5-1 燃料如何分類？怎樣評(píng)價(jià)燃料的優(yōu)劣？

答：鍋爐常用燃料分三類：

(1）固體燃料：煙煤、無煙煤、泥煤、頁(yè)巖、木柴等。

(2）液體燃料：原油、燃料油、渣油、柴油等。

(3）氣體燃料：天然氣、煉焦煤氣、石油加工尾氣、高爐煤氣等。

優(yōu)良的燃料應(yīng)具備下列條件：為減少運(yùn)輸量要求發(fā)熱量高，水分、灰分 及其他雜質(zhì)含量低；為減少對(duì)環(huán)境的污染，含硫量要低；為容易著火，低負(fù) 荷時(shí)火焰穩(wěn)定，要求揮發(fā)分含量高；還要便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。根據(jù)上述幾項(xiàng)要 求，含硫量低的液體燃料和含硫量低的高熱值氣體燃料是比較理想的燃料， 但是含硫量低的液體燃料和含硫量低的高熱值氣體燃料價(jià)格較昂貴。從降低 成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的角度來看，鍋爐不應(yīng)該燃用優(yōu)質(zhì)的液體和氣體燃料而 應(yīng)燃用價(jià)格低廉、質(zhì)量較差的固體燃料。鍋爐的燃料制備和燃燒設(shè)備比較完 善，有條件燃用質(zhì)量較差的固體燃料。

5-2 動(dòng)力煤依據(jù)什么分類？一般分哪幾種？

答：動(dòng)力煤主要依據(jù)煤的干燥無灰基揮發(fā)分V_daf來分類，一般分為無煙 煤、貧煤、煙煤和褐煤 4種。

5-3 煤的分析方法是什么？

答：煤是包括有機(jī)成分和無機(jī)成分等物質(zhì)的混合物，其分子機(jī)構(gòu)十分復(fù) 雜。為了實(shí)用方便，都通過元素分析和工業(yè)分析來確定各種物質(zhì)的百分 含量。

5-4 煤的元素分析是怎樣的？

答：煤的元素組成一般指有機(jī)物中的碳（C)、氫（H)、氮（N) 、氧 (O)、硫（S）的含量而言。根據(jù)現(xiàn)有的分析方法，尚不能直接測(cè)定煤中有 機(jī)物的化合物，因?yàn)槠渲写蠖鄶?shù)的化合物在進(jìn)行分析時(shí)會(huì)逐漸分解。因此， 一般是用測(cè)定煤的元素組成，即確定上述元素含量的質(zhì)量百分比，作為煤的有機(jī)物的特性。

5-5 煤的工業(yè)分析包括哪些內(nèi)容？

答：電廠普遍采用的分析方法，包括煤的水分、固定碳、揮發(fā)分和灰分 等內(nèi)容。

5-6 什么是燃料的分析基礎(chǔ)？

答：燃料是由碳、氫、氮、硫、水分及灰分組成的。由于燃料分析時(shí)所 處的狀態(tài)不同，各種成分的分析數(shù)據(jù)也是不同的。為了理論研究和實(shí)際應(yīng)用 的不同需要，通常將燃料分為收到基、干燥基、干燥無灰基和分析基4 種狀 態(tài)進(jìn)行成分分析。

我們將正在用來在爐子中燃燒的燃料，稱為應(yīng)用燃料。如果從應(yīng)用燃料 中取樣進(jìn)行分析，所得到的燃料成分質(zhì)量百分比，稱為燃料的收到基，通常 在成分上加角碼Y表示，即

C^Y+H^Y+O^Y +N^Y+S^Y+W^Y +A^Y =100%

除去水分的燃料稱為干燥燃料，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行分析得到的成分質(zhì)量百 分?jǐn)?shù)，稱為燃料的干燥基，通常在成分上加角碼g表示，即

