煤氣燃燒培訓(xùn)

2023/2/412023/2/42燃燒基礎(chǔ)知識一、燃燒的概念二、燃燒的條件三、燃燒類型四、燃燒過程五、燃燒產(chǎn)物2023/2/43煤氣基本知識一、相關(guān)熱工參數(shù)概念二、各種煤氣的產(chǎn)生及特點三、泰鋼煤氣成分實測值四、煤氣的燃燒五、煤氣的熱工計算六、煤氣燃燒高效利用2023/2/44燃燒的概念燃燒的概念燃燒--國家標(biāo)準(zhǔn)GB5907-86規(guī)定：可燃物與氧化劑作用發(fā)生的放熱反應(yīng)，通常伴有火焰、發(fā)光和（或）發(fā)煙的現(xiàn)象。燃燒不是單純的化學(xué)反應(yīng)，而是化學(xué)反應(yīng)、流動、傳熱和傳質(zhì)并存且相互作用的綜合現(xiàn)象。燃燒應(yīng)具備三個特征，即化學(xué)反應(yīng)、放熱和發(fā)光。2023/2/45燃燒的概念燃燒不僅在空氣存在時能發(fā)生，在其他氧化劑中也能發(fā)生。鈉（Na）和氯氣（Cl2）反應(yīng)生成氯化鈉（NaCl）。注：核燃料“燃燒”，輕核的聚變和重核的裂變都是發(fā)光、發(fā)熱的“核反應(yīng)”，而不是化學(xué)反應(yīng)，不屬于燃燒范疇。2Mg+CO2=2MgO+C2MgO+3C=2MgC+CO22023/2/462023/2/47燃燒的條件燃燒的條件燃燒現(xiàn)象十分普遍，但任何物質(zhì)發(fā)生燃燒，都有一個由未燃燒狀態(tài)轉(zhuǎn)向燃燒狀態(tài)的過程。燃燒過程的發(fā)生和發(fā)展都必須具備以下三個必要條件即:可燃物、助燃物(又稱氧化劑）、引火源。上述三個條件通常被稱為燃燒三要素。只有這三個要素同時具備的情況下可燃物才能發(fā)生燃燒，無論缺少哪一個，燃燒都不能發(fā)生。2023/2/48燃燒的條件可燃物凡是能與空氣中的氧或其他氧化劑起燃燒反應(yīng)的物質(zhì)，均稱為可燃物。自然界中的可燃物種類繁多，若按其物理狀態(tài)分，有固體（C）、液體（乙醇）、氣體（CO）三類可燃物。2023/2/49燃燒的條件有些物質(zhì)在通常情況下不燃燒，但在一定的條件下又可以燃燒。如：赤熱的鐵在純氧中能發(fā)生劇烈燃燒；赤熱的銅能在純氯中發(fā)生劇烈燃燒；鐵、鋁本身不燃，但把鐵、鋁粉碎成粉末，不但能燃燒，而且在一定條件下還能發(fā)生爆炸。2023/2/410燃燒的條件助燃物

凡與可燃物質(zhì)相結(jié)合能導(dǎo)致燃燒的物質(zhì)稱為助燃物。通常燃燒過程中的助燃物主要是氧，它包括游離基的氧、化合物中的氧?？諝庵泻写蠹s21%游離基的氧，可燃物在空氣中的燃燒以游離的氧作為氧化劑，這種燃燒是最普遍的。此外，某些物質(zhì)也能助燃物，如氯、氟等。2023/2/411燃燒的條件也有少數(shù)可燃物，如低氮硝化纖維等含氧物質(zhì)，一旦受熱后，能自動釋放出氧，不需要外部助燃物就可發(fā)生燃燒。2023/2/412燃燒的條件引火源

引起物質(zhì)開始燃燒的外部熱源，統(tǒng)稱為引火源。引火源溫度越高，越容易點燃可燃物質(zhì)。根據(jù)引起物質(zhì)著火的能量來源不同，在生產(chǎn)生活實踐中引火源通常有：明火、高溫物體、化學(xué)熱能、電熱能、機械熱能、生物能、光能和核能。2023/2/4132023/2/414燃燒的充分條件燃燒的充分條件具備了燃燒的必要條件，并不意味著燃燒必然發(fā)生。發(fā)生燃燒還應(yīng)有量方面的要求，這就是發(fā)生燃燒或持續(xù)燃燒的充分條件。三要素彼此要達(dá)到一定的量才能發(fā)生質(zhì)變。燃燒發(fā)生的充分條件是:一定的可燃物濃度、一定的助燃物含量、一定的點火能量、相互作用。2023/2/415燃燒的充分條件一定的可燃物濃度可燃?xì)怏w或蒸氣只有達(dá)到一定濃度，才會發(fā)生燃燒或爆炸。一定的助燃物含量實踐證明，各種不同可燃物發(fā)生燃燒，均有本身固有的最低助燃物含量要求。低于這一濃度，雖然燃燒的其他條件全部具備，但燃燒仍然不能發(fā)生。汽油燃燒的最低含氧量要求為14.4%，煤油為15%。2023/2/416燃燒的充分條件一定的點火能量

不管何種形式的引火源，都必須達(dá)到一定的強度才能引起燃燒反應(yīng)，所需引火源的強度，取決于可燃物質(zhì)的最小點火能量即引燃溫度，低于這一能量，燃燒便不會發(fā)生。不同可燃物質(zhì)燃燒所需的引燃溫度各不相同。例如汽油的最小點火能量0.2mj，醚最小點火能量0.19mj。2023/2/417燃燒的充分條件相互作用

燃燒不僅需具備必要和充分條件，而且還必須使燃燒條件相互結(jié)合、相互作用，燃燒才會發(fā)生或持續(xù)。否則，燃燒也不能發(fā)生。例如在辦公室有桌、椅、門、窗簾等可燃物，有充滿空間的空氣，有火源（電源），存在燃燒的基本要素，可并沒有發(fā)生燃燒現(xiàn)象，這就是因為這些條件沒有相互結(jié)合、相互作用的緣故。2023/2/4182023/2/419燃燒類型燃燒類型燃燒按其發(fā)生瞬間的特點不同，分為閃燃、著火、自燃、爆炸四種類型。閃燃--是指在液體表面上能產(chǎn)生足夠的可燃蒸氣，遇火能產(chǎn)生一閃即滅的燃燒現(xiàn)象稱為閃燃。發(fā)生閃燃現(xiàn)象的最低溫度點稱為閃點。在消防管理分類上，把閃點小于28℃的液體劃為甲類液體也叫易燃液體，閃點大于28℃小于60℃的稱為乙類液體，閃點大于60℃的稱為丙類液體，乙、丙兩類液體又統(tǒng)稱可燃液體。2023/2/420燃燒類型著火----指可燃物質(zhì)在含助燃物的介質(zhì)中受到外界火源或高溫的直接作用，開始起火持續(xù)燃燒的現(xiàn)象。這個物質(zhì)開始起火持續(xù)燃燒的最低溫度點稱為燃點、著火點。自燃----一些能自燃的物質(zhì)接受熱量積聚達(dá)到一定的條件時，不經(jīng)點火也會引起自發(fā)的燃燒而發(fā)生的燃燒現(xiàn)象叫做自燃。2023/2/421燃燒類型注：自燃的熱能來源：

a.外部熱能的逐步積累，多是物理性的。

b.物質(zhì)自身產(chǎn)生熱量，多是化學(xué)性。爆炸----指物質(zhì)在瞬間急劇氧化或分解反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱和氣體，并以巨大壓力急劇向四周擴散和沖擊而發(fā)生巨大響聲的現(xiàn)象。2023/2/422燃燒類型可燃?xì)怏w、蒸氣或粉末與空氣組成的混合物遇火源能發(fā)生爆炸的濃度稱爆炸極限，其最低濃度稱為爆炸下限，最高濃度稱為爆炸上限。低于下限的遇明火既不爆炸也不燃燒，高于上限的，雖不爆炸，但可燃燒。2023/2/4232023/2/424燃燒過程燃燒過程一、燃燒過程

