吉大燃燒學(xué)燃料概論

第2章燃料概論

Fuels學(xué)習(xí)目的：掌握燃料的組成和特性掌握燃料分析方法

2.1燃料的分類與形成2.2燃料的化學(xué)組成和特性2.3固體燃料2.4液體燃料2.5氣體燃料32.1燃料的分類與形成類別天然燃料人工燃料固體燃料木柴，泥煤，煙煤，無煙煤，石煤，油頁巖等木炭，焦炭，泥煤磚，煤矸石，甘蔗渣，可燃垃圾等液體燃料石油汽油，煤油，柴油，瀝青，焦油氣體燃料天然氣，煤層氣高爐煤氣，發(fā)生爐煤氣，焦?fàn)t煤氣，液化石油氣以固體燃料煤為例，經(jīng)歷三個(gè)作用階段：植物質(zhì)堆積階段菌解作用階段在隔絕空氣下，細(xì)菌作用緩慢分解腐爛過程：

碳化作用階段泥煤形成后，若所在地質(zhì)變化（如地殼下沉等），在地?zé)帷毫ψ饔孟陆徊阶冑|(zhì)、壓實(shí)→→褐煤。天然燃料的形成過程一部分分解→腐植酸；一部分分解→ ＣＯ２，ＣＯ，Ｏ２等氣體逸出。一部分木質(zhì)素、纖維素等未分解，保留原有形態(tài)（根、莖、皮）殘留體氫氧相對↓炭素含量相對↑完成煤形成第一階段→泥煤（最年輕）埋藏越深時(shí)間越久壓力越大碳化程度越深泥煤褐煤煙煤無煙煤各煤種組分變化表

思考題：為什么煙煤Qnet,daf最大？2.2燃料的化學(xué)組成和特性固體及液體燃料是一種復(fù)雜的混合物，包括：有機(jī)可燃物、無機(jī)不可燃礦物質(zhì)（雜質(zhì)即灰分）、水分………

氣體燃料：可燃?xì)怏w：如CO，H2，CH4，CnHm，H2S…..、不可燃?xì)怏w：如CO2，N2，O2

還有：水蒸汽，焦油蒸氣及粉塵可燃質(zhì)是各種復(fù)雜的高分子有機(jī)化合物的混合物。所以，一般工程計(jì)算認(rèn)為：燃料是由這些元素組成的機(jī)械混合物。而不考慮這些元素所構(gòu)成的各有機(jī)化合物的單獨(dú)性質(zhì)?？扇加袡C(jī)化合物C,H,O,N,S等化學(xué)元素不可燃元素：A,W燃料的成分表示方法成分分析工業(yè)分析（適用于固體燃料）ProximateAnalysis灰分(Ash--A)水分(Moisture--M)揮發(fā)份(Volatile--V)固定碳(FixedCarbon--FC)元素分析（適用于固體、液體燃料）UltimateAnalysis碳(Carbon--C)氫(Hydrogen--H)氧(Oxygen--O)氮(Nitrogen--N)硫(Sulfur--S)2.2.1元素分析組成1.碳CC+O2→CO2+32795KJ/kg一般占燃料成分50%～70%燃料的發(fā)熱量高低主要由含碳量C決定。液體燃料含C量，約85%～88%C的燃點(diǎn)高，固體燃料的C↑，燃燒愈加困難。2.2.1元素分析組成2.氫H發(fā)熱量大，非常有利于燃燒的可燃元素。低位發(fā)熱量約120924KJ/kg,是C的3.7倍。含H↑易著火↑易燃燒↑固體燃料約3%～5%液體燃料約11%～14%液體燃料C、H兩元素總含量占可燃元素約96%～99.5%,故發(fā)熱量相當(dāng)高，一般低位發(fā)熱量約39780～43960KJ/kg缺點(diǎn)：含H多，易生成碳黑含H多的固體燃料儲存時(shí)易風(fēng)化3.硫S最有害的可燃元素發(fā)熱量約9010KJ/kg,約為C的1/3燃燒后——SO2,SO3氣體我國煤含硫量0.5%，石油含硫量大都<1%硫在燃料中以化合物形式存在：可燃硫（硫化鐵硫、有機(jī)硫）、不可燃硫（硫酸鹽硫，成為灰分）2.2.1元素分析組成危害：與水蒸氣結(jié)合—硫酸及亞硫酸，腐蝕受熱面，灰堵氣體排入大氣—造成污染，危及人，動(dòng)植物，酸雨2.2.1元素分析組成4.氧O,氮N兩者都不能燃燒，屬于雜質(zhì)，無好處，相對降低C,H含量，使發(fā)熱量降低。O反應(yīng)能力強(qiáng)，與C、H結(jié)合，使燃燒量降低，不利因素。N不能燃燒，亦不助燃，不參加反應(yīng)進(jìn)入煙氣高溫下O和N——NOx

