤中的水分和灰分也都是有害成分。 通过元素分析成分可以了解煤的特性及实用价值，的关燃烧计算也都使用元素分析数据。但元素分析方法较为复杂。发电厂常用较为简便的工业分析方法得到工业分析成分，用它可以基本了解煤的燃烧特性。 煤的工业分析是把煤加热到不同温度和保持不同的时间而获得水分、挥发分、固定碳、灰分的百分组成。元素分析成分与工业分析成分之间的关系，可参阅图4—1。 6．煤中水分由哪几部分组成？煤中水分有何危害？ 通常所说的煤中水分是指全水分Mt,由表面水分Mf和内在水分Minh组成。 内在水分也称固有水分Minh，它是生成煤的植物中的水分及煤生成过程中进入的水分，不能用自然风干的方法除去，必须通过加热才能除掉。它的含量对于一定煤种是稳定的。 表面水分是在开采、储运过程中进入的，又称外在水分，通过自然风干即可除去。表面水分的含量，受自然条件影响较大，故其数值变化较大。不同煤种的全水分在不同条件下差别较大，少的只有百分之几，多的可达40%~50%。 水分的存在不仅使煤种的可燃成分相对减少，发热量下降，而且影响燃料的着火燃烧。燃用高水分的煤，使燃烧温度偏低，烟气容积增大，使电厂锅炉效率下降，还会加剧电厂锅炉尾部受热面的低温腐蚀和堵灰。煤中水分高，使煤的运输、磨制也会发生困难。 7．煤中灰分由哪几部分组成？煤中灰分有何危害？ 煤中的灰分是指燃烧后剩余的不可燃矿物质。它可分为内在灰分（固有灰分）和外来灰分两部分。 内在灰分是生成煤的植物中的不可燃矿物质，以及在煤的生成过程中进入的不可燃矿物质。内在灰分含量较少，在煤中的分布也较均匀，有时呈层状分布。 外来灰分是在煤开采、储运过程中进入的不可燃矿物质。在煤中的分布很不均匀，含量也受自然条件影响。 灰分是煤中的害杂质，含量在5%—40%之间。煤中灰分越高，可燃成分相对降低，发热量减小，且影响煤的着火与燃烧，使燃烧效率下降。燃烧后灰分可在受热泪盈眶面上形成结渣与积灰，影响传热，使电厂锅炉热效率下降。随烟气流动的粉煤灰，磨损受热面，使电厂锅炉受热面使用寿命降低。为了清除灰渣与粉煤灰，使除灰尘设备复杂化。随烟气排入大的粉煤灰，造成对环境的污染。 8．煤中的硫以什么形式存在？煤中硫分有何危害？ 硫在煤中以三种形式存在，即有机硫、硫铁矿硫（黄铁矿和白铁矿硫等形态存在的硫）和硫酸盐硫。前两种可以燃烧，通常称为可燃硫。最后一种硫酸盐硫不可燃烧，只转化为灰的一部分。 硫在煤中含量变化范围也较大，一般约为0.1%-—5%。硫虽能燃烧放热，但它却是极为有害的成分。硫燃烧后生成二氧化硫（SO2）及少量三氧化硫（SO3），排入大气能污染环境，对人体和动植物以及地面建筑物均有害。同时，SO2、SO3也是导致辞电厂锅炉受热面烟气侧高温腐蚀、低温腐蚀和堵灰的主要因素。 9．煤中灰分和煤中不可燃矿物质的含义一样吗？ 含义不一样。煤中灰分是指燃烧后剩余的不可燃矿物质，其含量是在实验室用加热方法烧去可燃物而测定的。煤中的不可燃矿物质，虽然不参与燃烧，但在高温下，会经历失去结晶水、碳酸盐和硫酸盐热分解、以及黄铁矿氧化等过程，原来不可燃的矿物质成分会有一定变化，质量也有所减轻。因此，灰分与煤中不可矿物质的含义是不一样的。 同时，灰分和实际燃烧后形成的灰渣也有不同。测定灰分时加热温度为800℃，在电厂锅炉内实际燃烧时，温度为1500—1600r℃。在这样高温下，使部分氧化硅、氯化物、碱金属盐类直接升华为气体逸出，以及高温氧化或还原、共晶体形成等过程，使灰渣的成分和测定的灰分的成分组成会有很大的差异，灰的熔融特性也不完全一致。 10．煤中的含碳量、固定碳、焦碳的含义相同吗？ 煤的含碳量是碳在煤中的质量百分数，包括煤中全部碳量。煤在加热后，水分首先析出，随着温度的升高，挥发分渐析出，煤中的一部分碳也要挥发成气体，没有挥发的碳称之为固定碳。换句话说，固定碳的含量是指工业分析中四种成分，（水分、挥发分、灰分、固定碳）中的碳的含量。工业分析中，水分、挥发分析出后剩余的部分称为焦炭，焦炭是由固定碳和灰分所组成。 由上述说明可知，煤中的碳、固定碳、焦炭。都是由煤中的碳引发出来的，都与碳的关系，但三者的数量和物理意义又不相同，它们之间的关系，可由图4——1看出。 11．煤的成分分析基准有哪几种？ 煤的成分组成是用质量百分数来表示的。