當(dāng)可燃物與其周圍相接觸的空氣達(dá)到可燃物的點燃溫度時，外層部分就會熔解、蒸發(fā)或分解并發(fā)生燃燒，在燃燒過程中放出熱量和光。這些釋放出來的熱量又加熱邊緣的下一層，使其達(dá)到點燃溫度，于是燃燒過程就不斷地持續(xù)。2023/2/425燃燒過程固體、液體和氣體這三種狀態(tài)的物質(zhì)，其燃燒過程是不同的。固體和液體發(fā)生燃燒，需要經(jīng)過分解和蒸發(fā)，生成氣體，然后由這些氣體與氧化劑作用發(fā)生燃燒。而氣體物質(zhì)不需要經(jīng)過蒸發(fā)，可以直接燃燒。2023/2/426燃燒過程二、燃燒類型（一）固體物質(zhì)的燃燒類型固體可燃物在自然界中廣泛存在，由于其分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、物理性質(zhì)的不同，其燃燒方式也不相同。主要有四種方式：表面燃燒、陰燃、分解燃燒、蒸發(fā)燃燒2023/2/427燃燒過程1、表面燃燒蒸氣壓非常小或者難于熱分解的可燃固體，不能發(fā)生蒸發(fā)燃燒或分解燃燒，當(dāng)氧氣包圍物質(zhì)的表層時，呈熾熱狀態(tài)發(fā)生無焰燃燒現(xiàn)象，稱表面燃燒。其過程屬于非均相燃燒，特點是表面發(fā)紅而無火焰。2023/2/428燃燒過程2、陰燃陰燃是指物質(zhì)無可見光的緩慢燃燒，通常產(chǎn)生煙和溫度升高的跡象。某些固體可燃物在空氣不流通、加熱溫度較低或含水分較高時就會發(fā)生陰燃。這種燃燒看不見火苗，可持續(xù)數(shù)天，不易發(fā)現(xiàn)。易發(fā)生陰燃的物質(zhì)，如成捆堆放的紙張、棉、麻以及大堆垛的煤、草、濕木材等。2023/2/429燃燒過程陰燃和有焰燃燒在一定條件能相互轉(zhuǎn)化。如在密閉或通風(fēng)不良的場所發(fā)生火災(zāi)，由于燃燒消耗了氧，氧濃度降低，燃燒速度減慢，分解出的氣體量減少，即可由有焰燃燒轉(zhuǎn)為陰燃。陰燃在一定條件下，如果改變通風(fēng)條件，增加供氧量或可燃物中的水分蒸發(fā)到一定程度，也可能轉(zhuǎn)變?yōu)橛醒嫒紵?，火場上的?fù)燃現(xiàn)象和固體陰燃引起的火災(zāi)等都是陰燃一定條件下轉(zhuǎn)化為有焰分解燃燒的例子。2023/2/430燃燒過程3、分解燃燒----分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固體可燃物，由于受熱分解而產(chǎn)生可燃?xì)怏w后發(fā)生的有焰燃燒現(xiàn)象，稱為分解燃燒。如木材、紙張、棉、麻、毛、絲以及合成高分子的熱固體性塑料、合成橡膠等的燃燒就屬這類形式。2023/2/431燃燒過程4、蒸發(fā)燃燒----熔點較低的可燃固體受熱后融熔，然后與可燃液體一樣蒸發(fā)成蒸氣而發(fā)生的有焰燃燒現(xiàn)象，稱為蒸發(fā)燃燒。如石蠟、松香、硫等屬這類形式。2023/2/432燃燒過程（二）液體物質(zhì)的燃燒類型

1、蒸發(fā)燃燒----易燃可燃液體在燃燒過程中，并不是液體本身在燃燒，而是液體受熱時蒸發(fā)出來的液體蒸氣被分解，氧化達(dá)到燃點而燃燒，即蒸發(fā)燃燒。其燃燒速度，主要取決于液體的蒸發(fā)速度，而蒸發(fā)速度又取決于液體接受的熱量。接受熱量越多，蒸發(fā)量愈大，則燃燒速度愈快。2023/2/433燃燒過程動力燃燒-----動力燃燒是指燃燒性液體的蒸發(fā)、低閃點液霧預(yù)先與空氣或氧氣混合，遇火源產(chǎn)生沖擊力的燃燒。如霧化汽油、煉油等揮發(fā)性較強的烴類在氣缸中的燃燒就屬于這種形式。2023/2/434燃燒過程沸溢燃燒---含水的重質(zhì)油品（如重油、原油）發(fā)生火災(zāi)著火時，液面從火焰接受熱量產(chǎn)生熱波，熱波向液體深層移動速度大于線性速度且溫度遠(yuǎn)高于水的沸點。熱波在向液層深部移動過程中，使油層溫度上升，油品黏度變小，油品中的乳化水滴蒸發(fā)成氣泡，氣泡表面被油薄膜包圍。氣泡沸騰到儲罐容納不下時，油品像“跑鍋”一樣溢出罐外。2023/2/435燃燒過程4、噴濺燃燒----下部有水墊層的重質(zhì)油品儲罐發(fā)生火災(zāi)燃燒時，當(dāng)沉積水變成水蒸氣體積擴大，形成的蒸氣壓力大到足以把其上面的油層抬起，最后沖破油層將燃燒著的油滴和包油的油氣拋向上空，向四周噴濺燃燒。2023/2/436燃燒過程重質(zhì)油品儲罐發(fā)生沸溢和噴濺的典型征兆是：罐壁會發(fā)生劇烈抖動，伴有強烈的噪音，煙霧減少，火焰更加發(fā)亮，火舌尺寸變大，形似火箭。發(fā)生沸溢和噴濺會對安全產(chǎn)生巨大的威脅，因此，儲罐一旦出現(xiàn)沸溢和噴濺的征兆，應(yīng)采取必要的技術(shù)措施，防止噴濺時油品流散，火勢蔓延和擴大。2023/2/437燃燒過程（三）氣體物質(zhì)的燃燒類型可燃?xì)怏w的燃燒不需要像固體、液體物質(zhì)那樣需要經(jīng)過熔化、蒸發(fā)等相變過程，而在常溫常壓下就可以任意比例與氧化劑相互擴散混合，完成燃燒的準(zhǔn)備階段。氣體在燃燒時所需熱量僅用于氧化或分解，或?qū)怏w加熱到燃點，因此容易燃燒且燃燒速度快。燃燒形式跟特點在講解煤氣燃燒時進(jìn)行說明。2023/2/4382023/2/439燃燒產(chǎn)物燃燒產(chǎn)物一、燃燒產(chǎn)物的含義和分類（一）什么叫燃燒產(chǎn)物？由燃燒或熱解作用而產(chǎn)生的全部的物質(zhì)，稱為燃燒產(chǎn)物。它通常是指燃燒生成的氣體、熱量和煙霧等。（二）燃燒產(chǎn)物的分類燃燒產(chǎn)物分為完全燃燒產(chǎn)物和不完全燃燒產(chǎn)物。2023/2/440燃燒產(chǎn)物1、什么是完成燃燒產(chǎn)物？可燃物質(zhì)在燃燒過程中，如果生成的產(chǎn)物不能再燃燒，則稱為完全燃燒產(chǎn)物。如二氧化碳、二氧化硫等。2、不完全燃燒產(chǎn)物？可燃物質(zhì)在燃燒過程中，如果生成的產(chǎn)物能繼續(xù)再燃燒，則稱為不完全燃燒產(chǎn)物。例如：一氧化碳、醇類等。2023/2/441燃燒產(chǎn)物二、不同物質(zhì)的燃燒產(chǎn)物燃燒產(chǎn)物的數(shù)量及成分，隨物質(zhì)的化學(xué)組成以及溫度、空氣（氧）的供給情況等變化而有所不同。1、單質(zhì)的燃燒產(chǎn)物一般單質(zhì)在空氣中的燃燒產(chǎn)物為該單質(zhì)元素的氧化物。如碳、氫、硫等燃燒就分別生成二氧化碳、水蒸氣、二氧化硫，這些產(chǎn)物不能再燃燒，屬于完全燃燒產(chǎn)物。2023/2/442燃燒產(chǎn)物2、化合物的燃燒產(chǎn)物一些化合物在空氣中燃燒除生成完全燃燒產(chǎn)物外，還會生成不完全燃燒產(chǎn)物。最典型的不完全燃燒產(chǎn)物是一氧化碳，它能進(jìn)一步燃燒生成二氧化碳。特別是一些高分子化合物，受熱后產(chǎn)生熱裂解，生成許多不同類型的有機化合物，并能進(jìn)一步燃燒。2023/2/443燃燒產(chǎn)物3、合成高分子材料的燃燒產(chǎn)物合成高分子材料在燃燒過程中伴有熱裂解，會分解產(chǎn)生許多有毒或有刺激性的氣體，如氯化氫、光氣（COCL2）、氰化氫等。2023/2/444燃燒產(chǎn)物4、木材的燃燒產(chǎn)物木材是一種化合物，主要由碳、氫、氧元素組成，主要以纖維素分子形式存在。木材在受熱后發(fā)生熱裂解反應(yīng)，生成小分子產(chǎn)物。在200℃左右，主要生成二氧化碳、水蒸氣、甲酸、乙酸、一氧化碳等產(chǎn)物；在280℃---500℃，產(chǎn)生可燃蒸氣及顆粒；到500℃以上則主要是碳，產(chǎn)生的游離基對燃燒有明顯的加速作用。2023/2/445燃燒產(chǎn)物三、燃燒產(chǎn)物的毒性燃燒產(chǎn)物有不少是毒害氣體，往往會通過呼吸道侵入或刺激眼結(jié)膜、皮膚黏膜使人中毒甚至死亡。據(jù)統(tǒng)計，在火災(zāi)中死亡的人約80%是由于吸入毒性氣體中毒而致死的。一氧化碳是火災(zāi)中最危險的氣體，其毒性在于與血液中血紅蛋白的高親合力，因此它能阻止人體血液中氧氣的輸送，引起頭痛、虛脫、神志不清等癥狀，嚴(yán)重時會使人昏迷甚至死亡。2023/2/446燃燒產(chǎn)物近年來，合成高分子物質(zhì)的使用迅速普及，這些物質(zhì)燃燒時不僅會產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳、而且還會分解出乙醛、氯化氫、氰化氫等有毒氣體，給人的生命安全造成更大的威脅。2023/2/447燃燒產(chǎn)物四、煙氣1、什么是煙氣？是由燃燒或熱解作用所產(chǎn)生的懸浮在大氣中，可見的固體和（或）液體微?？偤头Q為煙氣。2023/2/448燃燒產(chǎn)物2、泰鋼窯爐煙氣成分目前，泰鋼產(chǎn)生的煙氣的部位主要為窯爐，如焦?fàn)t、燒結(jié)、球團(tuán)回轉(zhuǎn)窯、加熱爐、轉(zhuǎn)爐、鍋爐、退火爐等。煙氣成分主要有：煙塵、二氧化硫、氮氧化物、水、及不完全燃燒時未燃可燃物2023/2/449燃燒產(chǎn)物3、煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)《山東省鋼鐵工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB37/990-2013）要求：煙塵≤50mg/m3，二氧化硫≤200mg/m3，氮氧化物≤300mg/m3。2023/2/450燃燒產(chǎn)物五、火焰、燃燒熱和燃燒溫度（一）火焰