環(huán)境污染固體燃料，液體燃料——含量小某些氣體燃料，比例較大5.水分M氣體燃料中含量少液體燃料—石油少，規(guī)定M含量<2%，煉制運(yùn)輸存在M會變化固體燃料煤，M含量高，變動(dòng)大（2%—60%）2.2.1元素分析組成↓可燃元素含量——↓Q燃燒困難排煙損失大不可燃成分有害雜質(zhì)Minh內(nèi)水分（固有水分），吸附或凝集在煤炭內(nèi)部毛細(xì)孔中的水分和結(jié)晶水Mf外水分開采、運(yùn)、存、洗過程中煤炭表面留存水分，（可自然風(fēng)干）排煙損失大Mt6.灰分A固體燃料中含量，煤種相差大，含量5%-45%，油頁巖可達(dá)70%

液體燃料，氣體燃料A少對于燃煤爐，還需注意灰分熔點(diǎn)。灰熔點(diǎn)過低，灰易在爐排上結(jié)塊，影響通風(fēng)，清灰困難。一般要求灰熔點(diǎn)軟化溫度t2>1200oC。

2.2.1元素分析組成降低發(fā)熱量影響著火燃燒受熱面磨損，灰堵影響傳熱，污染環(huán)境不可燃成分，有害礦物雜質(zhì)162.2.2元素分析的成分基準(zhǔn)及換算收到基

ar空氣干燥基

ad灰分干燥基d干燥無灰基daf固定炭水分揮發(fā)分揮發(fā)部分焦炭A（包括硫酸鹽硫SS）CHONSMfMinhC172.2.2元素分析的成分基準(zhǔn)及換算收到基

ar空氣干燥基

ad灰分干燥基d干燥無灰基daf固定炭水分揮發(fā)分揮發(fā)部分焦炭A（包括硫酸鹽硫SS）CHONSMfMinhC182.2.2元素分析的成分基準(zhǔn)及換算收到基

ar空氣干燥基

ad灰分干燥基d干燥無灰基daf固定炭水分揮發(fā)分揮發(fā)部分焦炭A（包括硫酸鹽硫SS）CHONSMfMinhC192.2.2元素分析的成分基準(zhǔn)及換算收到基

ar空氣干燥基

ad灰分干燥基d干燥無灰基daf固定炭水分揮發(fā)分揮發(fā)部分焦炭A（包括硫酸鹽硫SS）CHONSMfMinhC燃料特性←干燥無灰基組成（穩(wěn)定）灰分←干燥基組成煤質(zhì)資料←空氣干燥基組成燃燒計(jì)算（含水分）←收到基組成因此有必要對它們進(jìn)行相互間的換算，這需要求各基之間的換算系數(shù)。換算系數(shù)求法很簡單，只需將兩種基準(zhǔn)進(jìn)行比較即可。原則：絕對量不變。例題已知干燥基組成求收到基

首先將收到基組成式寫成：然后將寫出干燥基成公式見P2223各類煤的元素組成（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）

我國煤的技術(shù)型分類法（GB5751-86）是采用表征煤的煤化程度的主要參數(shù)，即干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf作為分類指標(biāo)，將煤分為三大類，褐煤、煙煤和無煙煤。凡Vdaf≤9%的煤為無煙煤，Vdaf=9~40%的煤為煙煤，Vdaf

≥40%的煤為褐煤。Vdaf=9~19%的煤習(xí)慣上也稱為貧煤。

煤的類別CdafHdafOdafNdaf褐煤60～774.5～6.615～301.0～2.5煙煤73～934.0～6.82～150.7～2.2無煙煤89～980.8～4.01～30.3～1.5240號輕柴油油質(zhì)資料

