第四章 燃料及其燃燒

1、第四章第四章 燃料及其燃燒燃料及其燃燒 1、燃料燃燒產(chǎn)生，由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，資源 豐富，價(jià)格較低。 2、掌握燃料燃燒計(jì)算的方法，合理地選用燃、掌握燃料燃燒計(jì)算的方法，合理地選用燃 料燃燒設(shè)備及組織燃料燃燒過程料燃燒設(shè)備及組織燃料燃燒過程 1、了解各類燃料的熱工性質(zhì)、燃燒過程及燃、了解各類燃料的熱工性質(zhì)、燃燒過程及燃 燒設(shè)備的特點(diǎn)。燒設(shè)備的特點(diǎn)。 本章的要求本章的要求： 2、以電為熱源，電能轉(zhuǎn)化為熱能，熱利用率 高，成本高。 熱能的來源熱能的來源： 第一節(jié)第一節(jié) 燃料的種類和組成燃料的種類和組成 一、燃料的種類一、燃料的種類 1、固體燃料、固體燃料：泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤泥煤、褐煤、煙煤、無

2、煙煤。 無煙煤是炭化時(shí)間最長(zhǎng)的一種，無機(jī)材料行業(yè)中主 要以煙煤、無煙煙煤、無煙煤煤為主。 裂化重油 減壓重油 常壓重油 重油、液體燃料2 石油在常壓下蒸餾可分別提 煉出汽油、煤油、柴油等高 質(zhì)量的燃料，剩下的殘?jiān)鼮?直餾重油直餾重油（常壓重油） 直餾重油進(jìn)行減壓蒸餾，其 殘?jiān)鼮闇p壓渣油減壓渣油。 將直餾重油進(jìn)行裂化， 可得裂化煤氣和裂化汽 油，其殘?jiān)鼮榱鸦土鸦?城市煤氣 混合發(fā)生爐煤氣 水煤氣 高爐煤氣 焦?fàn)t煤氣 石油氣 人造煤氣 天然氣 、氣體燃料3 從近油田或煤田的地層中逸 出，是一種很好的燃料。 是煉制石油時(shí)的副產(chǎn) 品，為便于輸送，加 壓使成液體，叫液化 石油氣。 煤在煉焦?fàn)t中煉

3、 焦時(shí)的副產(chǎn)品 高爐煉鐵時(shí)的 副產(chǎn)品 水蒸氣與熾熱的焦 炭或無煙煤在煤氣 發(fā)生爐中反應(yīng)而產(chǎn) 生的煤氣。 空氣和少量水蒸 氣與煤或焦炭在 煤氣發(fā)生爐中反 應(yīng)而產(chǎn)生的煤氣 常用煙煤干餾或石 油裂化等方法制取 二、燃料的組成及其換算二、燃料的組成及其換算 （一）固體、液體燃料一）固體、液體燃料 1、元素分析法、元素分析法 2、工業(yè)分析法、工業(yè)分析法 3、煤的基準(zhǔn)、煤的基準(zhǔn)： 應(yīng)用基應(yīng)用基：指實(shí)際使用的煤的組成，在各組成 的右上角以“y”表示。 Cy%+Hy%+Oy%+Ny%+Sy%+Ay%+Wy%=100% 用元素表示燃料的組成。 通常包括C、H、O、N、 S五種元素及部分礦物質(zhì) 灰分A和水分W。

4、組成由揮發(fā)分（V）、固 定炭（FC）、灰分（A） 及水分（W）表示 分析基分析基：指分析實(shí)驗(yàn)室里所用的風(fēng)干煤樣 的組成，以f表示。此時(shí)，經(jīng)過空氣（20C，相，相 對(duì)濕度對(duì)濕度70%）風(fēng)干的煤樣，煤中的水分已經(jīng)與 大氣達(dá)到平衡，故穩(wěn)定不變了。 Cf%+Hf%+Of%+Nf%+Sf%+Af%+Wf%=100% 將應(yīng)用基與分析基比較以下，可以看出煤的 水分已被分成兩部分： 空氣風(fēng)干狀態(tài)下殘留在煤中的水分稱為分 析基水分Wf或內(nèi)在水WyNZ。 在風(fēng)干過程中逸出的水分稱外在水Wywz。 應(yīng)用基水分為總水分，即內(nèi)在水與外在水之和。 ) 14( 100 100 y WZ fy WZ y NZ y WZ y