1、火焰的定義及組成？火焰（俗稱火苗），是指發(fā)光的氣相燃燒區(qū)域?；鹧媸怯裳嫘摹?nèi)焰、外焰三個部分構(gòu)成的。2023/2/451燃燒產(chǎn)物焰心-----最內(nèi)層亮度較暗的圓錐體部分，燃燒不完全，溫度較低。內(nèi)焰-----包圍在火焰心外部較明亮的圓錐體部分。燃燒也不完全，但溫度較焰心高。外焰-----包圍在內(nèi)焰外面亮度較暗的圓錐體部分，燃燒溫度最高。2023/2/4522023/2/453燃燒產(chǎn)物2、火焰的顏色火焰的顏色取決于燃燒物質(zhì)的化學(xué)成分和氧化劑的供應(yīng)強度。大部分物質(zhì)燃燒時火焰是橙紅色的，但有些物質(zhì)燃燒時火焰具有特殊的顏色，如硫黃燃燒時的火焰是藍(lán)色的，磷和鈉燃燒的火焰是黃色的。2023/2/454燃燒產(chǎn)物火焰顏色與燃燒溫度有關(guān)，燃燒溫度越高，火焰就越接近藍(lán)白色?；鹧娴念伾c可燃物的含氧量及含碳量也有關(guān)。含氧量達(dá)到50%以上的可燃物質(zhì)燃燒時，火焰幾乎無光。如一氧化碳等物質(zhì)在較強的光照下燃燒，幾乎看不到火焰；含氧量在50%以下的，發(fā)出顯光（光亮或發(fā)黃光）的火焰；相反，如果燃燒的含碳量達(dá)到60%以上，而且?guī)в写罅繜?，會出現(xiàn)煙熏。2023/2/4552023/2/456燃燒產(chǎn)物（二）燃燒熱和燃燒溫度1、燃燒熱-----指單位質(zhì)量的物質(zhì)完全燃燒所釋放出的熱量。燃燒熱值愈猛，溫度愈高，輻射出的熱量也愈多。可燃物質(zhì)的發(fā)熱量，取決于物質(zhì)的化學(xué)組成和溫度。2、燃燒溫度-----指燃燒產(chǎn)物被加熱的溫度。2023/2/457煤氣基本知識2023/2/4582023/2/459相關(guān)熱工參數(shù)概念相關(guān)熱工參數(shù)概念1、壓力①壓力的概念：單位面積上所承受的垂直作用力稱為壓強。而工程上常稱為壓力。常用單位：物理大氣壓（標(biāo)準(zhǔn)）、工程大氣壓、毫米水柱（mmH2O）、千克力/厘米2（kgf/cm2）、帕斯卡（Pa）、千帕（KPa）、兆帕（MPa）、巴（bar）、毫巴（mbar）2023/2/460相關(guān)熱工參數(shù)概念壓力單位之間換算

1物理大氣壓（標(biāo)準(zhǔn)）＝1.033工程大氣壓

1MPa＝1000KPa＝106Pa1mmH2O≈10Pa1巴（bar）＝1000毫巴（mbar）=1公斤/平方厘米（kgf/cm2）1MPa=10公斤/平方厘米(簡稱10公斤)=10巴2023/2/461相關(guān)熱工參數(shù)概念②標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的定義：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓是空氣溫度為0℃、緯度為45°的海平面測得的平均壓力。③絕對壓力、相對壓力（或稱表壓）：壓力表所顯示的讀數(shù)，并非表內(nèi)壓力的實際值，而是表內(nèi)壓力比表外大氣壓力高出的值。壓力的實際數(shù)值稱為絕對壓力，從壓力表上讀出的數(shù)值稱為表壓力（或稱相對壓力）。2023/2/462相關(guān)熱工參數(shù)概念兩者關(guān)系為：絕對壓力＝大氣壓力＋表壓力。真空表上的讀數(shù)是所測壓力的實際值比大氣壓力小多少，稱為真空度。真空度與絕對壓力的關(guān)系為：絕對壓力＝大氣壓力－真空度2023/2/463相關(guān)熱工參數(shù)概念2、流速、流量：煤氣流量的常用單位為米3/時（m3/h）。工業(yè)煤氣流量計有累計流量與瞬時流量之分。累計流量記錄某一段時間內(nèi)所用的煤氣量，主要為結(jié)算用。瞬時流量記錄看表瞬間通過輸送設(shè)施的煤氣量，主要作為指導(dǎo)生產(chǎn)使用。2023/2/464相關(guān)熱工參數(shù)概念3、氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：指氣體處于溫度為0℃、壓力為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的狀態(tài)。4、濃度：氣體常用百分比濃度（%）和百萬分比濃度（ppm）表示。