重油油質(zhì)資料

名稱Mar(%)Aar(%)Car(%)Har(%)Oar(%)Nar(%)Sar(%)0號輕柴油0.000.0185.5513.490.660.040.2542900注：表中成分為質(zhì)量分?jǐn)?shù)名稱Mar(%)Aar(%)Car(%)Har(%)Oar(%)Sar(%)Nar(%)粘度200號重油20.02683.97612.230.56810.2418600.92~1.01100時(shí)130361.015.5~9.5100號重油1.050.0582.512.51.911.50.49406000.92~1.0180時(shí)1202515.5注：表中成分均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.2.3煤的工業(yè)分析煤的元素分析工作量大、復(fù)雜，工程應(yīng)用多用工業(yè)分析成分。內(nèi)容是測定水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳的百分含量方法：干餾，即把煤在隔離空氣的情況下加熱把煤加熱到110-150oC，使水分蒸發(fā)，測出水分含量在隔絕空氣下加熱到900oC，測出揮發(fā)分含量然后通入空氣使焦塊全部燃燒，測出灰分和固定碳含量首先全水分蒸發(fā)M接著逸出的全部氣體稱為揮發(fā)分V礦物結(jié)晶水、揮發(fā)性成分、熱分解產(chǎn)物比如有CO2、CO、H2、CH4、CmHn、N2、熱解水蒸汽、礦物結(jié)晶水蒸汽然后形成的固體殘留物為焦塊固定碳FC＝100－（M＋V＋A）灰分最后通入空氣燃燒剩下的是灰分A提問1、如何保證干餾過程煤與空氣隔絕2、水分M、揮發(fā)分V、固定碳FC、灰分A的百分含量是如何怎樣測定的？隔絕空氣是為了避免氧化，最常用的方法是通入氮?dú)釳：在110-150oC加熱前后測量煤樣質(zhì)量，減少量即為水分量。除以煤初始質(zhì)量即得水分百分含量V：在900oC干餾前后測量干燥煤樣質(zhì)量，減少量即為揮發(fā)分質(zhì)量。除以煤初始質(zhì)量即得揮發(fā)分百分含量FC：測量燃燒前后焦塊質(zhì)量，減少量即為固定碳質(zhì)量，除以煤初始質(zhì)量即得固定碳百分含量A：燃燒后剩下的即為灰分，測量其質(zhì)量，除以煤初始質(zhì)量即得灰分的百分含量。提問工業(yè)分析得到的碳含量與元素分析的碳含量是否相同？為什么？不相同。工業(yè)分析過程中，一部分碳以氣態(tài)碳?xì)浠衔锏男问綋]發(fā)，形成揮發(fā)分，因此工業(yè)分析得到的固定碳含量小于元素分析的碳含量工業(yè)分析作用確定煤的具體屬類有利于確定煤的用途和制定工藝制度揮發(fā)分高的煤，干餾時(shí)可以得到較多的煤氣和焦油，燃燒時(shí)火焰較長固定碳多的煤，干餾時(shí)焦炭的收得率高不同煤質(zhì)揮發(fā)分含量和析出溫度煤質(zhì)揮發(fā)分含量開始析出溫度無煙煤1.5~9380~400貧煤9~19~390煙煤(中高揮發(fā)分)≥20~190褐煤40~60130~170泥煤~70100~110實(shí)際工業(yè)分析數(shù)據(jù)試樣名稱水分揮發(fā)分灰分VdAd煤樣重平煤二礦0.8029.5720.0729.8120.230.3606淮南煤樣1.0819.6126.6719.8226.960.3552鄭州嵩楓2.1011.758.6012.008.780.4642各欄的含義？固定碳含量？如何換算為其他成分？初步判斷煤樣1、水分、揮發(fā)分、灰分是各煤樣的工業(yè)分析值；Vd是干燥基揮發(fā)分；Ad是干燥基灰分2、固定碳含量：100-M-V-A3、煤樣種類的判斷依據(jù)：主要是干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf固定碳含量：FC=100-M-V-A=100-0.8-29.57-20.07=49.56固定碳的成分換算FCd=FC*100/(100-Mar)=49.56/(1-0.8%)=49.96FCdaf=FCd/(1-Ad%)=49.96/(1-20.23%)=62.63干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf=Vd/(1-Ad%)=29.81/(1-20.23%)=37.37試樣名稱固定碳FCdVdaf初步判斷煤種平煤二礦49.5649.9637.37煙煤或褐煤淮南煤樣52.6453.2227.14煙煤鄭州嵩楓77.5579.2213.15煙煤灰分煤中所含的礦物質(zhì)(碳酸鹽、粘土礦物質(zhì)及微量稀土元素)在燃燒過程中經(jīng)過高溫分解和氧化作用后生成的一些固體殘留物SiO240～60％Al2O315～35%Fe2O35～25%CaO1～15%MgO0.5～8%Na2O+K2O1～4%灰熔點(diǎn)角錐法DT變形溫度T1ST軟化溫度T2FT流動(dòng)溫度T3組成氣氛在氧化氣氛下的灰熔點(diǎn)比在還原氣氛下高40～170℃燃煤裝置爐膛出口煙氣溫度應(yīng)低于T2150℃2.2.4體積百分含量組成氣體燃料，是由一些具有獨(dú)立化學(xué)特性單一氣體混合而成，知道各單一氣體含量→組成性質(zhì)它的化學(xué)組成可用各種單一氣體體積百分?jǐn)?shù)表示當(dāng)t↑→飽和水蒸氣量↑→濕成分↑為排除這一影響:一般技術(shù)資料←干成分表示而燃燒計(jì)算←濕成分表示2.2.4干濕成分組分的換算設(shè)100m3濕氣體中含有H2Osm3水分100-H2Osm3

干氣體（相對量變，絕對量不變）飽水蒸氣含量表→含濕量h（g/m3干氣體）即查出對應(yīng)下1m3干氣體所吸收的水蒸氣重量，然后換算成水蒸汽體積(重量→體積)：42序號燃?xì)夥N類成分體積分?jǐn)?shù)（%）H2COCH4C3H6C3H8C4H10N2O2CO2H2S1天然氣--98.0CmHn

0.30.31.0---0.42油田伴生氣-[C2H6]80.1CmHn

3.82.30.6-3.4-[7.4]2.43煉焦煤氣59.28.623.42.0--3.61.22.0-4混合煤氣48.020.013.01.7--12.00.84.5-5高爐煤氣1.823.50.3---56.9-17.5-6礦井氣-52.4---36.07.04.6-7高壓氣化氣59.324.814.0--0.20.8-共0.98液化石油氣-C4H8

1.510.04.526.2-54.09液化石油氣----50.050.0----常用代表性燃?xì)獬煞旨疤匦再Y料（1）43序號燃?xì)夥N類摩爾質(zhì)量

氣體常數(shù)

標(biāo)況下密度

相對密度

標(biāo)態(tài)下質(zhì)量定壓比熱容

絕熱指數(shù)