C^g+H^g+O^g +N^g+S^g+A^g =100%

通常將除去水分和灰分的成分稱為可燃成分，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行分析得到 的成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，稱為燃料的干燥無灰基，通常在成分上加角碼r表 示，即

C^r+H^r+O^r +N^r+S^r=100%

由于燃料的外部水分受氣象條件的影響較大，在試驗(yàn)分析時(shí)常把燃料進(jìn) 行空氣自然風(fēng)干，使其失去外部水分。以此為基礎(chǔ)進(jìn)行分析得到的質(zhì)量百分 數(shù)，稱為燃料的分析基，通常在成分上加角碼f 表示，即

C^f+H^f+O^f +N^f+S^f+W^f +A^f =100%

因?yàn)闅怏w燃料和液體燃料的水分和灰分含量很少，所以，氣體燃料和液 體燃料的收到基、干燥基、干燥無灰基和分析基的相差很小。而煤的水分和 灰分含量很多，而且變化較大，所以，煤的收到基、干燥基、干燥無灰基和 分析基相差很大。

顯然，在鍋爐熱力計(jì)算時(shí)應(yīng)以收到基燃料成分作為依據(jù)。

5-7 為什么各種煤和氣體燃料的發(fā)熱量差別很大，而各種燃油的發(fā)熱 量差別卻很??？

答：各種氣體燃料的發(fā)熱量差別很。例如，液化石油氣的低位發(fā)熱量高達(dá)104 700kJ/m³，而高爐煤氣的低位發(fā)熱量?jī)H為3680kJ/m³ ，其他氣體燃 料的發(fā)熱量在液化石油氣和高爐煤氣之間。液化石油氣的發(fā)熱量是高爐煤氣 發(fā)熱量的28倍。

氣體燃料發(fā)熱量差別這么大，主要有三個(gè)原因。一是因?yàn)楦鞣N氣體燃料 的可燃成分所占的比例差別很大。發(fā)熱量最高的液化石油氣，可燃成分為 100%，而發(fā)熱量最低的高爐煤氣，可燃部分僅占 29%。二是因?yàn)楦鞣N氣體 燃料中可燃成分的發(fā)熱量差別很大。液化石油氣中的C₂H₆ 和C₃H₈發(fā)熱量   高達(dá)69 220kJ/m ³和93 630kJ/m ³，而高爐煤氣中的CO的發(fā)熱量?jī)H為 12730kJ/m³ 。三是因?yàn)闅怏w燃料的發(fā)熱量是以立方米計(jì)算的。液化石油氣 的密度是高爐煤氣的1.4~1.5倍。

各種煤的發(fā)熱量差別也較大，主要是因?yàn)槊褐谢曳趾坎顒e較大。

燃油的發(fā)熱量差別很小。其主要原因是燃油中的可燃元素C和H之和 高達(dá)97.0 ％以上，不可燃元素及灰分、水分的含量之和在3％以下；其次是 各種燃油中C和H 的含量差別很小。

5-8 煤的主要特性是什么？

答：煤的主要特性是指煤的發(fā)熱量、揮發(fā)分、焦結(jié)性、灰的熔融性、可 磨性等。

5-9 什么是發(fā)熱量？什么是高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量？

答：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的燃料在完全燃燒時(shí)所發(fā)出的熱量稱為燃料的發(fā)熱量。高 位發(fā)熱量是指1kg燃料完全燃燒時(shí)放出的全部熱量，包括煙氣中水蒸氣已凝 結(jié)成水所放出的汽化潛熱。從燃料的高位發(fā)熱量中扣除煙氣中水蒸氣的汽化 潛熱，稱燃料的低位發(fā)熱量。

因?yàn)樵诟鞣N爐子中排煙溫度一般都高于煙氣的露點(diǎn)，水蒸氣的潛熱都沒 有放出，所以在計(jì)算爐子燃料消耗量時(shí)，都用低位發(fā)熱量。