即 C+H+O+N+S+A+M=100% 式中，C、H、O、N、S、A、M分别表示煤中碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分的质量百分数。 由于煤中灰分、水分随开采条件、储运条件和气象条件的变化而变化，同一种煤，在不同条件下，其成分的百分组成就不相同，若欲用其成分含量百分数说明煤的物性，必须同时指明煤是在什么状态下分析成分组成，才能正确判断各种成分的影响。较常应用的煤的成分分析基准有如下四种： （1） 收到基以收到状态的煤取样分析其成分组成，用下角标ar表示。即 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% 收到基是以收到的煤为试样所取得的成分组成，但收到的地点不同，其成分组成就会有差异。对于电厂锅炉用煤来说，收到的煤应是进入原煤仓中的煤，以原煤仓中的煤为试样所取得的成分组成，为收到基成分组成，这也就和过去的应用基成分基本一致。 收到基成分是电厂锅炉有关计算中应用最广的成分基准。 （2）空气干燥基（旧称分析基）以自然风干的煤样分析其成分组成，已扣去煤中的外在水分，剩余的只是煤的内在水分，或称分析水分。空气干燥基成分用下角标ad表示。即 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100% 煤矿提供的煤质数据多为空气干燥基成分。 (3) 干燥基以去掉全部水分的煤样分析其成分组成，用下角标d表示。即 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100% 利用干燥基成分可较真实地反映灰的含量，因为干燥基成分不受水分变化的影响。 （4） 干燥无灰基（旧称可燃基）以假想干燥无灰状态煤的成分总量作为计算基数所得的成分组成，用下角标daf表示。即 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100% 干燥无灰基成分不受水分、灰分变化的影响，能较确切地反映煤中的有用成分的数值及实用价值。 上述四种成分组成是可以互相换算的，有关换算系数可由电厂锅炉参考书及有关手册中查取。 12、什么是燃料的发热量？高位高热量与低位发热量有什么区别？ 单位物量（1kg或1m3n）的燃料完全燃烧时，所放出的热量称发热量，也称热值。以符号Q表示，单位是kJ/kg或kJ/m3n。 燃料燃烧时，水分要蒸发为蒸汽，氢燃烧后也要生成蒸汽。在确定发热量时，如果把烟气中水蒸汽的汽化潜热计算在内，称为高位高热量，用符号Qgr,ar表示。如果汽化潜热不计算在内，则称为低位发热量，用符号Qnet,ar表示。烟气离开电厂锅炉时，蒸汽仍以气态排出，汽化潜热没被利用。故我国在电厂锅炉计算中多以低位发热量为基础，欧美等国也有用高位发热量作为电厂锅炉计算基础的。 高位发热量与低位发热量的区别，就在于是否计入烟气中水蒸汽的汽化潜热，它们之间的关系为： Qgr,ar–Qnet,ar=25.1(9Har+6Mar)kJ/kg 燃料的发热量可用测热计直接测出，也可根据其元素分析成分经验公式计算： Qnet,ar=339Car+1030Har–109(Oar–Sar)-25MarkJ/kg 式中各成分均以百分数代入。 13、什么是标准煤？规定标准煤有何实用意义？ 规定收到基的低位发热量Qnet,ar=29271kJ/kg（即7000kcal/kg）的燃料为标准煤。 标准煤实际是不存在的。只是人为的规定，提出标准煤的主要目的是把不同的燃料划规统一的标准，便于分析比较热力设备的经济性。不同种类的煤具有不同的发热量，有时差别甚大。比如发热量最低的煤只有8000kJ/kg，发热量最高的煤可达30000kJ/kg。相同容量、相同参数的电厂锅炉，在相同工况下运行，燃用不同发热量的煤，燃煤量也就不同，但我们不能仅仅根据燃煤量多少来分析判断电厂锅炉运行的经济性。如果把不同的燃煤量，都折算为统一的标准煤，那就很容易判断哪一台电厂锅炉的标准煤耗量低，哪台电厂锅炉的运行经济性就好。 发电厂的发电煤耗与供电煤耗都是按标准煤计算的。国家有关能源的统计、调拨，能源消耗指标，节约能源指标，也都是以标准煤计算的。 14、常用能源与标准煤的折算系数为多少？ 为了便于计算、分析和对比，各种能源都要统一折算成标准煤，它们之间的折算关系，称能源折算系数。 