1天然氣16.654499.50.74350.57501.5571.30822油田伴生氣21.73382.60.97090.75031.7391.28703煉焦煤氣10.496792.50.46860.36241.3881.35704混合煤氣14.997554.40.67000.51781.3671.38405高爐煤氣30.464269.91.35511.04801.3561.38706礦井氣22.780365.21.01700.78601.4431.35107高壓氣化氣11.124747.80.49660.38401.3401.39008液化石油氣56.610147.02.52701.95503.5131.15009液化石油氣52.651158.02.35001.81803.3301.1520常用代表性燃?xì)獬煞旨疤匦再Y料（2）44序號燃?xì)夥N類標(biāo)態(tài)下高位熱值

標(biāo)態(tài)下低位熱值

實(shí)用華白數(shù)

動(dòng)力粘度

運(yùn)動(dòng)粘度

爆炸極限上限/下限

標(biāo)態(tài)下理論空氣量

理論煙氣量

干煙氣最大CO2體積分?jǐn)?shù)

理論燃燒溫度

火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

1天然氣40337365334221810.3313.9215.0/5.09.6410.64/8.6511.8019700.3802油田伴生氣4799943572443089.329.6214.2/4.411.4012.53/10.3012.7019730.3743煉焦煤氣19788175892566511.6024.7635.6/4.54.214.88/3.7610.6019980.8414混合煤氣15378138361692912.1518.2942.6/6.13.183.85/3.0613.9019860.8425高爐煤氣33113265280515.7911.6876.4/46.60.631.50/1.4828.801580-6礦井氣20829187681861413.5613.3919.84/7.374.665.66/4.6112.3519960.2477高壓氣化氣16381147972101713.3426.9346.6/5.43.363.87/3.0013.2020000.9408液化石油氣123477114875723147.032.789.7/1.728.2830.67/26.5814.6020500.4359液化石油氣117308108199706427.143.049.0/1.927.3729.62/25.1213.9020200.397常用代表性燃?xì)獬煞旨疤匦再Y料（3）例1：煤的元素組成經(jīng)常按下方式給出，西陽泉無煙煤，試計(jì)算該煤的收到基組成（燃燒計(jì)算用）作業(yè)1一臺SHL10-1.3/350型鍋爐（雙鍋橫置，鏈條爐排）所用煙煤的組成為：試計(jì)算該煤干燥無灰基組成。2.2.5燃料的熱值

Calorificvalueoffuel1.概念熱值（又稱為發(fā)熱量,Q）Q只取決于燃料內(nèi)部化學(xué)組成，不取決于外部燃燒條件。煤的發(fā)熱量是煤質(zhì)的重要指標(biāo)，是計(jì)算熱平衡、耗煤量、熱效率等的依據(jù)2.2.5燃料的熱值定義：固體、液體燃料每千克燃料完全燃燒所釋放的熱量，單位是kJ/kg；氣體燃料發(fā)熱量定義為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（273K，0.1013MPa）下每立方米氣體燃料完全燃燒所釋放的熱量，單位是kJ/m3。當(dāng)計(jì)入燃燒產(chǎn)生的水蒸氣汽化潛熱時(shí)，稱為高位發(fā)熱量（Qgr），不計(jì)入時(shí)稱為低位發(fā)熱量(Qnet)。2.2.5燃料的熱值實(shí)際工程計(jì)算，采用比較實(shí)際合理，而測到的是，兩者如何換算？

∵1kgH9kg水∴1kg收到基燃料

水水在0℃時(shí)氣化潛熱2512KJ/kg(書中近似取2500kJ/kg)，因此2.2.5燃料的熱值固體，液體燃料發(fā)熱量計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式很多，其中較為精確且應(yīng)用較廣的是門捷列夫經(jīng)驗(yàn)式，

kJ/kgkJ/kg——準(zhǔn)且方便2.2.5燃料的熱值門氏公式計(jì)算雖與實(shí)例結(jié)果較接近，但是還是有一定偏差只能用于估算或校驗(yàn)元素分析測定是否正確。

2.2.5燃料的熱值氣體燃料發(fā)熱量計(jì)算2.2.5燃料的熱值(KJ/Nm3)

(KJ/Nm3)

氣體H2COCH4C2H4C2H6H2S….KJ/Nm3107941264435906594826439723383….可燃?xì)怏w（kJ/Nm3）例題2據(jù)元素分析已知：陽泉無煙煤且已用氧彈測得試用門氏公式對該煤進(jìn)行低位發(fā)熱量的校驗(yàn)。

例3：如某工業(yè)鍋爐煤場貯有60×103kg陽泉無煙煤，問：這些煤相當(dāng)于多少標(biāo)準(zhǔn)煤。標(biāo)準(zhǔn)燃料（假想），人為規(guī)定（收到基）熱值

例4：已知某地干燥天然氣容積成分為：

試計(jì)算1Nm3干燥天然氣作業(yè)2某工業(yè)鍋爐煤場貯有50×103kg貧煤，其元素組成為：另有無煙煤：60×103kg，

已知：該鍋爐用無煙煤時(shí),耗量2.3×103kg/h標(biāo)準(zhǔn)煤，用貧煤時(shí),耗量2×103kg/h標(biāo)準(zhǔn)煤。問存煤可供鍋爐燃用量長時(shí)間？2.3固體燃料2.3.1煤的種類根據(jù)母體物質(zhì)碳化程度不同，分為四大類：泥煤褐煤煙煤無煙煤泥煤

