硅酸鹽熱工基礎(chǔ)---3.1(國)燃料性質(zhì)

1、1 3.1燃料的性質(zhì) 3.2燃料燃燒計(jì)算 3.3燃燒過程的基本理論 3.4固體燃料燃燒技術(shù) 3 燃料及燃燒技術(shù)燃料及燃燒技術(shù) 2 3.1燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì) 3.1.1燃料的分類和組成燃料的分類和組成 3.1.1.1燃料的分類燃料的分類 凡在物理、化學(xué)反應(yīng)中能放出大量熱量并凡在物理、化學(xué)反應(yīng)中能放出大量熱量并 能夠有效地利用于工業(yè)和其它方面的能夠有效地利用于工業(yè)和其它方面的物質(zhì) 燃料燃料 固體燃料固體燃料 液體燃料液體燃料 氣體燃料氣體燃料 燃料燃料 分類分類 按照形態(tài)分類按照形態(tài)分類 按來源分按來源分 天然燃料天然燃料 人工燃料人工燃料 3 3.1.1.2燃料的組成及表示方法燃料的組成及表示

2、方法 1固體和液體燃料的組成固體和液體燃料的組成 （1）元素分析法元素分析法 C molkJCOOC/8 .408 22 固、液燃料的主要熱能來源 煤中含量：煤中含量：5399 重油中含量：重油中含量：86% 碳以有機(jī)化合物形式存在碳以有機(jī)化合物形式存在 受熱分解后燃燒受熱分解后燃燒 自由氫：自由氫：與碳和硫的化合物與碳和硫的化合物可燃可燃 化合氫：與氧相結(jié)合，不能燃燒化合氫：與氧相結(jié)合，不能燃燒 H 固體燃料：固體燃料： 45%5% 液體燃料：液體燃料： 14% % 4 O、 N 氧和氮不能燃燒氧和氮不能燃燒 降低了燃料的燃燒能力降低了燃料的燃燒能力 固液體燃料中固液體燃料中 含含1 13

3、3或更少或更少 煤：煤：4 435%35% 重油：重油：1 14%4% M 水不能燃燒，且升溫吸熱，水不能燃燒，且升溫吸熱， 降低燃料的品質(zhì)。降低燃料的品質(zhì)。 少量水對燃料著火、燃燒、少量水對燃料著火、燃燒、 傳熱等方面有益?zhèn)鳠岬确矫嬗幸妗?S 金屬硫化物金屬硫化物可燃可燃 有機(jī)硫化物有機(jī)硫化物可燃可燃 無機(jī)硫酸鹽無機(jī)硫酸鹽不可燃不可燃 燃燒產(chǎn)物對燃燒產(chǎn)物對 設(shè)備及環(huán)境有害設(shè)備及環(huán)境有害 固體燃料：固體燃料：2%2020， 液體燃料：一般液體燃料：一般0.30.3 6 (2) 工業(yè)分析法工業(yè)分析法 VFCMA 燃料燃料=+ + 揮發(fā)分（揮發(fā)分（V）、）、固定碳（固定碳（FC）、）、 水分（水分

4、（M）、）、 灰分（灰分（A） 分析項(xiàng)目分析項(xiàng)目 燃料中的碳?xì)浠衔锶剂现械奶細(xì)浠衔?V ，燃料著火溫度燃料著火溫度低，低， 燃燒速度快燃燒速度快 ，燃燒火焰長，燃燒火焰長 FC ，燃料發(fā)熱量高燃料發(fā)熱量高 7 空氣干燥基空氣干燥基: :是指分析實(shí)驗(yàn)室里所用的空氣干燥煤樣是指分析實(shí)驗(yàn)室里所用的空氣干燥煤樣 的組成，角標(biāo)的組成，角標(biāo)“ad”ad”表示表示 。 2固體和液體燃料組成的表示方法固體和液體燃料組成的表示方法 收到基收到基: :實(shí)際使用的燃料的組成，用下角標(biāo)實(shí)際使用的燃料的組成，用下角標(biāo)“ar”ar”表示表示。 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100 Cad+H