15、什么是煤的折算灰分、折算水分、折算硫分？折算成分有何实际意义？ 把煤中的灰分、水分、硫分折算到每4182kJ（或1000kcal）发热量的百分数，分别称为折算灰分、折算水分、折算硫分。 灰分、水分、硫分都是有害杂质，但由于煤的发热量不同，仅从它们的百分含量还很难估计它们给电厂锅炉带来的危害程度。引入折算成分后，就可根据折算成分的大小，知道实际进入电厂锅炉中的有害成分的多少，也就能比较清楚地判断这些有害杂质对电厂锅炉的危害程度。 16、什么是挥发分？它对燃烧和对电厂锅炉工作有何影响？ 将煤加热到一定温度时，煤中的部分有机物和矿物质发生分解并逸出，逸出的气体（主要是H2,CmHn,CO,CO2等）产物称为煤的挥发分。 挥发分是煤在高温下受热分解的产物，数量将随加热温度的高低和加热时间的长短而变化。通常所说的挥发分是指煤在特定条件下加热有机物及矿物质的气体产率。即经干燥的煤在隔绝空气下加热至900±10℃，恒温7分钟所析出的气体占干燥无灰基成分的质量百分数，称干燥无灰基挥发分Vdaf。 挥发分是煤中氢、氧、氮、硫和一部分碳的气体产物，大部分是可燃气体。挥分含量高，煤易于着火，燃烧稳定。因此，挥发分是表征燃烧特性的重要指标，从而也对电厂锅炉工作带来多方面的影响，如，需要根据挥发分大小考虑炉膛容积及形状；挥发分含量影响燃烧器的型式及配风方式的选用，影响磨煤机型式及制粉系统型式的选择。同时，挥发分也是煤进行分类的重要指标之一。 17．灰的熔融特性用什么指标表示？有何实用意义？ 灰的熔融特性采用对灰锥试样加热的方法确定。用模子将灰压成若干个一定形状的三角锥体（底边长7mm、高20mm），在电炉 内加热，根据温升及三角锥体变形情况，记录如下几个温度值： （1） 灰熔融性形温度DT锥尖开始变圆或弯曲时的温度。 （2） 灰熔融性软化温度ST锥体弯曲至锥顶触及托盘或锥体变成球形和高度等于底边的半球时的温度。 （3） 灰熔性流动温度FT锥体熔化成液体或展开成高度在1.5mm以下薄层时的温度。 灰的熔融特性，对电厂锅炉运行的经济性、安全性均有重大影响。当软化温度ST>1350时，炉内结渣的可能性不大；而ST<1350时就有可能结渣。为了防止炉膛出口的对流受热面结渣，炉膛出口若悬河烟温必须低于软化温度ST若干度。DT、ST、FT的间隔大小对灰的结渣及流渣特性也有影响：（FT—ST）>200称长渣，长渣凝固慢有塑性而不易碎裂，结渣后不易清除。（FT—ST）<200时称短渣，短渣结渣时凝固快，渣的内应力大易碎裂，结渣后易于清除。液态排渣炉希望灰的（FT——ST）值大一些，以防电厂锅炉在负荷变化时，因炉膛温度变化而影响液态渣打的顺利排出。 18．影响灰熔点的因素有哪些？ 影响灰熔点高低的主要因素有以下几点： （1）成分因素灰的组成成分及各成分的比例，对灰熔点高低影响很大。大至规律是：熔点高的成分（如SiO，ALO）含量高时，灰熔点也高；熔点低的成分（如CaO，FeO，MgO含量高时，灰熔点就低。…） （2） 介质因素灰分处于有还原性气体（CO，H，CH…）的气氛中时，熔点降低。这主要不得是还原性气体能夺取灰中高价氧化物的氧，使其变成低价氧化物而降低熔点。所以，电厂锅炉因缺氧引起不完全燃烧时，结渣的可能性就大。 （3） 浓度因素灰分含量高，相互接触碰撞机会多，助熔作用加强，使熔点降低。因此，电厂锅炉在燃用多灰分的煤时，引起结渣的可能性就大。 19．结渣的基本条件是什么？何谓灰的结渣特性指标？ 熔融的灰粘结在受热面上或炉墙上称结渣。形成结渣的基本条件是受热面壁温高、表面粗糙和灰熔点低。灰熔点与灰和成分组成的关，根据组成成分计算出分析叛断灰的结渣倾向的指标，称结渣特性指标Rs. 20、一般以什么标准对煤进行分类？动力用煤一般分为哪几类？ 根据不同用途和不同的分类方法，可以把煤分成不同的类别。动力用煤一般主要依据挥发分含量将煤分成如下四类： （1）无烟煤挥发分Vdaf<10%。无烟煤挥发分含量低，析出温度高，着火较困难，燃尽也不易。它含固定碳高，一般发热量Qnet,ar=20000—32500kJ/kg。无烟煤表面呈明亮的黑色光泽，质地坚硬，相对密度也较大。 （2）烟煤挥发分Vdaf=20%—40%。是一个非常广泛的煤种，表面呈灰黑色，有光泽，质地较松软。