1%＝

10000ppm2023/2/465相關(guān)熱工參數(shù)概念注：1ppm=1mg/kg=1mg/L=1×10-6常用來表示氣體濃度，或者溶液濃度。

ppm是英文partspermillion的縮寫，譯意是每百萬分中的一部分，即表示百萬分之（幾），或稱百萬分率。ppm與百分率（％）所表示的內(nèi)容一樣，只是它的比例數(shù)比百分率大而已。2023/2/466相關(guān)熱工參數(shù)概念5、發(fā)熱量----燃料的發(fā)熱量（也稱作熱值）是指單位質(zhì)量或者單位體積（氣態(tài)燃料）的燃料完全燃燒時所能釋放的最大熱量。它是衡量燃料作為能源的一個很重要的組成部分。發(fā)熱量有高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量之分。一般情況下所說的發(fā)熱量指的是低位發(fā)熱量。2023/2/467相關(guān)熱工參數(shù)概念高位發(fā)熱量：1kg（或1m3）的燃料完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量叫做燃料的高位發(fā)熱量，它包括燃料燃燒時生成的水蒸氣完全凝結(jié)成水放出的汽化潛熱。低位發(fā)熱量：1kg（或1m3）的燃料完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量減去燃料燃燒時生成的水蒸汽完全凝結(jié)成水放出的汽化潛熱后的差值。2023/2/468相關(guān)熱工參數(shù)概念煤氣發(fā)熱量：煤氣發(fā)熱量是指完全燃燒一標(biāo)準(zhǔn)立方米煤氣時所釋放出來的熱量。單位：MJ/Nm3與kcal/Nm3

1

MJ/Nm3＝238.8459kcal/Nm3

2023/2/469相關(guān)熱工參數(shù)概念6、煤氣重度和比重煤氣重度：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下單位煤氣的重量。單位為kg/Nm3

煤氣比重：指煤氣重度與標(biāo)態(tài)下空氣重度之比。2023/2/470相關(guān)熱工參數(shù)概念7、焓

--熱力系統(tǒng)中工質(zhì)的熱力狀態(tài)參數(shù)之一，表示工質(zhì)所含的全部熱能，等于該工質(zhì)的內(nèi)能加上其體積與絕對壓力的乘積。8、熵--熱力系統(tǒng)中工質(zhì)的熱力狀態(tài)參數(shù)之一。在可逆微變化過程中，熵的變化等于系統(tǒng)從熱源吸收的熱量與熱源的熱力學(xué)溫度之比，可用于度量熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ某潭取?023/2/471相關(guān)熱工參數(shù)概念9、比熱---單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容量，即使單位質(zhì)量物體改變單位溫度時的吸收或釋放的內(nèi)能，又稱比熱容，是表示物質(zhì)熱性質(zhì)的物理量。通常用符號c表示。問題：比熱和焓的關(guān)系？2023/2/4722023/2/473各種煤氣的產(chǎn)生及其特點各種煤氣的產(chǎn)生及其特點泰鋼集團(tuán)煤氣種類有：高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣（山前、山后）、焦?fàn)t煤氣、天然氣、解吸氣。使用煤氣種類增加高焦混合煤氣、轉(zhuǎn)焦混合煤氣。2023/2/474各種煤氣的產(chǎn)生及其特點一、高爐煤氣：高爐煤氣是高爐冶煉過程中的副產(chǎn)品。高爐冶煉生鐵的主要原料是鐵礦，主要燃料是冶金焦，再加入一些煉鐵爐料。在冶煉過程中，預(yù)熱后的高溫空氣（鼓風(fēng)）進(jìn)入高爐后，與熾熱的焦炭相遇，發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，生成CO、H2、CO2等氣體，沿爐體上升到爐頂部的氣體即高爐煤氣。2023/2/475各種煤氣的產(chǎn)生及其特點高爐煤氣主要成分：CO（～22％）

CO2（～18％）H2（～2％）

N2（～57％）特點：高爐煤氣是無色、無味、有毒的可燃?xì)怏w，發(fā)熱量3.3～4.2MJ/Nm3（800～1000kcal/Nm3），理論燃燒溫度為1500℃左右，著火點700℃左右，CO含量較高，易引起人身中毒，重度1.33kg/Nm3，爆炸范圍為30.84～89.49％。2023/2/476各種煤氣的產(chǎn)生及其特點二、焦?fàn)t煤氣：焦?fàn)t煤氣是煉焦過程中的副產(chǎn)品。煉焦生產(chǎn)就是煤的干餾過程，即煤在隔絕空氣加熱時，使其中的有機物質(zhì)在不同的溫度下，發(fā)生一系列變化，形成數(shù)量和組成不同的氣態(tài)、固態(tài)產(chǎn)物，固態(tài)產(chǎn)物即焦炭，氣態(tài)產(chǎn)物即焦?fàn)t煤氣。2023/2/477各種煤氣的產(chǎn)生及其特點焦?fàn)t煤氣主要成分：

CO（～5％）、CO2（～2％）、

H2（～63％）、

CH4（～24％）、O2（～0.2％）、CmHn（～2％）。特點：凈化的焦?fàn)t煤氣是無色、有臭味的有毒氣體，發(fā)熱量16.7～18.4MJ/Nm3（4000～4400kcal/Nm3），理論燃燒溫度為2150℃左右，著火點550～650℃，重度0.45kg/Nm3，爆炸范圍為4.72～37.59％，焦?fàn)t煤氣可燃物較多，發(fā)熱量高，屬高熱值煤氣，具有易燃性。2023/2/478各種煤氣的產(chǎn)生及其特點三、轉(zhuǎn)爐煤氣：轉(zhuǎn)爐煤氣是轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的副產(chǎn)煤氣。轉(zhuǎn)爐冶煉時，氧氣通過氧槍，從爐口上方伸入到距鐵水面上適當(dāng)位置，以一定的壓力進(jìn)行吹煉，氧氣同鐵水中的碳、硫、磷、硅等氧化生成轉(zhuǎn)爐煤氣。2023/2/479各種煤氣的產(chǎn)生及其特點轉(zhuǎn)爐煤氣主要成分：

CO（～56％）

CO2（～18％）H2（～1.5％）

N2（～24％）

O2（～0.2％）特點：凈化的轉(zhuǎn)爐煤氣是有毒的可燃?xì)怏w，發(fā)熱量7.12～8.37MJ/Nm3（1700～2000kcal/Nm3），重度1.36kg/Nm3，爆炸范圍為18.22～83.22％。2023/2/480各種煤氣的產(chǎn)生及其特點四、天然氣：天然氣由石油區(qū)或單純的天然氣田生產(chǎn)出來。天然氣主要成分為甲烷（CH4），其次還含有乙烷等飽和碳?xì)浠衔?，各種碳?xì)浠衔锖吭?0％以上。2023/2/481各種煤氣的產(chǎn)生及其特點特點：天然氣是一種無色、易燃易爆的高熱值燃料，本身有毒，比空氣輕（重度0.6kg/Nm3），發(fā)熱量33.44～41.8MJ/Nm3（8000～10000kcal/Nm3），爆炸范圍為4.96～15.7％。2023/2/482各種煤氣的產(chǎn)生及其特點五、泰鋼2014年1-10月份各種煤氣所含成分實測值：1、山前轉(zhuǎn)爐煤氣2023/2/483項目CO2O2COQ（KJ/Nm3）1-10月平均17.950.7656.837233各種煤氣的產(chǎn)生及其特點2023/2/4842、山后轉(zhuǎn)爐煤氣項目CO2O2COQ（KJ/Nm3）1-10月平均17.621.2948.656192各種煤氣的產(chǎn)生及其特點2023/2/4853、高爐煤氣COCO2O2H2CH4N2Q（KJ/Nm3）22.6320.980.492.350.5552.983332各種煤氣的產(chǎn)生及其特點2023/2/4864、焦?fàn)t煤氣CO2CmHnO2COCH4H2N2Q（KJ/Nm3）3.281.820.437.1626.1657.354.1117801Q=CmHn×711.76+CO×127.28+CH4×358.39+H2×108.44(KJ/Nm3)（不含水）各種煤氣的產(chǎn)生及其特點2023/2/487注：1、1kg標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)熱量=7000大卡=7000kcal（千卡）=29.3076MJ（兆焦）2、大卡：熱量單位相當(dāng)于工程單位kcal（千卡）1kg純水溫度升高或降低1攝氏度，所吸收或放出的熱量為1kcal，即