5、W WWWWW y WN fy NZ WWW100100 干燥基干燥基：指絕對(duì)干燥的煤的組成，以g表示。 Cg%+Hg%+Og%+Ng%+Sg%+Ag%=100% 可燃基可燃基：是指無水、無灰的煤的組成，以r表示。 Cr%+Hr%+Or%+Nr%+Sr%=100% 關(guān)系圖 4、不同基準(zhǔn)的組成換算、不同基準(zhǔn)的組成換算如表如表4-1 y f W W 100 100 y W100 100 )(100 100 yy AW f y W W 100 100 f W100 100 )(100 100 ff AW 100 100 y W 100 100 f W g A100 100 100 )(100 yy

6、AW 100 )(100 ff AW 100 100 g A 已 知 的 基 所 要 換 算 的 基 應(yīng)用基 分析基 干燥基 可燃基 應(yīng) 用 基 1 分 析 基 1 干 燥 基 1 可 燃 基 1 應(yīng)用：應(yīng)用：已知的基已知的基換算系數(shù)換算系數(shù)=所要換算的基。所要換算的基。 換算系數(shù)是由物料平衡關(guān)系計(jì)算得到的，例如換算系數(shù)是由物料平衡關(guān)系計(jì)算得到的，例如 已知Cf、Wy、Wf，求Cy 計(jì)算基準(zhǔn)：100燃料 應(yīng)用基燃料折算成分析基燃料時(shí)為（100-Wywz），用物料 平衡關(guān)系： 應(yīng)用基時(shí)含碳量應(yīng)用基時(shí)含碳量=分析基時(shí)的含碳量分析基時(shí)的含碳量， 故有100Cy=(100- Wywz)Cf 由式（4-

7、1）得： f fy y wz W WW W 100 100 代入上式得 f y f f fy f y wz fy W W C W WW C W CC 100 100 100 100 100100 100 100 或者 y f yf W W CC 100 100 例4-1 已知煤的可燃基組成（%）為： Cr Hr Or Nr Sr 80.2 6.1 11.6 1.4 0.7 又知 應(yīng)用基時(shí)的水分組成為Wy=3.5%,干燥基時(shí) 灰分組成為Ag=8.2% 求 應(yīng)用基時(shí)Cy的百分含量 解 由于三個(gè)基準(zhǔn)之間不能同時(shí)轉(zhuǎn)換，因此 先由先由Cr換算成換算成Cg（%） 由表4-1得 g g r C A C 10

8、0 100 6 .73 100 2 . 8100 2 .80C g 由表4-1得 71 100 6 . 3100 6 .73 100 100 y gy W CC 表4-2、4-3列舉了各種煤和燃料油的組成 （二）氣體燃料（二）氣體燃料 等及、不可燃成分： 及其它烴類、可燃成分： 組成 22222 42 2 1 SOONOHCO CHHCO 煤氣在不同溫度下所含的飽和水蒸氣量見表4-4。 干、濕煤氣換算關(guān)系： 100 100 2 22 s gs OH HH 第二節(jié)第二節(jié) 燃料的熱工性質(zhì)及選用原則燃料的熱工性質(zhì)及選用原則 一、發(fā)熱量（熱值一、發(fā)熱量（熱值） 1、概念：、概念：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或體積的燃料完