烟煤含碳量较高，发热量Qnet,ar=14000—29000kJ/kg，它易于着火，火焰较长，各种烟煤的焦结性差别很大。 （3）贫煤挥发分Vdaf=10%—20%。它是介于烟煤与无烟煤之间的煤种。贫煤表面灰黑，无光泽，不易点燃，火苗也较短，发热量常比烟煤低。 （4）褐煤挥发分Vdaf>40%。其碳化程度较浅，挥发分的析出温度低，易于点火，灰分、水分含量较高，发热量低，一般Qnet,ar=8000—17000kJ/kg。褐煤表面呈棕褐色，少数呈黑色，质脆易风化，不易储存，也不宜长途运输。 21、什么是劣质烟煤？为什么不少发电厂燃用劣质烟煤？ 劣质烟煤是指烟煤中挥发分中等，但水分、灰分高，而发热量较低的煤。一般Vdaf=20%—30%；Mar>12%；Aar=40%左右；Qnet,ar=11000—12500kJ/kg。 烟煤的用途广泛，其中发热量高、焦结性好的烟煤为优质烟煤，多作为冶金行业的炼焦用煤，而交通运输业用煤、化工业原料用煤也多选用优质烟煤。剩下的劣质烟煤的燃烧特性不好，有害杂质含量高，某些特殊部门不便应用，所以，从能源合理消耗的大局出发，它往往成为电站电厂锅炉用煤的对象。 22、什么是洗中煤？ 一般炼焦用煤、化工用煤、出口用煤及某些特殊用煤的原煤，都要预先送选煤厂洗选。在重力选煤过程中的中间产物称洗中煤。经过洗选后的精煤，其灰分、硫分都大大降低。洗中煤是选煤厂选出的灰分高于精煤而低于煤矸石的产品。 我国洗中煤的挥发分Vdaf约在25%—40%范围内，水分Mar根据脱水程度而异，一般在10%—15%，灰分Aar则较高，一般为30%—40%，有的高达50%。由于送选的原煤质量都较好，故洗中煤的发热量多为中等水平，一般Qnet,ar=16000—21000kJ/kg。洗中煤由于灰分高，结渣的倾向较大。 我国洗中煤的产量约为原煤产量的7%—8%，大多数为电站电厂锅炉所燃用。因此，洗中煤在动力燃料中占有相当重要的地位，研究其燃烧特性也是一项重要工作。 23、发电煤粉电厂锅炉用煤是如何分类的？ 为了便于发电煤粉电厂锅炉通用化设计和技术改造，便于分析煤的燃用特性，国家标准局于1987年颁发了《发电煤粉电厂锅炉用煤质量标准》（GB7562—87）。这一分类标准选用煤的干燥无灰基挥发分Vdaf、干燥基灰分Ad、外在水分Mf及全水分Mt、干燥基全硫St,d和灰的软化温度ST作为主要分类特征指标，以煤的收到基低位发热量作为辅助分类指标。这一分类指标中，把煤按挥发分分为五级，按灰分分为三级，按消化分为四级，按硫分分为二级，按灰分的熔融特性也分为二级。 24、什么是煤的可磨性与可磨性系数？ 原煤被研磨成粉的难易程度称为可磨性，研磨成粉难易程度的指标称为可磨性系数。其物理意义是：一定量风干状态下的标准煤样与待测煤样，从相同原始粒度磨碎到相同细度时所耗能量之比即称可磨性系数Kkm。 一般标准煤样是一种难磨的无烟煤，耗电量较大。越易磨的煤，耗电量越小，其可磨性系数就越大。 按照上述原理测定可磨性系数是很困难、很复杂的。一般都是以上述原理为基础，采用较简单方法测定可磨性系数。过去我国是沿用原苏联全苏热工研究院的测定方法，符号KVTI现在我国已规定使用哈德罗夫法测定可磨性系数，简称哈氏可磨性系数，符号HGI。 哈氏可磨性系数测定时，是将规定粒度的50g煤样放在微型中速磨煤机内研磨60±0.25转（约3分钟），取出筛分20分钟，按下式确定哈氏可磨性系数HGI HGI=6.93G+13 式中G——通过孔径为71µm筛子的煤粉质量，g。 KVTI与HGI之间的关系可用下式表示 KVTI=0.034（HGI）1.25+0.61 我国原煤的KVTI多在0.8—2.0之间，一般KVTI<1.2的煤称难磨煤，KVTI>1.5的煤称易磨煤。 25、什么是煤的冲刷磨损指数？ 用来表征磨煤时煤对金属研磨件磨损程度的指标，称煤的冲刷磨损指数，符号Ke。不同的煤种冲刷磨损指数是通过试验测得的。煤的冲刷磨损指数越大，对金属磨损越严重。执照冲刷磨损指数可把煤的磨损性分为五类： Ke<1.0磨损性轻微 Ke=1.0—1.9磨损性不强 Ke=2.0—3.5磨损性较强 Ke=3.6—5.0磨损性很强 Ke>5.0磨损性极强 煤的冲刷指数Ke执照电力行业标准DL465—92《煤的冲刷磨损指数试验方法》试验得出。 26、简要说明燃料油的组成成分及特性？ 