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详细解述燃料的化学成分及其性质(元素分析、成分分析)

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2017-07-28

1. 燃料的元素分析成分:C、H、O、N、S、A、M。

碳(C)

燃料中主要的可燃成分。1kg碳完全燃烧时可释放33900kJ的热量。含碳量高的煤,发热量也高。但碳的着火点也高,所以含碳量高的煤着火和燃烧均较困难。煤的含碳量随地质年代增长而增加。煤的含碳量约为可燃成分总量的30~90%之间。

氢(H)

燃料中重要的可燃成分。 1kg氢完全燃烧时可释放125600kJ的热量。氢极易着火燃烧,含氢量高的燃料,不仅发热量高,而且容易着火燃烧。煤中氢的含量只有2~4%左右。地质年代愈久的煤,含氢量愈少。

硫(S)

固体燃料中的硫包括三种形态,即有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种硫能参加燃烧,称为可燃硫,后一种硫不参加燃烧,算在灰分中。可燃硫虽然能够燃烧,但其放热量很少,仅为9050kJ/kg。硫的燃烧产物二氧化硫和三氧化硫气体部分愈烟气中的水蒸气结合生成亚硫酸及硫酸,会对锅炉低温受热面产生腐蚀,另一部分随烟气排入大气中,会污染环境。所以燃料中的硫是一种有害成分。

氧(O)和氮(N)

燃料中的不可燃成分。其存在使得燃料中的可燃成分相对减少,使燃烧放出的热量降低。氧的含量随燃料地质年代的增长而降低,氧在无烟煤中仅有1~3%,在泥煤中最高可达35%。氮是一种有害元素。煤燃烧时,部分氮与氧化合生成有害气体,污染大气。氮在煤中的含量占可燃成分的0.5~2.5%。

水分(M)

燃料中的主要杂质。由于它的存在,不仅使燃料中可燃元素相对减少,发热量降低,而且燃料燃烧时水分汽化还要吸收热量,使炉膛温度降低,燃烧着火困难,排烟带走的热损失增加,同时还可能加剧尾部低温受热面的低温腐蚀和堵灰。煤中的水分由外水分和内水分两部分组成。内水分是凝聚或吸附在煤炭内部毛细孔中的水分,也称固有水分。内水分要将煤加热到105℃左右并持续一段时间才能除去。外水分是煤炭在开采、贮运过程中受外界影响而吸附或凝聚在煤炭颗粒表面的水分,它可以通过自然干燥除去。

灰分(A)

灰分是燃料中不可燃的固体矿物杂质。它不仅使固体燃料的发热量降低,燃烧困难,而且增加运煤、出灰的工作量和运输费用。此外,灰分中一部分飞灰在锅炉中随烟气流动,造成受热面和引风机磨损,排入大气污染环境。若灰的熔点过低,会造成炉排和受热面结渣,影响传热和正常燃烧。固体燃料中灰分含量变化很大,一般为5~50%。液体燃料中灰分很少,在0.1%以下。气体燃料基本不含灰分。

2. 燃料成分分析基准

固体燃料和液体燃料的组成成分均用质量分数来表示:

C + H + O+ N + S + M + A = 100%

四种分析基:收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基

收到基

用准备燃烧的燃料成分总量为基准进行分析得出的各种成分,称为收到基成分(旧标准称为应用基成分)。其组成为:

Car + Har+ Oar + Nar + Sar + Mar + Aar = 100 %

空气干燥基

用经自然风干除去水分的燃料成分总量为基准进行分析得出的成分,称为空气干燥基成分(旧标准为分析基),其组成为:

Cad + Had+ Oad + Nad + Sad + Mad + Aad = 100 %

干燥基

以烘干除去全部水分的燃料成分总量为基准分析得出的各种成分称为干燥基成分,其组成为:

Cd + Hd + Od + Nd + Sd + Ad = 100 %

干燥无灰基

以除去水分和灰分的燃料成分总量为基准分析得出的成分称为干燥无灰基成分(旧标准为可燃基),其组成为:

Cdaf +Hdaf + Odaf + Ndaf + Sdaf = 100 %

干燥无灰基因无水、无灰,故其剩下的成分便不受水分、灰分的影响,是表示C、H、O、N、S成分百分数最稳定的基准,可作为燃料分类的依据。

所用的基准不同,同一种燃料的同一成分的百分含量结果是不一样的。燃料的各种基准之间可以互相换算。

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