1kcal＝4.1868kJ問題：高焦煤氣3:1混合，混合煤氣熱值為多少？2023/2/488煤氣的燃燒煤氣的燃燒2023/2/4891、燃燒反應(yīng)和燃燒極限

煤氣中的可燃成分具有和空氣中的氧發(fā)生下列反應(yīng)的能力。煤氣的燃燒2023/2/490要想達(dá)到完全燃燒，必須具備以下條件：（1）要有足夠的空氣量；（2）空氣和煤氣中的可燃成分須很好的混合；（3）必須將煤氣加熱到著火點以上的溫度；（4）適當(dāng)排除燃燒后產(chǎn)生的廢氣。煤氣的燃燒2023/2/491注：完全燃燒時，可見到火苗明亮，沒有煙。如果火苗暗紅并帶有黑煙就是燃燒不完全。憑經(jīng)驗判斷：不完全燃燒（空氣量不足）冒黑煙溫度低完全燃燒（空氣量適宜）無煙溫度高過量燃燒（空氣量過大）無煙溫度低煤氣的燃燒2023/2/492但實際燃燒不同于上述一般的氧化反應(yīng)，而是伴隨著強烈發(fā)熱的連鎖反應(yīng)過程。為使過程達(dá)到強烈發(fā)熱的程度，必需有足夠的反應(yīng)速度。由化學(xué)動力學(xué)的基本原理可知，反應(yīng)速度與參與反應(yīng)的物質(zhì)濃度和溫度有關(guān)。煤氣的燃燒2023/2/493反應(yīng)速度愈快，單位時間內(nèi)放出的熱量愈多。只有當(dāng)煤氣和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的熱量足以使整個反應(yīng)系統(tǒng)的溫度不斷升高，達(dá)到在該溫度下可燃混合物可以自動的、不需外加火源而著起火來時，才能連續(xù)穩(wěn)定地燃燒。煤氣的燃燒2023/2/494否則，如果煤氣和空氣反應(yīng)產(chǎn)生的熱量低于系統(tǒng)的散熱，使燃燒反應(yīng)不能擴展到整個有效空間中去，系統(tǒng)溫度不能提高，而在距火源較遠(yuǎn)的地方，溫度較低，當(dāng)火源移開時，仍會發(fā)生熄火現(xiàn)象。因此，燃燒都是在很快的反應(yīng)速度下進(jìn)行的，參與反應(yīng)的煤氣和空氣濃度減小，就會使反應(yīng)速度減慢；低于某一極限值時，因反應(yīng)速度太慢而不能著火，故把可燃?xì)怏w和空氣所組成的混合物中可燃?xì)怏w的這種極限濃度稱為燃燒極限。煤氣的燃燒2023/2/495（1）燃燒反應(yīng)——是指煤氣中的各可燃成分與氧所進(jìn)行的伴有發(fā)光發(fā)熱的劇烈的氧化反應(yīng)。（2）燃燒極限——是指能穩(wěn)定燃燒時可燃混合物中可燃?xì)怏w的體積濃度范圍，稱為燃燒極限。較低的濃度稱為下限，較高的濃度稱為上限。煤氣的燃燒燃燒極限的本質(zhì)實際上是反應(yīng)(燃燒)速度與濃度的關(guān)系:燃燒反應(yīng):mF+nO2=CO2+H20燃燒速度:r=k[F]m[O]n2023/2/496煤氣的燃燒而[F]+[Air]=100%[O]=0.21[Air]代入上式得:r=k[F]m[0.21Air]n

=k’[F]m[Air]n

=k’[F]m[1-F]n所以，當(dāng)F變大或變小時，r均變小。當(dāng)F達(dá)到一個臨界值時，反應(yīng)速度小得反應(yīng)無法進(jìn)行，該臨界值就是燃燒極限。2023/2/497煤氣的燃燒2023/2/498煤氣的燃燒表中可燃?xì)怏w的濃度高于上限或低于下限時，就不能燃燒。上限愈高，下限愈低，燃燒范圍就愈寬。同樣的可燃?xì)怏w當(dāng)與純氧組成可燃混合物時，燃燒范圍比上表所列數(shù)據(jù)大為加寬。如H2和O2的混合物中，下限為9.2％，上限值為91.6％，燃燒范圍達(dá)82.4％。因此，可燃混合物的存在并達(dá)到一定的比例極限是燃燒能否發(fā)生的內(nèi)因，溫度、壓力增加時，燃燒范圍將加寬，而加入惰性組分則使燃燒范圍變窄。2023/2/499煤氣的燃燒對于混合氣體的燃燒極限，隨其組成而變，可用下式估算：2023/2/4100(體積%)式中

L——可燃?xì)怏w混合物的燃燒(或爆炸)極限(上限或下限)；

P1P2——在氣體混合物中，各組分的體積百分含量，％；

N1N2——純組分的相應(yīng)極限濃度(上限或下限)，體積％。

煤氣的燃燒對含有C02、N2等惰性氣體的可燃混合物需用下式校正：2023/2/4101δ——可燃?xì)怏w中惰性氣體的含量（體積分?jǐn)?shù)），％。煤氣的燃燒影響燃燒極限的因素：（1）壓力的影響：壓力升高、反應(yīng)分子的濃度增大，使反應(yīng)速度加快（2）溫度的影響：溫度升高時，反應(yīng)速度加快，燃燒范圍加寬（3）惰性氣體的影響：惰性氣體的存在降低了反應(yīng)物的濃度，使反應(yīng)速度和防熱速度減慢，故燃燒范圍變窄2023/2/4102煤氣的燃燒2023/2/41032、煤氣燃燒類型煤氣燃燒過程可分為三個階段：①煤氣和空氣混合，并達(dá)到極限濃度。②將可燃混合氣體加熱到著火溫度或點火燃燒使其達(dá)到著火溫度。③可燃物與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)行連續(xù)穩(wěn)定的燃燒，此過程取決于化學(xué)動力學(xué)的因素，即主要和反應(yīng)的濃度和溫度有關(guān)。煤氣的燃燒2023/2/4104根據(jù)煤氣和空氣的混合情況，煤氣燃燒有兩種類型。1、動力燃燒（無焰燃燒）2、擴散燃燒（有焰燃燒）煤氣的燃燒2023/2/4105動力燃燒—是指煤氣和空氣在進(jìn)入燃燒室前先混合均勻，然后著火燃燒，這時的燃燒速度取決于化學(xué)反應(yīng)速度，故稱動力燃燒；由于化學(xué)反應(yīng)速度極快，可達(dá)到很高的燃燒強度，燃燒完全，燃燒產(chǎn)物中沒有煙粒，燃燒室中透徹明亮，這種燃燒方法又稱為無焰燃燒；由于在燃燒前煤氣和空氣均勻混合，故動力燃燒可在很小的過?？諝庀禂?shù)下達(dá)到完全燃燒，燃燒溫度高。煤氣的燃燒2023/2/4106無焰燃燒時，煤氣和空氣是在冷態(tài)時預(yù)先混合的，為使無焰燃燒正常穩(wěn)定地進(jìn)行，要求可燃混合物進(jìn)入燃燒室前必需加熱至著火溫度以上，以及氣流速度稍大于火焰?zhèn)鞑ニ俣龋駝t容易引起回火，甚至爆炸。因此無焰燃燒器要求有灼熱的內(nèi)壁足以使整個可燃混合氣體同時迅速加熱到著火溫度。煤氣的燃燒2023/2/4107容易回火是無焰燃燒的惟一缺點?；鼗饡r，在混合器內(nèi)就進(jìn)行部分燃燒，使混合器溫度提高，廢氣和可燃?xì)庖黄疬M(jìn)人燃燒器，增加氣流阻力，減少噴射管的吸入能力，破壞正常工作，嚴(yán)重時會引起爆炸。煤氣的燃燒2023/2/4108擴散燃燒—是指煤氣和空氣分別送入燃燒室后，依靠對流擴散和分子擴散作用邊混合邊燃燒的過程稱為擴散燃燒；由于燃燒反應(yīng)瞬間完成，故燃燒速度取決于可燃物分子和氧分子相互碰撞的物理過程，即擴散過程。擴散燃燒時，由于局部氧的不足而發(fā)生碳?xì)浠刮锏臒峤?，產(chǎn)生游離碳，因此在燃燒帶中有固體微粒存在，產(chǎn)生強烈的光和熱輻射，形成光亮的火焰，故這種燃燒方法又稱為有焰燃燒。煤氣的燃燒2023/2/4109火焰的長短，表征煤氣燃燒過程速度的大小，它主要取決于煤氣和空氣的混合強度和混合程度，混合進(jìn)行得愈快愈完全，燃燒愈快，火焰就愈短。在有焰燃燒中有很多因素影響煤氣和空氣的混合過程，主要包括可燃物與氧分子的相互擴散速度和氣體動力學(xué)等因素。煤氣的燃燒2023/2/4110擴散燃燒速度主要取決于氣流沿高向的運動速度、煤氣和空氣的氣流夾角、出口中心間距、擴散系數(shù)等因素。而氣體燃料的擴散系數(shù)D反比于其平均分子量的平方根，即：