燃料油的组成成分和固体燃料一样，也表示为碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、 和水分（M）。其中主要是可燃成分碳和氢，碳含量约占84—87%，氢含量约占11—14%，氧、氮、硫三种元素含量约为1—2%，灰分含量不大于1%，水分含量也不大于2%。 燃料油中由于碳氢含量很高，所以，它的发热量也较高，一般Qnet,ar=37681—43960kJ/kg（9000—10500kcal/kg）。燃料油中氢含量高，与碳组成多种碳氢化合物，使燃料油易于战火，燃烧稳定、完全。 27、什么是燃料油的闪点、燃点和凝固点？ 随着温度的升高，燃油表面上蒸发的油气增多，当油气与空气的混合物达到一定浓度，以明火与之接触时，会发生短暂的闪光（一闪即灭），这时的油温称为闪点。 测定闪点的方法有开口杯法和闭口杯法两种，开口杯法测定的闪点要比闭口杯法低15—25℃，闪点的高低与油的分子组成及油面上压力有关，压力高，闪点高。闪点是防止油发生火灾的一项重要指标。在敞口容器中，油的加热温度应低于闪点10℃；在压力容器中加热则无此限制。 当油面上油气与空气的混合物浓度增大时，遇到明火可形成连续燃烧（待续时间不小于5秒）的最低温度称为燃点。燃点高于闪点。 从防火角度考虑，希望油的闪点、燃点高些，两者的差值大些。而从燃烧角度考虑，则希望闪点、燃点低些，两者的差值也尽量小些。 燃料油是各种烃类的复杂混合物，它不像纯净的单一物质具有固定的凝固点，而是随着温度的逐渐降低，变得越来越粘稠，直到完全丧失流动性。燃料油丧失流动性时的温度称为凝固点。测定时是将油灌入试管内逐渐降温，当试管倾斜45°经过1分钟油面保持不变时的温度，定为该油的凝固点。 不同产地的石油，凝固点差别很大。不同类别的石油制品，凝固点也有很大差别。凝固点的高低，关系着油的流动性能。低温下输送凝固点高的油时必须加热。 28、电厂锅炉常用燃料油有哪几种？ （1） 原油：是从地下开采出来，经过脱水处理，未经炼制的石油。原油可以炼制出多种油品及其它产物，直接作为燃料是极不合理的。 （2） 重油：是由裂解重油、减压重油、常压重油或腊油按不同比例调制而成，有一定牌号和质量标准。 （3） 渣油：石油炼制过程中的剩余物，可不经过处理直接供给电厂锅炉作燃料，习惯上称为渣油或残渣油。 重油和渣油是发电用液体燃料的主要品种，共同特点是：相对密度和粘度较大；沸点和闪点较高，不易挥发。 （4） 柴油：柴油是柴油机的燃料，作为电厂锅炉燃料是极不经济的。柴油一般用作煤粉电厂锅炉的点火用油和低负荷运行时稳定燃烧的助燃油。 29、重油是如何编号的？ 燃料重油是由裂解重油、减压重油、常压重油或腊油按不同比例调制而成的。不同炼油厂选用的原料比例常不相同，但根据国家标准，应有一定质量指标。重油是按其运动粘度大小分为20、60、100、200等牌号，牌号数等于该种油在50℃时的恩氏粘度值。其中的20号重油用于小型油喷嘴的燃油炉上，100号和200号重油则用在具有预热设备的大型喷嘴燃油炉上。 30、燃料油为什么需要加热？根据什么控制加热温度？ 燃料油在管道中能否顺畅的流动，在油喷嘴中能否良好雾化，都与油的粘度有关。而油的粘度是随着温度而变化的，温度升高，粘度降低。因此，对油加热的目的主要是降低粘度。 为了保证雾化质量，要求进入压力雾化喷嘴的油粘度不大于1.98×10-5—2.767×10-5m2/s(或3—4°Et)，进入蒸汽雾化喷嘴的油粘度不大于5.03×10-5—5.77×10-5m2/s（或7—8°Et)。为此，必须根据粘度的要求，把油加热到适当的温度。不同种类的燃料油，粘度特性不同，加热温度也不一样。一般，重油加热约在110—130℃，原油加热温度约在90℃左右。 31、燃油设备为什么都需要有可靠的接地？ 燃料油是不良导体，在与空气、钢铁、布料等发生摩擦时，会产生静电，静电荷在油面上积聚，能产生很高的电压。一旦放电，就会产生火花，从而有可能引起油的燃烧与爆炸。为了防止事故发生，所有贮油、输油管线和设备，都必须有可靠的接地。马路上行驶的油罐车，下面拖一根链与地面接触，也是为了这一目的。 产生静电电压的高低，与油的流速、管道的材料和粗糙度、空气湿度及油中杂质含量有关。流速高、湿度低、管道粗糙度大，都使产生的静电电压高。