5、ad+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100 燃料中水燃料中水 內(nèi)在水（內(nèi)在水（Mad）:空氣干狀態(tài)下殘留在煤中的水分空氣干狀態(tài)下殘留在煤中的水分 外在水（外在水（Mar,f）:空氣干燥過程中逸出的水分空氣干燥過程中逸出的水分 100 100 . ad adfarar M MMM 8 干燥基干燥基：絕對干燥的煤的組成，絕對干燥的煤的組成， 用下角標(biāo)用下角標(biāo)“d”d”表示。表示。 干燥無灰基干燥無灰基：無水無灰煤的組成，用下角標(biāo)無水無灰煤的組成，用下角標(biāo)“daf”daf”表示。表示。 不受燃料在開采、 運(yùn)輸和貯存過程中 水分變動(dòng)的影響。 不受燃料在開采、運(yùn)輸、 冼煤和貯存過程中水分、 灰

6、分變動(dòng)的影響。 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad+Md=100 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100 9 燃料組成的換算系數(shù)燃料組成的換算系數(shù) 已知“基” 所換算的“基” 收到基分析基干燥基 干燥 無灰基 收到基 分析基 干燥基 干燥 無灰基 ad ar M M 100 100 100 100arM 100 )(100ararAM ar ad M M 100 100 arM100 100 )(100 100 ararAM adM100 100 )(100 100 adadAM 100 100adM 100 )(100adadAM 100 100dA dA100 100 1

7、 1 1 1 10 【例】【例】已知煤的干燥無灰基組成（）為： Cdaf Hdaf Odaf Ndaf Sdaf 80.2 6.1 11.6 1.4 0.7 收到基時(shí)水分Mar=3.5，干燥基時(shí)灰分Ad=8.2 求：收到基時(shí)Car的百分含量。 【解】【解】由于三個(gè)基準(zhǔn)不能同時(shí)轉(zhuǎn)換，因此分兩步進(jìn)行計(jì)算： （1）先由Cdaf換算成Cd（%） (%)6 .73 2 .80 10 2 . 8100 100 100 )100(100 daf d d dafdd C A C CAC （2）再由Cd換算成Car（%） 0 .71 6 .73 100 5 . 3100 100 100 )100(100 Cd

8、Mar Car CMC darar 11 3氣體燃料的組成及表示方法氣體燃料的組成及表示方法 濕成分濕成分 （用上角標(biāo)（用上角標(biāo)“v”v”表示）表示） 干成分干成分 （用上角標(biāo)（用上角標(biāo)“d”d”表示）表示） 不可燃成分不可燃成分 N2、CO2、SO2和和H2O等等 換 算 可燃成分可燃成分 H2、CO、CH4、CmHn和和H2S等等 組成組成 COv+H2v+CH4v+CmHnv+H2Sv+CO2v +N2v+O2v+H2Ov=100 COd+H2d+CH4d+CmHnd+H2Sd +CO2d+N2d+O2d=100 100 1002 v dv OH XX 組成表示組成表示 12 3.1.2

9、 燃料的熱工性質(zhì)燃料的熱工性質(zhì) 3.1.2.1 發(fā)熱量發(fā)熱量 1 燃料發(fā)熱量的基本概念燃料發(fā)熱量的基本概念 燃料的發(fā)熱量（熱值燃料的發(fā)熱量（熱值）：）：單位質(zhì)量或體積的燃料完全燃單位質(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時(shí)所放出的熱量稱燒，當(dāng)燃燒產(chǎn)物冷卻到燃燒前的溫度時(shí)所放出的熱量稱 為為，單位為單位為kJ/kgkJ/kg（kJ/NmkJ/Nm3 3）。）。 高位發(fā)熱量高位發(fā)熱量Qgr 產(chǎn)物中水蒸氣全部凝結(jié)為水產(chǎn)物中水蒸氣全部凝結(jié)為水 低位發(fā)熱量低位發(fā)熱量(Qnet) 產(chǎn)物中的水以產(chǎn)物中的水以20蒸氣存在蒸氣存在 Qnet，ar=Qgr，ar-225 Har-25 Mar 發(fā)

