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、化學反應(yīng)中能放出大量熱量并凡在物理、化學反應(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% 碳以有機化合物形式存在碳以有機化合物形式存在 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 有機硫化物有機硫化物可燃可燃 無機硫酸鹽無機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） 分析項目分析項目 燃料中的碳氫化合物燃料中的碳氫化合物 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: :是指分析實驗室里所用的空氣干燥煤樣是指分析實驗室里所用的空氣干燥煤樣 的組成，角標的組成，角標“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: :實際使用的燃料的組成，用下角標實際使用的燃料的組成，用下角標“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， 用下角標用下角標“d”d”表示。表示。 干燥無灰基干燥無灰基：無水無灰煤的組成，用下角標無水無灰煤的組成，用下角標“daf”daf”表示。表示。 不受燃料在開采、 運輸和貯存過程中 水分變動的影響。 不受燃料在開采、運輸、 冼煤和貯存過程中水分、 灰

6、分變動的影響。 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 收到基時水分Mar=3.5，干燥基時灰分Ad=8.2 求：收到基時Car的百分含量。 【解】【解】由于三個基準不能同時轉(zhuǎn)換，因此分兩步進行計算： （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（用上角標“v”v”表示）表示） 干成分干成分 （用上角標（用上角標“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，當燃燒產(chǎn)物冷卻到燃燒前的溫度時所放出的熱量稱燒，當燃燒產(chǎn)物冷卻到燃燒前的溫度時所放出的熱量稱 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)熱量的計算燃料發(fā)熱量的計算 （1）固體和液體燃料發(fā)熱量的計算固體和液體燃料發(fā)熱量的計算 根據(jù)元素分析計算根據(jù)元素分析計算 Qnet，ar=339Car+1030Har-109（Oar-Sar）-25Mar 根據(jù)工業(yè)分析計算根據(jù)工業(yè)分析計算 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、計算氣體燃料發(fā)熱量的計算 Qnet=126CO+108H2+358CH4+590C2H4+637C2H6+806C3H6 +912C3H8+1187C4H10+1460C5H12+232H2S 標準煤標準煤：Qnet，ar=29300kJ/kg 標準油標準油：Qnet=41820kJ/kg 標準氣：標準氣：Qnet=41820kJ/kJ 3 標準燃料標準燃料 便于產(chǎn)品的燃料消 耗的比較 標準燃料發(fā)熱量 某燃料發(fā)熱量 某燃料量標準燃料量 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、為標準煤是多少？ 【解】【解】計算計算 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煤折算成標準煤為：煤折算成標準煤為： )(752 293000 222000 1000kg標準煤 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， 如部分碳氫化合物、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：凝固點：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準是以恩氏粘度（0E）來表示，我 國重油的牌號是以50時油的恩氏粘度來分類的。 （2 2）閃點、燃點、著火點：閃點、燃點、著火點：重油的重要性能指標， 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）機械雜質(zhì)：機械雜質(zhì)：易磨損油泵及導致管

16、路或噴嘴堵塞 。 20 我國規(guī)定的重油質(zhì)量標準 項目 質(zhì)量標準 20號60號100號200號 250號 代號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（開口）（） 1520253645 凝固點（） 80100120130- 灰分（） 0.30.30.30.3- 水分（） 1.01.52.02.0- 含硫量（） 1.01.52.03.0- 機械雜質(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 煤氣在標準狀態(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際出發(fā)，根據(jù)國家當前 的能源政策選用燃料。應(yīng)堅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，并為機械化、 自動化生產(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