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，價格較低。 2、掌握燃料燃燒計算的方法，合理地選用燃、掌握燃料燃燒計算的方法，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。燒設(shè)備的特點。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、無煙煤。無煙煤是炭

2、化時間最長的一種，無機材料行業(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，剩下的殘渣為直餾重油直餾重油（常壓重油）直餾重油進行減壓蒸餾，其殘渣為減壓渣油減壓渣油。將直餾重油進行裂化，可得裂化煤氣和裂化汽油，其殘渣為裂化渣油裂化渣油城市煤氣混合發(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中煉焦時的副產(chǎn)品高爐煉鐵時的副產(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)

3、生的煤氣?？諝夂蜕倭克魵馀c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。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：指分析實驗室里所用的風(fēng)干煤樣的組成，以f表示。

4、此時，經(jīng)過空氣（20C，相，相對濕度對濕度70%）風(fēng)干的煤樣，煤中的水分已經(jīng)與大氣達到平衡，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(100100yWZfyWZyNZyWZyWWWWWWyWNfyNZWWW100100 干燥基干燥基：指絕對干燥的煤的組成，以g表示。 Cg%+Hg%+Og%+Ng%+Sg%+Ag%=100% 可燃基可燃基：

5、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 yfWW100100yW100100)(100100yyAWfyWW100100fW100100)(100100ffAW100100yW100100fWgA100100100)(100yyAW100)(100ffAW 100100gA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)系計算得到的，

6、例如換算系數(shù)是由物料平衡關(guān)系計算得到的，例如 已知Cf、Wy、Wf，求Cy 計算基準(zhǔn)：100燃料應(yīng)用基燃料折算成分析基燃料時為（100-Wywz），用物料平衡關(guān)系：應(yīng)用基時含碳量應(yīng)用基時含碳量=分析基時的含碳量分析基時的含碳量， 故有100Cy=(100- Wywz)Cf由式（4-1）得：ffyywzWWWW100100代入上式得fyfffyfywzfyWWCWWWCWCC100100100100100100100100或者 yfyfWWCC100100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)用基時的水分組成為Wy

7、=3.5%,干燥基時灰分組成為Ag=8.2%求 應(yīng)用基時Cy的百分含量 解 由于三個基準(zhǔn)之間不能同時轉(zhuǎn)換，因此 先由先由Cr換算成換算成Cg（%） 由表4-1得 ggrCAC1001006 .731002 . 81002 .80Cg由表4-1得 711006 . 31006 .73100100ygyWCC 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222224221SOONOHCOCHHCO 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： 100100222sgsOHHH 第二節(jié)第二節(jié) 燃料的熱工性質(zhì)

8、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：單位質(zhì)量或體積的燃料完全燃燒，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）時所）時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（ ） 218100

9、100yyHW20C時1水蒸氣的熱含量約為2500kJ/ yyyyyDWyGWHWHWQQ9252181001002500 不同基準(zhǔn)時，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） nmDWGWHCnSHCHHQQ221 .20242 2、熱值的計算、熱值的計算 實驗測定實驗測定：氧彈量熱計。 計算：計算： 固體、液體燃料式（4-8） yyyyyyDWWSOHCQ25)(1091030339氣體燃料QDW=126CO+108H2+358CH4+590C2H4+637C2H6+806C3H6+912C3H8+1187C4H10 +1460C5H12+2

10、32H2S (4-11) 標(biāo)準(zhǔn)燃料：標(biāo)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火焰的長度及著火溫度，一般來說，揮發(fā)分含量高，火焰長，著火溫度低，易著火。 2、結(jié)渣性結(jié)渣性：煤灰的熔融程度。常采用三角錐法測定。4、可燃硫含量可燃硫含量3、水分水分 1、粘度粘度：在測定溫度下油從恩格勒粘度計中流出200ml所需時間（秒）與20C蒸餾水流出200ml所需時間（約52秒）的比值。圖4-2。 2、閃點閃點： 概念：概念：油類加熱到一定溫度，表面

11、揮發(fā)出油類加熱到一定溫度，表面揮發(fā)出油蒸汽至空氣中，當(dāng)火焰接近時會閃現(xiàn)短暫的油蒸汽至空氣中，當(dāng)火焰接近時會閃現(xiàn)短暫的藍色亮光，這時油的溫度叫閃點。藍色亮光，這時油的溫度叫閃點。 使用使用：使用閃點低的油類應(yīng)特別注意預(yù)熱溫度不易過高，以確保安全。原油的閃點一般在40-60C，重油的閃點一般為80-300C。 （二）液體燃料（二）液體燃料 測定方法測定方法： 開口法 閉口法 3、凝固點、凝固點：油類完全失去流動性時的最高溫度。重油的凝固點一般為30-40C，原油的凝固點在30C以下。為了安全，原油的卸油溫度一般比凝固點高10C左右。4、水分、水分:油中含水量在2%以下。 5、機械雜質(zhì)、機械雜質(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 .22M2、煤氣的平均比熱： C=0.01X