因此，输油管线除了要有可靠的接地外，还要控制油速不能太高，保持管道内壁光滑。 32、燃料油中灰分含量极少，可以不考虑其危害吗？ 燃料油中灰分含量确实很少，重油的质量指标规定：Aar≤0.3%，燃料油的实际灰分量一般不超过渡0.05%。灰分含量虽低，但对电厂锅炉的危害依然存在，甚至是严重的。主要表现在： （1） 灰分对油喷嘴产生磨损，影响雾化质量。 （2） 燃油中的灰分含有钒、钠等碱金属元素，会在水冷壁、过热器、再热器等高温受热面管上形成高温粘结灰。 （3） 燃油炉的高温积灰中，有较多的五氧化二钒及由钠形成含硫酸的复盐，它们都能破坏金属表面的氧化保护膜，从而在过热器和再热器上发生高温腐蚀。 （4） 燃油中的灰分在低温受热面上沉积，除使受热面低温腐蚀加剧外，还有可能堵塞空气预热器管，严重时会因通风阻力大、风量不足而影响电厂锅炉出力。 33、为什么燃油炉的积灰有时可能比煤粉炉还严重？ 燃料油中灰分虽然很少，但有时燃油炉的积灰情况却可能比煤粉炉还严重，尤其是燃烧含硫量较高的重油时会更为突出，其主要原因是： （1） 燃油灰分中有钒、钠等碱性金属元素，燃烧过程中形成低熔点氧化物，粘附于高温受热面上其粘性很强，促使其它灰粒也很快粘附上去。 （2） 燃油中含硫量高时，低温腐蚀加剧，潮湿的受热面管表面使灰粒易于粘附上去。同时，燃油灰分中的钙先生成氧化钙，再与三氧化硫生成硫酸钙，可形成很牢固的积灰层。 （3） 当燃烧不良时，会产生大量炭黑粒子，碳黑很细，吸附性强，容易吸附于省煤器和空气预热器管壁上。 （4） 燃料油燃烧后生成的灰粒很细，易吸附于受热面上。它不象煤粉炉有较多的粗灰粒，不仅自身不易于吸附受热面上，还会因有较大的冲击动能，将已吸附上的细灰粒冲刷掉，不易形成厚的积灰层。 34、什么是燃烧？什么是完全燃烧与不完全燃烧？ 所谓燃烧，是指燃料中的可燃物与空气中的氧发生强烈放热的化学反应过程。实质上燃烧是可燃物与氧的氧化反应，只是这种氧化反应应强烈到光放热的程度。 燃烧后的燃烧产物中不再含有可燃物质，即灰渣中没有剩余的固体可燃物，烟气中没有可燃气体存在时，称完全燃烧。 燃烧后的燃烧产物中还有剩余的可燃物存在时，称为不完全燃烧。 35、什么是自燃与点燃？ 所谓自燃，就是可燃物与空气的混物，由于温度升高或其它条件变化，在没有明火接近的情况下，而自动着火燃烧。例如，储煤场的堆煤、煤粉仓内的煤粉有时就会自燃。在大气温度下，煤也能进行缓慢地氧化，析出少量热量，如果散热条件不好，温度逐渐升高。温度的升高，促进氧化过程的加强，析出的热量更多，温度升高更快，当达到足够高的温度时，而自动着火燃烧，这就是自燃形成的过程。出现自燃时的温度，称自燃温度或自燃点，也叫着火温度。 着火的另一种方式是点燃。所谓点燃，是利用明火将可燃物与空气的混合物引燃。电厂锅炉的燃烧都是点燃的。 36、煤粉炉内的火焰是怎样保持稳定的？ 煤粉电厂锅炉一般要求煤粉气流在离开燃烧器出口200——300mm处开始着火。如果着火距离太近，会烧坏燃眉之急烧器；而距离太远，又可能引起脱火，即灭火。流动着的煤粉气流点燃的火焰如何才能稳定在所要求的位置呢？这就要求煤粉气流度与火焰传播速度相配合，并为气流的着火提供足够的着火热源。 煤粉气流点燃后，火焰以一定的速度向未着火的一端传播，这个速度称火焰传播速成度。如果火焰传播速成度与气流速度相等，火焰就能保持稳定。如果气流速度低于火焰传播速成度，火焰将传播到燃烧器内，这种情况称回火。如果气流速度高于火焰传播速度，火焰将被“吹走”，后来的气流就不能着火，这种情况称为脱火，即灭火。 无论是回火或脱火都是所不希望的。而电厂锅炉燃烧器出口气流速度，一般已超过脱火极限，火焰自身难以保持稳定。煤粉气流必须从其它方面获得热量，使它加热到着火温度，才能连续着火，维持火焰稳定。这一热量的主要来源是火焰辐射及高温烟气向气流根部回流。 37、燃料燃烧过程分哪几个阶段？各阶段的特点是什么？ 燃料从入炉内开始到燃烧完毕，大体上可分为如下三个阶段: (1) 着火前准备阶段从燃料入炉至达到着火温度这一阶段称准备阶段。在这一阶段内，要完成水分蒸发，挥发分析出、燃料与空气混合物达到着火温度。显然，这一阶段是吸热过程，热量来源是火焰辐射及高温烟气回流。影响准备阶段时间长短的因素除燃烧器本身外，主要是炉内热烟气为煤粉气流提供热量的强弱，煤粉气流的数量、温度、浓度、挥发分含量及煤粉细度等。 (2) 燃烧阶段当达到着火温度后，挥发分首先着火燃烧，放出热量，使温度升高，焦炭被加热到较高温度而开始燃烧。燃烧阶段是强烈的放热过程，温度升高较快，化学反应强烈，这时碳粒表面往往会出现缺氧状态。强化燃烧阶段的关键是加强混合，使气流强烈扰动，以便向碳粒表面提供氧气，而将碳粒表面的二氧化碳扩散出去。 (3) 燃尽阶段主要是将燃烧阶段未燃尽的碳烧完。燃尽阶段剩余的碳虽然不多，但要完全燃尽却很困难，主要是存在着诸多不利于完全燃烧的因素，如少量的固定碳被灰包围着；氧气浓度已较低；气流的扰动渐趋衰减；炉内温度在逐步降低。如果燃料的挥发分低、灰分高、煤粉粗、炉膛容积小，完全燃尽将更困难。据试验，对细度R90=5%的煤粉，其中97%的可燃物可在25%的时间内燃尽，而其余3%的可燃物却要75%的时间才能燃尽。这也是实际电厂锅炉中不可能使可燃物彻底燃尽的基本原因。 38、什么是燃烧速度？燃烧速度与哪因素有关？ 燃烧速度反映单位时间烧去可燃物的数量。由于燃烧是复杂的物理化学过程，燃烧速度的快慢，取决于可燃物与氧的化学反应速度以及氧和可燃物的接触混合速度。前者称化学反应速度，也称化学条件；后者称物理混合速度，也称物理条件。 化学反应速度与反应空间的压力、温度、反应物质浓度有关，且成正比。对于电厂锅炉的实际燃烧，影响化学反应速度的主要因素是炉内温度，炉温高，化学反应速度快。 燃烧速度除与化学反应速度有关外，还取决气流向碳粒表面输送氧气的快慢，即物理混合速度。而物理混合速度取决于空气与燃料的相对速度、气流扰动情况、扩散速度等。 化学反应速度、物理混合速度是相互关联的，对燃烧速度均起制约作用。例如，高温条件下应有较高的化学反应速度，但若物理混合速度低，氧气浓度下降，可燃物得不到充足的氧气供应，结果燃烧速度也必然下降。因此，只有在化学条件和物理条件都比较适应的情况下，才能获得较快的燃烧速度。 39、燃料迅速而完全燃烧的基本条件有哪些？ 燃烧能迅速而又完全燃烧的基本条件主要有： （1）相当高的炉膛温度温度是燃烧化学反应的基本条件，对燃料的着火、稳定燃烧、燃尽均有重大影响，维持炉内适当高的温度是至重要的。当然，炉内温度太高时，需要考虑电厂锅炉的结渣问题。 （2）适量的空气供应适量的空气供应，是为燃料提供足够的氧气，它是燃烧反应的原始条件。空气供应不足，可燃物得不到足够的氧气，也就不能达到完全燃烧。但空气量过大，又会导致炉温下降及排烟损失增大。 （3）良好的混合条件混合是燃烧反应的重要物理条件。混合使炉内热烟气回流对煤粉气流进行加热，以使其迅速着火。混合使炉内气流强烈扰动，对燃烧阶段向碳粒表面提供氧气，向外扩散二氧化碳，以及燃烧后期促使燃料的燃尽，都是必不可少的条件。 （4）足够的燃烧时间燃料在炉内停留足够的时间，才能达到可燃物的高度燃尽，这就要求有足够大的炉膛容积。炉膛容积与电厂锅炉容量成正比。当然炉膛容积也与燃料燃烧特性有关，易于燃烧的燃料，炉膛容积可相对小些。比如相同容量的电厂锅炉，燃油炉的炉膛容积要比煤粉炉的小，而烧无烟消云散煤的炉膛容积要比烧烟煤的炉膛容积稍大些。 40、什么是煤粉炉的一、二、三次风？一、二、三次风的作用是什么？ 在煤粉中，一次风是通过管道输送煤粉进炉膛的那部分空气。它可以是热空气，也可以是制粉系统的乏气。它的作用除了维持一定的气粉混合物浓度以便于输送外，还要为燃料在燃烧初期提供足够的氧气。 二次风是通过燃烧器的单独通道送入炉膛的热空气，进入炉膛后才逐渐和一次风相混合。二次风为碳的燃烧提供氧气，并能加强气流的扰动，促进高温烟气的回流，促进可燃物与氧气的混合，为完全燃烧提供条件。 在燃用不易着、燃烧稳定性差的无烟煤、贫煤或其它高水分一次风。这时，制粉系统的乏气通过单独的管道与喷口，直接喷送到炉膛称为三次风。三次风内约含10%左右的细煤粉，风量约占总风量的15%左右。某些电厂锅炉因某种用途通过专用喷口入炉膛的热风，也称三次风。 41、什么是着火热？ 对粉炉来说，将煤粉气流加热至着火温度所需的热量，称着火热。着火热也就是燃烧准备阶段所需的热量。着火热的大小与一次风量的大小、一次风温的高低以及燃料着火温度的高低等有关。煤的挥发分含量高，着火温度低，所需着火热少。着火热的来源，主要是炉内火焰辐射热及高温烟气的回流加热。 