Peat在地質(zhì)學(xué)上最年輕的煤，剛剛由植物轉(zhuǎn)變而來在物理性質(zhì)上尚保留植物遺體痕跡，質(zhì)地疏松含氧量最高達(dá)28-38%，含碳較少50%-70%，密度小，呈酸性，水分含量高M(jìn)40%在使用性能上揮發(fā)分高，可燃性好，反應(yīng)性強(qiáng)，極易氧化和自燃；含硫量低，機(jī)械性能差，灰分熔點(diǎn)低工業(yè)應(yīng)用工業(yè)價(jià)值不大，不適合長途運(yùn)輸小型鍋爐燃料或氣化原料生產(chǎn)綠色有機(jī)復(fù)合肥中應(yīng)用較廣泛褐煤

lignite地質(zhì)學(xué)經(jīng)泥煤進(jìn)一步變化后生成，已完成了植物遺體的炭化過程。因能將熱堿水染成褐色得名物理化學(xué)性與泥煤相比，密度較大，含碳量較高70%-80%，氫和氧的含量較小，揮發(fā)分產(chǎn)率較低Vd=45%-55%使用性能粘結(jié)性弱，很易于氧化和自燃，吸水性較強(qiáng)，新開采褐煤機(jī)械強(qiáng)度較大，但易在空氣中風(fēng)化和破碎工業(yè)用途可作為地方性燃料，不適合遠(yuǎn)地運(yùn)輸和長期儲存煙煤

BituminousCoal物理化學(xué)性質(zhì)炭化程度較高。與褐煤相比，含碳量增加80%-90%，氫和氧的含量減少，揮發(fā)分較少Vd=10%-45%，密度較大，吸水性較小工業(yè)用途冶金工業(yè)和動(dòng)力工業(yè)不可缺少的燃料近代化學(xué)工業(yè)的重要原料煉焦的主要原料，其最大的特點(diǎn)是具有粘結(jié)性，這是其他固體燃料所沒有的煙煤

BituminousCoal低變質(zhì)程度長焰煤、氣煤中等變質(zhì)程度肥煤、焦煤高變質(zhì)程度瘦煤、貧煤分類依據(jù)主要是粘結(jié)性大小和揮發(fā)分產(chǎn)率大小無煙煤

anthracite地質(zhì)學(xué)礦物化程度最高的煤，也是年齡最老的煤物理化學(xué)性密度大，含碳量高>90%，揮發(fā)分極少Vd0-1%，組織致密而堅(jiān)硬，吸水性小，灰分少，含硫量低使用性能受熱易爆裂成碎片，可燃性較差，不易著火，但發(fā)熱量大工業(yè)用途燃料，適合長途運(yùn)輸和長期儲存；化肥、陶瓷、制造鍛造等行業(yè)北京京煤集團(tuán)，晉城煤業(yè)集團(tuán)，焦作煤業(yè)集團(tuán)，河南永城礦區(qū)，神華寧煤集團(tuán)，陽泉煤業(yè)集團(tuán)工業(yè)上將煤分為四大類，每一大類中又可分為很多小類，為什么要進(jìn)行細(xì)分？工業(yè)分類是為了合理利用煤炭資源以及統(tǒng)一使用規(guī)格。各種以煤為燃料或原料的工業(yè)對煤都有特定的技術(shù)要求，只有恰當(dāng)?shù)厥褂妹悍N，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量，合理地利用煤炭資源2.3.2固體燃料的理化特性

Properties比熱，導(dǎo)熱系數(shù)t=20℃，Cp=0.84~1.67KJ/(kg·℃)

泥煤1.38KJ/(kg·℃), 褐煤1.21KJ/(kg·℃),煙煤1.00~1.09KJ/(kg·℃) 經(jīng)驗(yàn)式：

KJ/kg·℃

t=20℃λ=0.232~0.348W/m·℃可用下式估算煉焦煤（煙煤）

W/m·℃粘結(jié)性，結(jié)焦性粘結(jié)性——粉碎后的煤在隔絕空氣下加熱到一定溫度時(shí)，其顆粒相互粘結(jié)形成焦塊的性質(zhì)。結(jié)焦性——工業(yè)煉焦條件下，一種或幾種煤混合后的粘結(jié)性，即煉焦性質(zhì)兩者在本質(zhì)上有相同之處，一般說，粘結(jié)性好其結(jié)焦性也好。不同煤種所得焦炭，粘結(jié)，結(jié)焦特性有很大區(qū)別,對于煤分類、煉焦、燃燒設(shè)備，有重要意義。在工業(yè)分析中，測定灰分的同時(shí)，可觀察坩堝中的焦渣特性粘結(jié)特性。按國標(biāo)，焦渣特征區(qū)分八類粉狀—全部粉狀，無互相粘著的顆粒。粘著—以手指輕壓即碎成粉狀。弱粘結(jié)—以手指輕壓即碎成小塊。不熔融粘結(jié)—以手指重壓即碎成小塊。焦渣上表面無光澤，下表面稍有銀白色光澤。不膨脹熔融粘結(jié)—焦渣是扁平餅狀，表面有明顯銀白色金屬光澤。微膨脹熔融粘結(jié)—以手壓不碎，表面有明顯表面有明顯銀白色金屬光澤且有較小膨脹泡(或小氣泡)。膨脹熔融粘結(jié)—表面有銀白色金屬光澤,明顯膨脹。強(qiáng)膨脹熔融粘結(jié)—表面有銀白色金屬光澤,焦粘膨脹高度大于15毫米。耐熱性耐熱性指煤在加熱時(shí)是否易破碎的能力。耐熱性強(qiáng)弱影響燃燒效果和氣化效果；無煙煤，褐煤，耐熱性差，容易發(fā)生氣化或燃燒爆碎，可對無煙煤進(jìn)行熱處理改善2.3.3煤的流態(tài)化技術(shù)