D∝(8RT/πM)0.5煤氣的燃燒2023/2/4111式中：R—氣體常數(shù)；理想氣體狀態(tài)方程：pV=nRT已知標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1mol理想氣體的體積約為22.4L把p=101325Pa,T=273.15K,n=1mol,V=22.4L=0.0224m^3代進(jìn)去得到R約為8.314，單位J/(mol*K

T—氣體的絕對溫度，K；

M—燃料氣的平均分子量。煤氣的燃燒2023/2/4112由于高爐煤氣的平均分子量遠(yuǎn)大于焦?fàn)t煤氣的平均分子量，所以，高爐煤氣的火焰長度遠(yuǎn)大于焦?fàn)t煤氣的火焰長度。煤氣的燃燒2023/2/41133、著火溫度著火溫度是使可燃混合物開始正常穩(wěn)定燃燒的最低溫度。著火溫度并非是一個物理常數(shù)，它與可燃混合物的成分、燃燒系統(tǒng)的壓力、燃燒室的類型和大小有關(guān)。煤氣的燃燒2023/2/4114幾種可燃?xì)怏w在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的著火溫度名稱

H2COCH4C2H4C6H6焦?fàn)t煤氣高爐煤氣發(fā)生爐煤氣著火溫度/oC580～590644～658650～670542～547740600～650>700640～680煤氣的燃燒2023/2/4115點火——可燃混合氣體靠火星、灼熱物體等火源形成火焰中心，然后經(jīng)火焰?zhèn)鞑ナ箍扇蓟旌蠚馊紵悬c火燃燒。點火燃燒要有兩個條件：一是有一定能量的火源二是能進(jìn)行火焰?zhèn)鞑ッ簹獾娜紵?023/2/4116爆炸——在密閉容器中可燃混合氣，在燃燒極限內(nèi)達(dá)到著火溫度或點火時，由于絕熱壓縮作用，可燃混合氣因急劇反應(yīng)使溫度和壓力急劇升高，這時火焰的傳播速度可達(dá)每秒幾公里整個容器內(nèi)的可燃混合氣將同時急劇反應(yīng)而產(chǎn)生極大的破壞力并引進(jìn)爆炸。煤氣的燃燒2023/2/4117爆炸與燃燒的不同點是：燃燒是穩(wěn)定的連鎖反應(yīng)，主要依靠溫度的提高，使反應(yīng)加速；而爆炸是不穩(wěn)定的連鎖反應(yīng)，主要依靠壓力的提高，使活性分子濃度急劇提高而加速反應(yīng)。煤氣的燃燒2023/2/4118回火、脫火現(xiàn)象及產(chǎn)生原因⑴回火——當(dāng)空氣煤氣混合物向爐內(nèi)噴出的速度小于火焰的傳播速度時，則火焰會回竄到燒嘴內(nèi)部燃燒的現(xiàn)象即回火現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：煤氣壓力太低；燃燒器體或噴嘴溫度太高。煤氣的燃燒2023/2/4119⑵脫火——當(dāng)空氣煤氣混合物向爐內(nèi)噴出的速度過大時，火焰遠(yuǎn)離燒嘴頭部燃燒進(jìn)而熄滅的現(xiàn)象即脫火現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：煤氣壓力太高；一次空氣量過大；二次空氣流速大，即燃燒器周圍風(fēng)大，也會產(chǎn)生脫火或火焰吹滅現(xiàn)象。2023/2/4120煤氣的熱工計算煤氣的熱工計算2023/2/4121一、燃燒計算燃燒計算要解決理論需氧量、理論空氣量、產(chǎn)生的廢氣量、廢氣組成、燃燒溫度等。

1、空氣過剩系數(shù)α是指為了保證燃料的完全燃燒，供給的實際空氣量一定要多于理論空氣量，二者之比稱為空氣過剩系數(shù)，用α表示。煤氣的熱工計算2023/2/4122α大小的意義：α太小，燃料燃燒不完全，CO2和H2O電離多，可燃成分CO、H2隨廢氣排出，浪費煤氣；α太大，產(chǎn)生的廢氣量大，帶走的廢氣顯熱多，燃燒火焰短，會降低燃燒室溫度。一般焦?fàn)t煤氣α=1.20—1.25。高爐煤氣α=1.05—1.15煤氣的熱工計算2023/2/4123α可通過測定廢氣的組成按下式求得：式中:O2、CO、CO2——由廢氣分析測得的廢氣中各成分的體積%；

K——隨加熱煤氣組成而異的系數(shù)，煤氣的熱工計算2023/2/4124K=VCO2/O理VCO2、O理——燃燒1立方米煤氣所產(chǎn)生的理論CO2量和理論需O2量煤氣的熱工計算2023/2/4125例：焦?fàn)t用焦?fàn)t煤氣加熱，所需理論氧量為91.93m3，燃燒產(chǎn)生的CO2量為40.06m3，在標(biāo)準(zhǔn)蓄熱室小煙道取樣，廢氣成分分析為：CO2=9.1%，CO=0.1%，O2=4.5%，計算空氣過剩系數(shù)？解：煤氣的熱工計算2023/2/4126理論空氣量、實際空氣量與空氣過剩系數(shù)理論空氣量---煤氣在完全燃燒時理論上所需的空氣量。實際空氣量---實際上供給煤氣燃燒的空氣量。為了使煤氣盡可能地完全燃燒，實際空氣量必須大于理論空氣量，二者的比值叫空氣過剩系數(shù)（又稱空氣消耗系數(shù)）。煤氣的熱工計算2023/2/41272、燃燒的物料衡算1）空氣需要量的計算①理論需氧量1m3煤氣完全燃燒時所需的理論氧量等于煤氣中各可燃成分單獨燃燒時所需氧量的總和。如下式：煤氣的熱工計算2023/2/4128O理=[0.5×(H2+CO)+Σ(m+n/4)×CmHn-02]×0.01，m3／(m3煤氣)式中H2、CO、…—分別表示煤氣中各成分的體積含量,％②理論干空氣量：L理=O理×100/21，m3／(m3煤氣)煤氣的熱工計算2023/2/4129實際干空氣量為：L實(干)=αL理，m3／(m3煤氣由于空氣中均含有一定的水分，實際空氣量應(yīng)包括帶入的水分，則實際濕空氣量為：L實=L實(干)×(1+H20)空，

m3／(m3煤氣)式中H20—為每m3干空氣中所含的水汽量，m3／(m3干空氣)。煤氣的熱工計算2023/2/4130經(jīng)驗值：1）當(dāng)燃?xì)獾腍<10500kJ/Nm3時，L理=0.209×H/1000。2）當(dāng)燃?xì)獾腍＞10500kJ/Nm3時，L理=0.26×H/1000-0.25。3）烷烴類燃?xì)猓ㄌ烊粴狻⒁夯蜌猓┎捎肔理=0.268×H/1000。煤氣的熱工計算2023/2/4131④燃燒產(chǎn)生的廢氣量V：