为了使燃烧迅速着火，一方面要迅速提供着火热，一方面要设法减小着火热需要量，其基本措施是： （1） 从煤粉气流初始温度考虑，应采用热风送粉，即提高一次风的温度。 （2） 从减小煤粉由加热到着火所需的热量考虑，适当提高一次风中的煤粉浓度，即采用较低的一次风率。 （3） 从为煤粉气流提供热量条件考虑，要设法提高燃烧区域的温度；以及加强热烟气的回流。 （4） 采用较细煤粉及较低的一次风速。 42、一次风率与一次风温对燃烧过程有何影响？ 一次风量占总风量的百分数称一并次风率。一次风率的大小，涉及到需要着火热的多少，从而影响着火的迟早。一般确定一次风率时，一方面考虑要有一个合适的风粉比例，以便获得较大的火焰传播速度，利于稳定着火；另一方面要考虑一次风所提供的氧气，能满足挥发分着火燃烧的需要。因此，一次风率应主要根据挥发分含量多少来确定，挥发低的煤，一次风率应小些。 一次风温的高低，也直接影响所需着火热的多少。一次风温高，减小着火热需要量，从而可加快燃料的着火。由于挥发分含量影响着火的迟早，一次风温要根据挥发分的多少来确定。一般挥发分高的煤，可采用较低的一次风温，若一次风温太高，由于着火点太靠近燃烧器，而有可能烧坏燃烧器。挥发分低的煤，则应采用较高的一次风温，如无烟煤、劣质烟煤及某些贫煤，应采用热风送粉。 43、一、二次风速根据什么确定？ 煤粉气流离开燃烧器出口时的一次风速，对着火程有明显的影响，一次风速过高，会使着火距离拉长，使燃烧不稳，严重时会造成灭火。一次风速过低时，不仅引起着火过早，使燃烧器喷口过热烧坏，也易造成煤粉管道堵塞。 最适宜的一次风速与燃用煤种和燃烧器型式有关，一般挥发分高的煤，因其着火点低，火焰传播速度快，一次风速应高些；挥发分低的煤，一次风速则应低些。直流燃烧器的一次风速一般要比旋流燃烧器的一次风速稍高些。 二次风速一般要比一次风速高些，这一方面是要求二次风对一次风应起引射作用，另一方面涉及到一、二次风混合迟早以及燃烧期间，特别是燃烧后期，气流扰动的强弱程度。二次风速高，一、二次风混合较迟；二次风速低，一、二次风混合将提前。从燃烧角度考虑，二次风应在煤粉气流着火后、燃烧迅速发展需要大量氧气时，开始与一次风混合，且宜分批混入。 若一、二次风混合太早，相当于增大了一次风量，对燃料的着火不利。若一、二次风混合太迟，会使着火后的燃烧缺氧，对燃烧过程的迅速发展不利。故二次风速的高低，应根据燃料着火、燃烧发展的需要来确定，即根据燃煤挥发分含量的多少以及燃烧器的型式来确定。 一、二次风速应保持适当的比例关系。不同煤、不同燃烧器的一、二次风速推荐值参考表4——7和表4—8。 44、三次风从什么位置喷入炉膛较合适？ 三次风是制粉系统的乏气。它的特点是含有少量的细煤粉身碎骨，温度较低，且含有一定量的水蒸气，自着火燃烧条件不好。目前，三次风喷入炉膛的位置有两种情况，一种是从主燃烧器的下部送入炉膛，另一种是从主燃烧器的上部送入炉膛。 三次风从主燃烧器下部送入炉膛时，低温的三次风会使主燃烧器燃烧区域的温度降低，对煤粉气流的着火、燃烧不利。三次风从主燃烧器上部送入炉膛时，对主燃烧器煤粉气流的着火、燃烧影向较小，但对三次风本身燃烧不利，这是因为三次风喷入位置的烟温已开始降低；三次风喷口到炉膛出口的距离较短，使三次风中的煤粉在煤粉大炉内的停留时间缩短，影响煤粉的完全燃烧程度。 考虑到三次风中的煤粉较细，所需燃烧时间较短，以及从整个电厂锅炉的燃烧大局出发，现在大多数电厂锅炉的三次风是从主燃烧器上部送入炉膛的。 45、三次风的速度为什么都比较高？ 电厂锅炉烟气的粘度特性与其它流体的粘度特性是不相同原，随着温度的升高，粘度值也在增大。炉膛中烟气温度很高，其粘度也就比较大。低温的三次风送入炉膛后，只有和高温烟气很好地混合，才能达到着火、燃烧的目的。如果三次风出口流速很低，它就不可能很好地混合到粘度很高的高温烟气中，而很有可能沿炉墙边缘向上流向炉膛出口，由于得不到高温烟气的充分加热，也就达不到良好的完全燃烧，影响电厂锅炉的经济性。只有采用较高的三次风速，它才有充足的动能混合到粘度较高温烟气中，得到高温烟气的充分加热，达到完全燃烧的目的。因此，一般电厂锅炉的三次风速都设计得比较高，大约为50—60/s。 来源：杰一 百度百科 百度文库 |
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