Technologiesofliquefiedcoal

煤的氣化

(coalgasification)煤的氣化是在一定高溫條件下，通過某種氣化劑作用將煤→可燃?xì)怏w（燃?xì)猓┰O(shè)備：煤氣發(fā)生爐，氣化劑：①空氣+水蒸氣（混合發(fā)生爐煤氣）；②空氣（空氣發(fā)生爐煤氣）；③水蒸汽（水煤氣）。煤的液化(coalliquefaction)方法：基于改變煤的碳?xì)湓颖菻/C

煤：H/C=0.8/1長鏈，油：H/C=1.8/1短鏈故普遍采用：加氫措施實(shí)現(xiàn)煤的漿化

coal-oilmixturecoalwaterslurry

2.3.4復(fù)習(xí)題說明煤的化學(xué)組成？煤炭揮發(fā)份及灰分、水分、碳分、焦渣特性等對其燃燒性能的影響？根據(jù)煤化程度可將煤分為幾大類？隨著煤化程度的增加，煤中的碳含量、氫含量、氧含量、揮發(fā)份產(chǎn)率、發(fā)熱量等變化規(guī)律如何？根據(jù)煤化程度可將煙煤分為幾大類，請按煤化程度的增加列出？煤中硫分有幾種存在方式？煤中水分有幾種存在方式？請用收到基（應(yīng)用基）表示出空氣干燥基（分析基）內(nèi)水分？2.3.5復(fù)習(xí)題煤中水分的存在對煤炭燃燒有何影響？煤質(zhì)分析主要包括哪些內(nèi)容？煤的成分分析有幾種基準(zhǔn)？各有什么意義？各用于什么場合？何謂燃料的高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量？為什么在工程和設(shè)計(jì)計(jì)算中使用低位發(fā)熱量？什么是標(biāo)準(zhǔn)煤？它的意義是什么？隨著煤化程度的增高，煤炭的反應(yīng)性與可燃性是如何變化的？2.4液體燃料石油的加工及其產(chǎn)品分餾法裂解法液體燃料在現(xiàn)代工業(yè)中的應(yīng)用重油的來源和種類重油的化學(xué)組成和使用性能液體燃料優(yōu)點(diǎn)可燃成分高QD

儲運(yùn)方便燃燒完全火焰黑度高燃燒易于控制液體燃料分類天然液體燃料石油及其加工產(chǎn)品人造液體燃料從煤中提煉出的各種燃料油石油的組成

一種黑褐色粘稠液體，由各種不同族和不同分子量的碳?xì)浠衔锝M成。主要是：烷烴、烯烴、環(huán)烷烴、芳香烴及少量的硫化物、氧化物、氮化物、水分和礦物雜質(zhì)。