VCO2=0.01[CO2+CO+CH4+2C2H4+6C6H6]，

VH2O=0.01[H2+2(CH4+C2H4)+3C6H6+H2O煤、干+L實、干×H2O空、干]煤氣的熱工計算2023/2/4132VN2=0.01N2+0.79L實、干VO2=0.21L實、干-O理V=VCO2+VH2O+VN2+VO2，nm3廢氣/nm3煤氣⑤廢氣組成：Xi=Vi/V,i=CO2、H2O、N2、O2煤氣的熱工計算2023/2/4133煤氣的熱工計算2023/2/4134同理，低發(fā)熱值為3643kJ／m3的高爐煤氣，飽和溫度為30℃，空氣溫度為20OC，相對濕度為0.6，α=1.25時，可計算得：

L實(干)=0.843m3／(m3煤氣)

L實=0.855m3／(m3煤氣)

V廢=1.757m3／(m3煤氣)煤氣的熱工計算2023/2/4135其廢氣組成為：C0223.28％，022.02％、H204.24％、N270.46％。由計算可知，燃燒1m3焦?fàn)t煤氣所需空氣量約為燒1m3高爐煤氣所需空氣量的6.5倍，產(chǎn)生的廢氣量約為3.5倍，且兩者的廢氣組成也有顯著差別，除N2以外焦?fàn)t煤氣產(chǎn)生的廢氣中以H20為最多，高爐煤氣的廢氣則以C02為最多。煤氣的熱工計算2023/2/4136理論煙氣量經(jīng)驗公式：當(dāng)煤氣H＜12600kj/nm3時，L煙=0.173×H/1000+1.0。焦?fàn)t煤氣L煙=0.272×H/1000+0.25。烷烴類燃?xì)釲煙=0.239×H/1000+a天然氣a=2，石油伴生氣a=2.2，液化石油氣a=4.5煤氣的熱工計算2023/2/4137例題：某焦?fàn)t用發(fā)生爐煤氣加熱，實測得廢氣的組成為：廢氣成分CO2COO2

含量，%16.900.102.00發(fā)生爐煤氣的組成為：煤氣成分H2COCH4CO2N2O2含量，%3.028.80.211.156.50.40求空氣過剩系數(shù)。煤氣的熱工計算2023/2/4138解：依題意：α=1+K（O2-0.5CO）/(CO2+CO)K=Vco2/O理VCO2=0.01[CO2+CO+CH4+2C2H4+6C6H6]O理==[0.5×(H2+CO)+(m+n/4)×CmHn-02]×0.01煤氣的熱工計算2023/2/4139Vco2=0.01(CO+CO2+CH4)=0.01(28.8+11.1+0.2)=0.401O理

=0.01[0.5(H2+CO)+2CH4–O2]=0.01[0.5(3.0+28.8)+2×0.2-0.4]=0.159煤氣的熱工計算2023/2/4140故K=0.401/0.159=2.522α=1+2.522（2-0.5×0.1）/(16.9+0.1)=1+0.289=1.289答：該焦?fàn)t的空氣過剩系數(shù)為1.289。煤氣的熱工計算2023/2/4141焦?fàn)t煤氣組成如下，求K值。

H2CO2O2COC2H4CH458.02.20.45.82.925.0從反應(yīng)式中可求得：ΣCO2＝CO2＋2C2H4＋CH4＋CO＝2.2＋2×2.9＋25.0＋5.8＝38.8O2理＝3C2H4＋2CH4＋0.5H2＋0.5CO－O2＝3×2.9＋2×25.0＋0.5×58.0＋0.5×5.8－0.4＝90.2則K＝ΣCO2／O2理＝38.8／90.2＝0.43煤氣的熱工計算2023/2/4142由此可見，K是隨煤氣組成而改變的，一般焦?fàn)t煤氣K＝0.43高爐煤氣K＝0.25。如果煤氣成分波動較大時，應(yīng)按煤氣成分重新計算K值。煤氣的熱工計算2023/2/4143設(shè)燒焦?fàn)t煤氣的廢氣中的組成CO29.0，O24.6，已知K＝0.43，計算α值。煤氣的熱工計算2023/2/4144為什么選擇合理的空氣過剩系數(shù)？當(dāng)空氣過剩系數(shù)較低時，煤氣由于燃燒不完全，廢氣中含有CO。如廢氣中含有1%的CO，則煤氣由于不完全燃燒而引起的熱損失為:12728×1%=127kJ/(m3廢氣)或127×1.757=223kJ/(m3煤氣)式中12728—CO的燃燒熱，kJ/(m3CO)；1.757—Q低為熱值為3643kJ/m3的高爐煤氣燃燒產(chǎn)生的廢氣量，m3/(m3煤氣)。也就是相當(dāng)于223/3643=6.13%的熱量沒有被利用而浪費掉了。煤氣的熱工計算2023/2/4145如廢氣中每增加1％的氧氣，則相當(dāng)于隨廢氣帶走的熱損失為：0.01×（100/21）×280×1.45=19.4kJ／(m3廢氣)或223/3643×19.4×1.757=34kJ／(m3煤氣)式中280—廢氣溫度，oC；1.45—280oC時廢氣的比熱容，kJ／(m3·oC)。即相當(dāng)于34/3643

=0.953％的熱量損失掉了。煤氣的熱工計算2023/2/4146由此可見，在一定的條件下提高空氣過剩系數(shù)可使耗熱量降低。但當(dāng)α增加到足以使煤氣完全燃燒時，再增加α就會使廢氣帶走的熱量增加，導(dǎo)致耗熱量增加，同時，由前面的分析得知，α的變化還會引起火焰長短的變化，從而影響高向加熱均勻性。因此在熱工操作中，選擇適宜的空氣過剩系數(shù)十分重要，并應(yīng)力求保持穩(wěn)定。煤氣的熱工計算2023/2/41473、燃燒熱衡算——燃燒溫度計算燃燒溫度——是指燃料燃燒時產(chǎn)生的熱量用于加熱燃燒產(chǎn)物（廢氣）使其達(dá)到的溫度稱為燃料的燃燒溫度。該溫度的高低取決于燃料組成、空氣系數(shù)、預(yù)熱程度及熱量向周圍介質(zhì)傳遞的情況等多種因素。煤氣的熱工計算2023/2/4148（1）實際燃燒溫度：煤氣燃燒時產(chǎn)生的熱量，除掉廢氣中CO2和H2O部分離解所吸收的熱量和傳給周圍介質(zhì)的熱量后，存余部分使廢氣溫度升高，此時的溫度稱為實際燃燒溫度。燃燒過程的熱量收入項：

(1)煤氣的燃燒熱Q低——燃燒1標(biāo)m3煤氣所生成的熱量，即煤氣的低發(fā)熱值：

Q1=Q低，kJ／(m3煤氣）煤氣的熱工計算2023/2/4149(2)煤氣的物理熱Q煤

Q2=Q煤=c煤t煤，kJ／(m3煤氣)式中c煤——煤氣在t煤℃時的比熱容，kJ/(m3·oC)；

t煤——進(jìn)入燃燒室的煤氣預(yù)熱溫度，oC。煤氣的熱工計算2023/2/4150(3)空氣的物理熱Q空

Q3=Q空=L實·c空·t空，kJ／(m3煤氣)式中

L實——燃燒1標(biāo)m3煤氣所需的實際空氣量，m3／(m3煤氣）；

c空——空氣在t空oC時的比熱，kJ/(m3·oC)；

t空——進(jìn)入燃燒室的空氣預(yù)熱溫度，℃。進(jìn)入總熱量：Q總=Q1+Q2+Q3=Q低+Q煤+Q空，kJ/（m3煤氣）煤氣的熱工計算2023/2/4151燃燒過程的熱量支出項：