10、熱量發(fā)熱量 13 2 2燃料發(fā)熱量的計(jì)算燃料發(fā)熱量的計(jì)算 （1）固體和液體燃料發(fā)熱量的計(jì)算固體和液體燃料發(fā)熱量的計(jì)算 根據(jù)元素分析計(jì)算根據(jù)元素分析計(jì)算 Qnet，ar=339Car+1030Har-109（Oar-Sar）-25Mar 根據(jù)工業(yè)分析計(jì)算根據(jù)工業(yè)分析計(jì)算 無煙煤（無煙煤（Vdaf1010 ）；）； Qnet，ad=K0-360Mad-385Aad-100Vad K據(jù)Vdaf= aVdaf-bAd 查表 煙煤（煙煤（Vdaf1010）； Qnet，ad=100K1-（K1+25.12）（Mad+ Aad）-12.56 Vad 據(jù)Vdaf及焦渣特性 查出 14 （2）氣體燃料發(fā)熱量的

11、計(jì)算氣體燃料發(fā)熱量的計(jì)算 Qnet=126CO+108H2+358CH4+590C2H4+637C2H6+806C3H6 +912C3H8+1187C4H10+1460C5H12+232H2S 標(biāo)準(zhǔn)煤標(biāo)準(zhǔn)煤：Qnet，ar=29300kJ/kg 標(biāo)準(zhǔn)油標(biāo)準(zhǔn)油：Qnet=41820kJ/kg 標(biāo)準(zhǔn)氣：標(biāo)準(zhǔn)氣：Qnet=41820kJ/kJ 3 標(biāo)準(zhǔn)燃料標(biāo)準(zhǔn)燃料 便于產(chǎn)品的燃料消 耗的比較 標(biāo)準(zhǔn)燃料發(fā)熱量 某燃料發(fā)熱量 某燃料量標(biāo)準(zhǔn)燃料量 換算：換算： 15 【例】【例】某廠使用煤的工業(yè)分析為： Mad Mar Aad Vad 2.71 10.05 23.20 26.41 焦渣特征為5，這種煤折算

12、為標(biāo)準(zhǔn)煤是多少？ 【解】【解】計(jì)算計(jì)算 Vdaf (%)65.35 20.2371. 2100 100 41.26 100 100 adad addaf AM VV 查表得查表得K1=339，代入公式：代入公式： )/(24130 41.2656.12)20.2371. 2)(12.25339(339100 56.12)(12.25(100 11 KgKJ VAMKKQ adadadnet 16 22000 5 .1025 71. 2100 5 .10100 )71. 22524130( 25 100 100 )25( , ar ad ar adadnetarnet M M M MQQ 換算為

13、收到基低位熱值：換算為收到基低位熱值： KJ/Kg 1 1t t煤折算成標(biāo)準(zhǔn)煤為：煤折算成標(biāo)準(zhǔn)煤為： )(752 293000 222000 1000kg標(biāo)準(zhǔn)煤 17 1 1固體燃料的熱工性質(zhì)固體燃料的熱工性質(zhì) （）（）揮發(fā)分揮發(fā)分 煤 種褐 煤煙 煤無 煙 煤 Vdaf（） 3737104610 （2 2）結(jié)渣性：結(jié)渣性：與煤中灰分組成有關(guān)。 3.1.2.2燃料的其他熱工性質(zhì)燃料的其他熱工性質(zhì) 主要由煤的礦物結(jié)晶水、揮發(fā)性成分和熱分解產(chǎn)物等構(gòu)成， 如部分碳?xì)浠衔?、碳氧化合物、氫氣和焦油蒸氣?含量一般為：含量一般為： 18 （3 3）水分：水分：煤中應(yīng)存在少量水分（8 ），但不宜太高 （4

14、 4）可燃硫：可燃硫：一般要求硫含量小于1 （3 3）凝固點(diǎn)：凝固點(diǎn)：一般隨蠟及水的含量的增加而提高我國生 產(chǎn)的重油的凝固點(diǎn)一般為3045。 2 2液體燃料的熱工性質(zhì)液體燃料的熱工性質(zhì) （1 1）粘度：粘度：影響重油的裝卸、存貯、過濾、輸送及霧 化重油常用的粘度標(biāo)準(zhǔn)是以恩氏粘度（0E）來表示，我 國重油的牌號(hào)是以50時(shí)油的恩氏粘度來分類的。 （2 2）閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、著火點(diǎn)：閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、著火點(diǎn)：重油的重要性能指標(biāo)， 它們關(guān)系到用油的安全技術(shù)及燃燒條件。 19 （4 4）密度：密度： )20(1 20 t t （5）比熱）比熱： 密度 （t/m3）值（1/）密度（t/m3）值（1/） 0.930.9