石油的元素組成

組成石油的元素主要是碳、氫、氧、氮、硫五種。其中主要的是碳和氫兩種元素，碳的含量占84~87%，氫的含量占11~14%除了上述五種主要元素外，在石油中還發(fā)現(xiàn)有極微量的金屬元素和其它非金屬元素。金屬元素有釩、鎳、鐵、鋁、鈣、鈉、鎂、鈷、銅等，非金屬元素中主要有氯、硅、磷、硒、砷等。石油的種類石蠟基原油：含石蠟族（烷烴CnH2n+2）碳?xì)浠衔镙^多，從這種原油中可以得到粘度指數(shù)較高的潤滑油和燃燒性能良好的煤油。缺點(diǎn)是所產(chǎn)汽油的辛烷數(shù)較低，需專門脫蠟烯基原油：含烯烴較多，不飽和烴，含蠟少，便于煉制柴油和潤滑油，可得到少量汽油和大量優(yōu)質(zhì)瀝青.石油的種類中間基原油：烷烴和烯烴的含量大致相等，也叫混合基原油，從中可以得到大量汽油(gasoline)和優(yōu)質(zhì)煤油(kerosene)。缺點(diǎn)：汽油中辛烷數(shù)不高，含蠟較多。芳香基原油：含芳香烴CnH2n-6較多，在自然界中儲存量較少，可以得到辛烷數(shù)很高的汽油和溶解力很強(qiáng)的溶劑。石油中的碳當(dāng)碳的原子數(shù)n：1~4常溫下呈氣體狀態(tài)，是天然氣的主要成分n：5~15常溫下呈液態(tài)狀態(tài)，是煤油的主要成分n：〉17石蠟石油加工方法分餾法(fractionation)—缺點(diǎn)：只能分餾出分子量較小的輕質(zhì)油品常壓分餾法：產(chǎn)品：汽油、煤油、柴油、常渣油。減壓分餾法：產(chǎn)品：粗柴油、輕質(zhì)潤滑油、減壓渣油。裂解法(crackingprocess)—分解分餾殘?jiān)蚍肿恿枯^大的重質(zhì)油品石油的煉制直接分餾法按石油中各組分不同的沸點(diǎn)，將其分成若干餾分，每種餾分包含了沸點(diǎn)相近的各種烴類。在接近常壓下，直接對石油加熱(300~325℃左右)分餾，石油中各餾分按其沸點(diǎn)高低先后餾出。剩下沸點(diǎn)高的重質(zhì)油則從分餾塔塔底排出，稱之為常壓重油。約占原油質(zhì)量的65%-80%減壓分餾的辦法原理：根據(jù)氣壓降低，液體沸點(diǎn)也下降把常壓重油加熱到400℃左右送入到減壓分餾塔中，其中壓力約在0.01MPa以下，這樣重油中烴的沸點(diǎn)可降低200℃多，把原來沸點(diǎn)約700℃以下的各種烴都可分餾出來，其中較輕的重柴油從塔頂餾出，而各種臘油(作潤滑油用的原料)從塔側(cè)流出，塔底排出的是分子更大，沸點(diǎn)更高的重質(zhì)油，稱為減壓重油(或減壓渣油)。常壓重油和減壓重油兩者統(tǒng)稱直餾重油。裂化方法定義：使分子較大的烴類分裂成分子較小的烴類，以取得輕質(zhì)石油產(chǎn)品常用的方法：熱裂化、催化裂化、加氫裂化裂化產(chǎn)品：汽油、柴油、航空煤油等。最后殘留下的高沸點(diǎn)的物質(zhì)稱為裂化重油或裂化渣油粘度和密度大，含有較多的固體雜質(zhì)，不易燃燒重質(zhì)油（殘?jiān)停┝呀鉅t汽油、高級汽油煤油柴油裂化重油、渣油石油加工產(chǎn)品汽油具有良好的揮發(fā)性，適宜作為點(diǎn)燃式活塞內(nèi)燃機(jī)的燃料衡量汽油抗爆性能的指標(biāo)是辛烷值。定義方式為：異辛烷(isooctane)不宜發(fā)生爆炸，規(guī)定其辛烷值為100；正庚烷(normalheptane)容易發(fā)生爆炸，其辛烷值為0。汽油的牌號是由辛烷值確定的普通汽車用汽油分為90、93、97三個(gè)牌號；無鉛車用汽油分為90、93、95柴油柴油沸點(diǎn)較高，自燃點(diǎn)較低，故適宜作為壓燃式活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料柴油可分為輕柴油和重柴油。輕柴油可作為高速柴油機(jī)的燃料，也可作為燃?xì)廨啓C(jī)和小型鍋爐的燃料；重柴油用于中速和低速柴油機(jī)，有時(shí)也作為燃?xì)廨啓C(jī)和鍋爐燃料根據(jù)柴油凝固點(diǎn)的不同，對于輕柴油可分為10、0、-10、-20、-35、-50號；重柴油可分為10、20、30號重油的來源廣義上來說，是重油加工后各種殘?jiān)偷目偡Q根據(jù)加工方法不同，分為：直溜重油以及裂化重油重油的種類我國重油分四種牌號：20，60，100，200號重油命名原則：根據(jù)該種重油在50℃時(shí)的恩式粘度來確定的化學(xué)成分(表2-9）重油的主要可燃元素是C和H，約占重油可燃成分的95%-98.9%重油含水多，有多種壞處，解決方案：自然沉淀法重油的元素成分（可燃基）CdafHdafOdaf+NdafSdaf85~88%10~13%0.5~1.0%0.2~1.0%重油加水的影響重油中加水的目的一般有:a使?fàn)t子能適應(yīng)低氧燃燒;b.提高燃燒效率,節(jié)省燃油，改善高粘度重油的霧化性能;c.減少污染，降低煙氣中NOx的含量。并不是所有加水燃燒的爐子都能同時(shí)滿足上述三個(gè)目的，目前的實(shí)踐往往主要針對一個(gè)目的進(jìn)行。物理性質(zhì)/使用性質(zhì)發(fā)熱量：

QD=39900~42000kJ/kg

（9500~10000kcal/kg）主要成份是碳?xì)浠衔?，雜質(zhì)很少，發(fā)熱量很大評價(jià)油的使用安全性的參數(shù)閃點(diǎn)(flashpoint)：油加熱時(shí)，表面油蒸氣與空氣混合，當(dāng)與火焰接觸，發(fā)生閃火現(xiàn)象時(shí)油的最低溫度。閃點(diǎn)分開口閃點(diǎn)和閉口閃點(diǎn)。重油的閃點(diǎn)為80~130℃（開）；汽油在常溫下能達(dá)到閃點(diǎn)溫度（閉）燃點(diǎn)(firepoint)：閃火后能繼續(xù)燃燒而不熄滅時(shí)油的最低溫度，重油的燃點(diǎn)一般比閃點(diǎn)高10-30℃左右著火點(diǎn)(autoignitiontemperature/kindlingpoint)：沒有點(diǎn)火源，油能自燃的溫度重油的著火點(diǎn)為:500~600℃,閃點(diǎn)低的燃料油著火點(diǎn)也越低密度與凝固點(diǎn)