(1)廢氣帶走的熱量Q廢

Q1′=Q廢=V廢·c廢·t廢，kJ／(m3煤氣)式中V廢—燃燒1標(biāo)m3煤氣所產(chǎn)生的廢氣量，m3／(m3煤氣）

c廢—廢氣在t廢oC時的比熱容，kJ／(m3·oC)；t廢——廢氣離開燃燒室時的溫度，即實際燃燒溫度t實℃。煤氣的熱工計算2023/2/4152(2)廢氣傳給周圍介質(zhì)的熱量Q散：

Q2′=Q散=Q效+Q損，kJ/（m3煤氣）式中Q效——傳給爐墻加熱煤料的熱量，kJ／(m3煤氣)；Q損——散失于周圍空間的熱損失，kJ／(m3煤氣）。煤氣的熱工計算2023/2/4153(3)不完全燃燒的熱損失Q不，即廢氣中CO的燃燒熱:

Q3′=Q不=12728VCO，kJ／(m3煤氣）式中VCO——燃燒1m3煤氣產(chǎn)生的廢氣中CO的含量，m3／(m3煤氣)；12728——CO的燃燒熱，kJ／(m3CO)。煤氣的熱工計算2023/2/4154(4)廢氣中C02和H20部分離解時吸收的熱量Q分當(dāng)溫度達(dá)到1300～1400℃以上時，廢氣中的H20和CO2就要發(fā)生顯著的離解反應(yīng)：

H20H2+02-10718C02CO+02-12778煤氣的熱工計算2023/2/4155Q4′=Q分=V廢·q離，kJ／(m3煤氣)式中V廢—1標(biāo)m3煤氣燃燒產(chǎn)生的廢氣量，m3／(m3煤氣)；q離—1m3廢氣中C02和H20的離解熱，kJ／(m3廢氣)。煤氣的熱工計算2023/2/4156q離=10840·+12730·

，

kJ／(m3廢氣)。式中10840、12730—為H20和C02的離解熱，kJ／(m3H20)，kJ／(m3C02)；

、—為廢氣中H20和CO2的含量，m3／(m3廢氣)；

、—為H20和C02的離解度，％。煤氣的熱工計算2023/2/4157根據(jù)熱平衡原理：Q低+Q煤+Q空=V廢·c廢t實+Q效+Q損+Qco+Q分

t實=(Q低+Qg+Qa-Q效-Q散-QCO-Q分）/Vcp。式中：Q低——煤氣的低熱值，kj/m3；

Qg——煤氣的顯熱（物理熱），kj/m3；

Qa——空氣顯熱，kj/m3；

Q效——有效熱，kj/m3；

Q散——向周圍的散熱，kj/m3；

QCO——不完全燃燒熱，kj/m3；

Q分——CO2、H2O的高溫離解熱，kj/m3；

V——1m3煤氣燃燒后產(chǎn)生的廢氣量，m3/m3;cp——廢氣的熱容（比熱），kj/m3℃。煤氣的熱工計算2023/2/4158（2）理論燃燒溫度：假設(shè)：1）煤氣完全燃燒，即QCO=0，2）廢氣不向周圍介質(zhì)傳熱，即Q效=Q散=0。這種條件下煤氣燃燒使廢氣達(dá)到的溫度稱為理論燃燒溫度。

t理=(Q低+Qg+Qa-Q分）/Vcp（3）熱值燃燒溫度：當(dāng)上式中Q分=0時，此時廢氣達(dá)到的溫度稱為熱值燃燒溫度t熱。是理論上能達(dá)到的最高溫度。一般情況下：t熱=t理+200~300℃,t理=t實+250~400℃煤氣的熱工計算2023/2/41590℃的煤氣用0℃的理論空氣完全燃燒，而且不向外界供熱時所能達(dá)到的最高溫度，稱為理論燃燒溫度，它可以比較不同煤氣的熱值價值和適用范圍。高爐煤氣理論燃燒溫度：

1310℃焦?fàn)t煤氣理論燃燒溫度：

2140℃煤氣的熱工計算2023/2/4160實際上燃料燃燒時，不可能不向工件供熱，也不可能沒有熱損失，所以實際燃燒溫度總比理論燃燒溫度低得多。由于過剩空氣的加入，溫度更低，由于計算十分復(fù)雜，通常認(rèn)為高爐煤氣不預(yù)熱時可以達(dá)到800℃的燃燒溫度，發(fā)生爐煤氣不預(yù)熱時可以達(dá)到1200℃的燃燒溫度，焦?fàn)t煤氣達(dá)到1400℃。2023/2/4161煤氣燃燒高效利用煤氣燃燒高效利用2023/2/4162思考：如何可以增加煤氣熱量有效利用率？煤氣燃燒高效利用2023/2/4163增加煤氣、空氣溫度（空氣煤氣預(yù)熱）增加熱值(煤氣高熱值或凈化、空氣富氧、降低加熱料、燃料含水量)增加換熱器效率（清灰、除垢）提高來料的初始溫度（熱裝熱送、熱鼓風(fēng)）高效燃燒（自動控制、燃燒優(yōu)化、合理的燒嘴、黑體），合理的煤氣空氣配比高效發(fā)電新技術(shù)應(yīng)用（高溫超高壓煤氣發(fā)電系統(tǒng)煤氣單耗3.1立方，傳統(tǒng)的高溫高壓鍋爐煤耗在4立方左右）增加爐膛、爐殼保溫（減少環(huán)冷機漏風(fēng)）減少排煙熱損失（高效燃燒、余熱利用、減少煙氣量）煤氣燃燒高效利用2023/2/4164項目名稱項目內(nèi)容燒結(jié)點火系統(tǒng)改燒焦?fàn)t煤氣項目兩臺燒結(jié)機點火系統(tǒng)用焦?fàn)t煤氣替代高爐煤氣，同時更換節(jié)能高效的新型燃燒器。燒結(jié)機熱風(fēng)點火項目環(huán)冷機3段熱風(fēng)溫度較高，通過引風(fēng)機和陶瓷多管除塵器引入點火爐直接用于點火爐助燃空氣，降低燒結(jié)氣體和固體單耗的同時，提高燒結(jié)礦產(chǎn)量。能源規(guī)劃診斷部分項目匯總煤氣燃燒高效利用2023/2/4165燒結(jié)機無動力熱風(fēng)燒結(jié)項目環(huán)冷機3段熱風(fēng)溫度較高，用作熱風(fēng)點火的廢氣量較少，剩余大量廢氣可采用無動力熱風(fēng)燒結(jié)技術(shù)，進(jìn)一步降低燒結(jié)固體燃耗和提高燒結(jié)產(chǎn)量。燒結(jié)點火爐煤氣預(yù)熱項目在點火爐爐膛上部安裝盤管換熱器，煤氣在管內(nèi)流動，利用盤管外點火爐爐膛輻射熱預(yù)熱盤管內(nèi)煤氣，預(yù)熱后煤氣直接進(jìn)入點火爐，煤氣溫度預(yù)熱可達(dá)200℃以上，實現(xiàn)節(jié)約煤氣10%以上。鏈篦機回轉(zhuǎn)窯節(jié)煤氣項目降低造球含水量至6-7%；回收環(huán)冷機三段熱風(fēng)送至烘干爐，減少高爐煤氣用量。煤氣燃燒高效利用2023/2/4166石灰窯節(jié)省煤氣項目在目前石灰窯換熱器上安裝超聲波清灰裝置，保障換熱器效率，提高空氣、煤氣預(yù)熱溫度；合