15、399 0.940.9499 0.950.9599 0.960.9699 0.970.9799 0.000635 0.000615 0.000594 0.000574 0.000555 0.980.9899 0.990.9999 1.01.0099 1.011.0199 1.021.0299 0.000536 0.000518 0.000499 0.000482 0.000464 （6 6）水分：水分：降低燃料的發(fā)熱量，產(chǎn)生“汽塞”現(xiàn)象， 使燃燒火焰不穩(wěn)定要求油中含水量在2以下。 重油的體積膨脹系數(shù)值與密度的關(guān)系 tCt0025. 074. 1 （7 7）機(jī)械雜質(zhì)：機(jī)械雜質(zhì)：易磨損油泵及導(dǎo)致管

16、路或噴嘴堵塞 。 20 我國規(guī)定的重油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng)目 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 20號(hào)60號(hào)100號(hào)200號(hào) 250號(hào) 代號(hào)RZ-20RZ-60RZ-100RZ-200RZ-250 恩氏粘度（0E）80 5.011.015.0 恩氏粘度（0E） 100-5.5-9.525 閃點(diǎn)（開口）（） 1520253645 凝固點(diǎn)（） 80100120130- 灰分（） 0.30.30.30.3- 水分（） 1.01.52.02.0- 含硫量（） 1.01.52.03.0- 機(jī)械雜質(zhì)（） 1.52.02.52.5- 21 3 3氣體燃料的熱工性質(zhì)氣體燃料的熱工性質(zhì) （）（）煤氣的分子量和密度煤氣的分子量和密度 4 .22

17、 0 gas M 101325)273( )101325(273 0 t p 煤氣在t、p（Pa）時(shí)的密度（Kg/Nm3） （）（）煤氣的平均比熱：煤氣的平均比熱：c=0.01xici 煤氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度 （Kg/Nm3） 煤氣的分子量 Mgas=0.01xiMgas，I 22 3.1.2.3 燃料的選用原則燃料的選用原則 來源充足，保證供應(yīng)，能滿足生產(chǎn)需要。 1從我國燃料資源的實(shí)際出發(fā)，根據(jù)國家當(dāng)前 的能源政策選用燃料。應(yīng)堅(jiān)持就地取材和物盡其 用的原則，充分利用地方資源和工業(yè)廢料，并設(shè) 法采用低質(zhì)、劣質(zhì)燃料。 滿足工藝要求，確保產(chǎn)品質(zhì)量，并為機(jī)械化、 自動(dòng)化生產(chǎn)提供條件。 23 3.1.

18、3 硅酸鹽工業(yè)常用燃料硅酸鹽工業(yè)常用燃料 褐煤褐煤 性質(zhì)：性質(zhì)：剛開采出的褐煤的水分約為2040，風(fēng)干后為 123，Ad=0.550，發(fā)熱量約為130017000 kJ/kg。 用途：用途：制造煤氣 3.1.3.1硅酸鹽工業(yè)用固體燃料硅酸鹽工業(yè)用固體燃料 硅酸鹽工業(yè)硅酸鹽工業(yè) 對燃料要求對燃料要求 熱值高，滿足生產(chǎn)工藝對熱量,溫度的要求； 燃燒產(chǎn)物便于利用,對人體、設(shè)備、產(chǎn)品無害； 貯量豐富，便于開采，成本低； 便于貯存與運(yùn)輸； 燃燒過程容易控制。 24 2煙煤煙煤 性質(zhì)：性質(zhì)：揮發(fā)物1045，固定碳3575，灰分730； 水分318；發(fā)熱量2100029000 k/kg； 著火溫度400500 。 用途：用途：適合于水泥回轉(zhuǎn)窯作燃料。 無煙煤無煙煤 性質(zhì)：性質(zhì)：含固定碳高，可達(dá)90以上；揮發(fā)分少，一般小于10； 水分和灰分一般也較低；發(fā)熱量一般為2500029000 kJ/kg； 著火溫度較高（一