Densityandfreezingpoint

凝固點(diǎn)：當(dāng)油溫降到某一溫度，燃料油會變稠，在裝有該燃料油的試管傾斜45。而油面可以保持不變，這個(gè)溫度定義為燃料油的凝固點(diǎn)，重油一般15~30℃，有的渣油40℃密度：t=0.7~0.98t/m3

（表2-11）粘度

Viscosity粘度：質(zhì)點(diǎn)之間的摩擦力。評價(jià)油的流動(dòng)特性，與輸送和燃燒有關(guān)。恩氏粘度（比粘度、條件粘度）

t℃時(shí)200ml油流出時(shí)間

Et=───────────20℃時(shí)200ml水流出時(shí)間重油的粘度不能太大：泵前：30-40Et燒嘴前：2.5-3.5Et（對于壓力霧化噴嘴）其他粘度動(dòng)力粘度（Pa.s）運(yùn)動(dòng)粘度（m2.s）=動(dòng)力粘度/密度我國過去燃料油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)用80℃和100℃恩氏粘度作為質(zhì)量控制指標(biāo)，現(xiàn)在用40℃（餾分型燃料油）和100℃（殘?jiān)腿剂嫌停┻\(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度與恩氏粘度的關(guān)系：殘?zhí)?/p>

Carbonresidue

殘?zhí)迹喊阎赜驮诟艚^空氣的條件下加熱，蒸發(fā)出油蒸氣后所剩下的一些固體殘留物。它是燃燒器出口堵塞和磨損的主要原因。影響：增加火焰的黑度，強(qiáng)化輻射傳熱能力C，結(jié)焦，堵塞噴口、導(dǎo)管我國重油殘?zhí)急容^高，一般在10%左右摻混性（調(diào)和性）

Mixcibility

原因：不同來源的重油，其化學(xué)穩(wěn)定性不同，混合使用時(shí)，會出現(xiàn)瀝青、含蠟物質(zhì)等固體沉淀物，這樣會造成輸送管路的堵塞和停產(chǎn)等事故直餾重油配成的燃料油，化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，摻混性比較好，可以把不同牌號的重油混合使用對于裂化重油必須進(jìn)行摻混性實(shí)驗(yàn)，具體做法：按預(yù)定比例配制，在315℃下加熱20h，觀察有無固體凝塊附著在管壁上含硫量

Sulphurcontent石油煉制中，有80%左右的硫殘留在提煉后的重油中，可以以單質(zhì)、化合物等各種形式存在燃燒后生成SO2、SO3，有毒、有腐蝕性的氣體。石油型污染2.5氣體燃料轉(zhuǎn)爐煤氣Convertergas轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的副產(chǎn)品，每噸鋼約產(chǎn)氣90m3高爐煤氣Blastfurnacegas高爐煉鐵過程得到的副產(chǎn)品，高爐的燃料的熱量約有60%轉(zhuǎn)移到高爐煤氣中焦?fàn)t煤氣Cokeovengas煉焦生產(chǎn)的副產(chǎn)品，也稱為荒焦?fàn)t煤氣發(fā)生爐煤氣Producergas將固體燃料在煤氣發(fā)生爐中進(jìn)行氣化而得到的人造氣體燃料天然氣Naturalgas優(yōu)質(zhì)氣體燃料，產(chǎn)地在石油產(chǎn)區(qū)或?yàn)閱渭兊奶烊粴馓镆夯蜌釲iquefiedpetroleumgas石油煉制副產(chǎn)品，開采石油、天然氣分離得到氣體燃料的可燃成分混合成分中可燃?xì)怏w成分CO，H2，CH4，其他氣態(tài)碳?xì)浠衔?，H2S不可燃?xì)怏w成分CO2，N2，少量O2，水蒸氣，焦油蒸氣，粉塵等固體顆粒氣體燃料的成分高爐煤氣主要可燃成分為CO，25%-35%，H22%-3%,CH4＜1%,還含有大量的N2和CO2，占63%-70%焦?fàn)t煤氣可燃成分為H2，55%-60%；CH4，24%-28%，CO，6%-8%發(fā)生爐煤氣（氣化爐煤氣）空氣發(fā)生爐煤氣：氣化劑：空氣。CO，20%-30%H2，15%，N2，50%-60%水煤氣：氣化劑：水蒸氣。CO,40%-45%H2,45%-53%混合發(fā)生爐煤氣：氣化劑：空氣水蒸氣。CO和H2,40%天然氣甲烷80%-90%以及乙烷等飽和碳?xì)浠衔镆夯蜌獗椤⒍⊥?、丙烯、丁烯氣體燃料的發(fā)熱量高爐煤氣不高，3762~4180KJ/m3理論燃燒