5-10 怎樣確定燃料的發(fā)熱量？

答：固體燃料或液體燃料的發(fā)熱量，通常采用氧彈測(cè)熱器直接測(cè)定。

氧彈是一個(gè)不銹鋼制成的容器，把一定量的燃料置于氧彈中，并充以 2.5~3MPa壓力的氧氣，然后使燃料完全燃燒，放出的熱量被氧彈外的水 所吸收，測(cè)出水溫升高值，便可計(jì)算出燃料的發(fā)熱量。采用氧彈測(cè)熱器測(cè)出 的燃料發(fā)熱量稱為氧彈發(fā)熱量，氧彈發(fā)熱量通常比高位發(fā)熱量高些。因?yàn)槿?料中的硫和氮在氧彈中燃燒時(shí)生成了硫酸和硝酸，硫酸和硝酸又溶解與水， 它們放出的生成熱和溶解熱被水吸收。所以，氧彈發(fā)熱量減去硫酸和硝酸的生成熱和溶解熱才是燃料的高位發(fā)熱量。

沒有氧彈測(cè)熱器的單位可以根據(jù)燃料的元素分析，采用門德列也夫公式 計(jì)算固體和液體燃料的發(fā)熱量，其公式為

Q^Y_dw=339C^Y+1030H^Y -109(O^Y-S^Y)-25W^Y  kJ/kg

該式還可用于檢驗(yàn)元素分析及發(fā)熱量測(cè)定的準(zhǔn)確性。當(dāng)煤的A^g≤25% 時(shí)，發(fā)熱量測(cè)定與按上式計(jì)算的發(fā)熱量之差不應(yīng)超過 600kJ/kg；當(dāng)煤的A^g>25％時(shí)，其差值不應(yīng)超過 800kJ/kg ，否則檢查發(fā)熱量的測(cè)定是否準(zhǔn)確。 若發(fā)熱量的測(cè)定準(zhǔn)確，則說明燃料的元素分析誤差較大而應(yīng)重新分析。

5-11 什么是標(biāo)準(zhǔn)煤？有何作用？

答：收到基低位發(fā)熱量為29 270kJ/kg的煤被稱為標(biāo)準(zhǔn)煤。

各發(fā)電廠鍋爐所采用的燃料不同，主要分氣體燃料、液體燃料和固體燃 料三大類。即使是同一類燃料，也因產(chǎn)地不同，燃料成分不一樣，發(fā)熱量相 差很大。為了便于比較各發(fā)電廠或不同機(jī)組的技術(shù)水平是否先進(jìn)，以及相同 機(jī)組的運(yùn)行管理水平，將每發(fā) 1kWh 電所消耗的不同發(fā)熱量的燃料都統(tǒng)一折 算為標(biāo)準(zhǔn)煤。這樣，不同類型機(jī)組的技術(shù)水平或同類機(jī)組的運(yùn)行管理水平就 一目了然了。

所以，標(biāo)準(zhǔn)煤實(shí)際上是不存在的，只是為了便于比較和計(jì)算而假定的。

5-12 煤粉品質(zhì)的主要指標(biāo)是什么？

答：煤粉品質(zhì)的主要指標(biāo)是指煤粉的細(xì)度、均勻程度和煤粉的水分。

5-13 如何表示煤粉的細(xì)度？

答：因?yàn)槊悍凼怯沙叽绮煌念w粒組成，無法用煤粉尺寸來表示煤粉的 細(xì)度，所以煤粉的細(xì)度是用特別的篩子來測(cè)定的。

煤粉細(xì)度就是煤粉經(jīng)過專用篩子篩分后，殘留在篩子上面的煤粉質(zhì)量占 篩分前煤粉總量的百分值。用R表示，其值越大，表示煤粉越粗。

篩子的編號(hào)數(shù)就是每厘米長(zhǎng)度中的孔眼數(shù)。例如30號(hào)篩子，就是每厘 米內(nèi)有30個(gè)孔，這種篩子的孔眼長(zhǎng)度為 200μm ，用此種篩子測(cè)定的煤粉細(xì) 度用R₂₀₀表示。發(fā)電廠常用30 號(hào)和 70 號(hào)篩子，換言之，常用R₂₀₀和 R₉₀ 表  示煤粉的細(xì)度。