9、全燃燒，單位質(zhì)量或體積的燃料完全燃燒， 當(dāng)燃燒產(chǎn)物冷卻到燃燒前的溫度（當(dāng)燃燒產(chǎn)物冷卻到燃燒前的溫度（20C）時(shí)所）時(shí)所 放出的熱量稱為燃料的發(fā)熱量或熱值。放出的熱量稱為燃料的發(fā)熱量或熱值。 高位熱值（高位熱值（QGW）：）： 指燃燒產(chǎn)物中的H2O已 冷凝為0C的液態(tài)水。 低位熱值（低位熱值（QDW）:指燃燒產(chǎn)物中的H2O成20C 水蒸氣狀態(tài)。 QGW與QDW兩者相差的數(shù)值為單位燃料燃燒所生 成的水由0C變成20C的水所吸收的熱量。 固體、液體燃料固體、液體燃料 1燃料生成水量為（ ） 2 18 100100 yy HW 20C時(shí)1水蒸氣的熱含量約為2500kJ/ yy yy y DW y GW

10、 HW HW QQ925 2 18 100100 2500 不同基準(zhǔn)時(shí)，高位熱值的轉(zhuǎn)換參考表4-1，低 位熱值的轉(zhuǎn)換參考表4-6。 氣體燃料氣體燃料：式（4-7） nmDWGW HC n SHCHHQQ 2 21 .20 242 2、熱值的計(jì)算、熱值的計(jì)算 實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)測(cè)定：氧彈量熱計(jì)。 計(jì)算：計(jì)算： 固體、液體燃料 式（4-8） yyyyyy DW WSOHCQ25)(1091030339 氣體燃料 QDW=126CO+108H2+358CH4+590C2H4 +637C2H6+806C3H6+912C3H8+1187C4H10 +1460C5H12+232H2S (4-11) 標(biāo)準(zhǔn)燃料：標(biāo)

11、準(zhǔn)燃料：1標(biāo)準(zhǔn)燃料的低位熱值為29300kJ 即7000kcal. 二、其它熱工性質(zhì)二、其它熱工性質(zhì) （一）固體燃料（一）固體燃料 1、揮發(fā)分揮發(fā)分：在加熱過程中散失的氣體部分。揮 發(fā)分含量的高低影響到燃燒時(shí)火焰的長(zhǎng)度及著火溫 度，一般來說，揮發(fā)分含量高，火焰長(zhǎng)，著火溫度 低，易著火。 2、結(jié)渣性結(jié)渣性：煤灰的熔融程度。常采用三角錐法 測(cè)定。 4、可燃硫含量可燃硫含量 3、水分水分 1、粘度粘度：在測(cè)定溫度下油從恩格勒粘度計(jì)中流 出200ml所需時(shí)間（秒）與20C蒸餾水流出200ml 所需時(shí)間（約52秒）的比值。圖4-2。 2、閃點(diǎn)閃點(diǎn)： 概念：概念：油類加熱到一定溫度，表面揮發(fā)出油類加熱到一

12、定溫度，表面揮發(fā)出 油蒸汽至空氣中，當(dāng)火焰接近時(shí)會(huì)閃現(xiàn)短暫的油蒸汽至空氣中，當(dāng)火焰接近時(shí)會(huì)閃現(xiàn)短暫的 藍(lán)色亮光，這時(shí)油的溫度叫閃點(diǎn)。藍(lán)色亮光，這時(shí)油的溫度叫閃點(diǎn)。 使用使用：使用閃點(diǎn)低的油類應(yīng)特別注意預(yù)熱 溫度不易過高，以確保安全。原油的閃點(diǎn)一般在 40-60C，重油的閃點(diǎn)一般為80-300C。 （二）液體燃料（二）液體燃料 測(cè)定方法測(cè)定方法： 開口法 閉口法 3、凝固點(diǎn)、凝固點(diǎn)：油類完全失去流動(dòng)性時(shí)的最高溫度。 重油的凝固點(diǎn)一般為30-40C，原油的凝固點(diǎn)在 30C以下。為了安全，原油的卸油溫度一般比凝固 點(diǎn)高10C左右。 4、水分、水分:油中含水量在2%以下。 5、機(jī)械雜質(zhì)、機(jī)械雜質(zhì) （三）氣體燃料（三）氣體燃料 1、煤氣的分子量及密度、煤氣的分子量及密度： 平均分子量：M=0.01XiMi,煤氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的 密度（/Bm3）0= 4 .22 M 2、煤氣的平均比熱：