但是，只用一種篩子來測(cè)定煤粉的細(xì)度，不能全面地反映煤粉細(xì)度顆粒 的特性。對(duì)于R₉₀ 相同煤粉，如R₂₀₀不同，則表明兩種煤粉試樣中的大顆粒  煤粉含量不同， R₂₀₀較大者，含大顆粒的煤粉比例較大，燃燒時(shí)容易形成較 大的機(jī)械不完全燃燒熱損失。
因此，同時(shí)用R₉₀和R₂₀₀ 來表示煤粉細(xì)度，不但說明了煤粉的細(xì)度，又 說明了煤粉顆粒大小的均勻性。對(duì)于顆粒均勻的煤粉，煤粉的經(jīng)濟(jì)細(xì)度R₉₀   之值較大。煤粉顆粒的均勻性主要決定制粉設(shè)備的型式。

5-14 什么是灰熔點(diǎn)？如何測(cè)定？

答：灰熔點(diǎn)即為灰的熔化特性。

關(guān)于灰熔點(diǎn)，目前都用試驗(yàn)方法來測(cè)定。我國(guó)及蘇聯(lián)常用的是角錐法， 即先將灰制成等邊三角形的錐體，其底邊長(zhǎng)為7mm，高度為 20mm，在半還 原氣氛下逐步加熱，根據(jù)灰錐的變形情況得到關(guān)于灰錐不同狀態(tài)的3個(gè)溫 度，即變形溫度DT 、軟化溫度 ST和流動(dòng)溫度FT。變形溫度DT 是指灰錐 頂點(diǎn)變圓或開始傾斜時(shí)的溫度；軟化溫度 ST 是指灰錐頂部彎至錐底或萎縮 成球形時(shí)的溫度；流動(dòng)溫度FT是指灰錐體呈液態(tài)，并能沿平面流動(dòng)時(shí)的溫 度。美國(guó)采用的角錐法也是在半還原性氣氛下進(jìn)行加熱，得出幾種灰分狀態(tài) 變化時(shí)的溫度，其中 DT 為變形溫度、 ST為軟化溫度（此時(shí)灰錐高度等于 灰錐底寬）、HT為半球形溫度（此時(shí)灰錐高度等于 1/2 灰錐底寬）、 FT為 熔化溫度。

5-15 煤的焦炭特性是什么？

答：煤中揮發(fā)分析出后，所余的殘留物便是焦炭，焦炭特性隨煤種不同 而變化。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，焦炭特性分為以下8類：

(1）粉狀。焦炭全部為粉狀，無互相黏著的顆粒。

(2）黏著。用手指輕碰即成粉末，或基本上是粉狀。

(3）弱黏結(jié)。用手指輕壓即碎成小塊。

(4）不熔融黏結(jié)。用手指重壓才裂成小塊，焦炭上表面無光澤，下表面 有銀白光澤。

(5）不膨脹熔融黏結(jié)。焦炭為扁平的餅狀，炭粒界線不清，表面有明顯 銀白色金屬光澤，下表面尤為明顯。

(6）微膨脹熔融黏結(jié)。手指壓不碎，焦炭上下表面均有銀白色金屬光 澤，在表面上有較小的膨脹泡。

(7）膨脹熔融黏結(jié)。焦炭上下表面均有銀白色金屬光澤、且明顯膨脹， 但膨脹高度不超過15mm。

(8）強(qiáng)膨脹熔融黏結(jié)。焦炭上下表面均有銀白色金屬光澤，焦炭膨脹高 度超過15mm。

 

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