燃料種類和組成

1、第三章第三章 燃料及其燃燒燃料及其燃燒3.1 燃料的種類和組成燃料的種類和組成3.2 燃料的熱工性質(zhì)及選用原則燃料的熱工性質(zhì)及選用原則3.3 燃燒計(jì)算燃燒計(jì)算3.4 燃燒過程的基本理論燃燒過程的基本理論3.5 氣體燃料的燃燒過程及設(shè)備氣體燃料的燃燒過程及設(shè)備3.6 液體燃料的燃燒過程及設(shè)備液體燃料的燃燒過程及設(shè)備3.7 固體燃料的燃燒過程及設(shè)備固體燃料的燃燒過程及設(shè)備硅酸鹽制品在生產(chǎn)工藝過程中需消耗大量的熱量硅酸鹽制品在生產(chǎn)工藝過程中需消耗大量的熱量熱量的來源有兩種：一是熱量的來源有兩種：一是燃料燃料，二是，二是電能電能。目前以前者為主，且目前以前者為主，且90%的燃料靠礦產(chǎn)；的燃料靠礦產(chǎn)；燃

2、料費(fèi)用占產(chǎn)品燃料費(fèi)用占產(chǎn)品生產(chǎn)成本的比例生產(chǎn)成本的比例玻璃：玻璃：25%左右左右陶瓷：陶瓷：30 60%水泥：水泥：15%左右左右燃料燃料-凡在物理、化學(xué)反應(yīng)中能放出大量熱量凡在物理、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)和其它方面的物質(zhì)。并能夠有效地利用于工業(yè)和其它方面的物質(zhì)。3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成1 1 燃料的種類燃料的種類1.1 1.1 燃料的分類（燃料的分類（按照屬性分類）按照屬性分類）(1) 按型態(tài)分按型態(tài)分(2) 按來源分按來源分3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成(3) 按能源管理分按能

3、源管理分一次能源：燃料、水力、風(fēng)力一次能源：燃料、水力、風(fēng)力二次能源：電力二次能源：電力一次一次能源能源直接使用：直接使用： 1二次能源：二次能源： 1-2 使用：使用： 2總效率：總效率： = 1-2 2例如：目前火力發(fā)電：例如：目前火力發(fā)電： 1-2 =28.7%電熱效率：電熱效率： 2 =8090%雖然雖然 2 ，但，但 1-2 ，因此總效率，因此總效率 仍然不高！仍然不高！等價(jià)熱值：等價(jià)熱值：mj54.12%7 .28mj60. 3kwh1電電熱熱當(dāng)量熱值即熱電當(dāng)量：當(dāng)量熱值即熱電當(dāng)量：1kwh = 3.60mj電電熱熱3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成1.2 1.2 工

4、業(yè)常用燃料工業(yè)常用燃料(1) 煤煤年輕的年輕的古老的古老的植物植物泥煤泥煤褐煤褐煤煙煤煙煤無煙煤無煙煤地地質(zhì)質(zhì)年年代代c增增高高h(yuǎn)降降低低火焰火焰長長無無揮發(fā)分揮發(fā)分(v)降降低低 中國煤分類方案（附錄十三）中國煤分類方案（附錄十三）：(a) 按揮發(fā)分（按揮發(fā)分（vdaf，%）分類：）分類： vdaf 火焰長度火焰長度 (b) 按膠濾層厚度（按膠濾層厚度（y，mm）分類：）分類：y 粘結(jié)性粘結(jié)性 3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成(2) 石油加工產(chǎn)品及殘?jiān)图庸ぎa(chǎn)品及殘?jiān)鼘⑹图庸⑹图庸ふ麴s，按沸點(diǎn)不同分開：蒸餾，按沸點(diǎn)不同分開：汽油汽油主要成分是辛烷主要成分是辛烷(c8h

5、18)，主要用于汽車等，主要用于汽車等煤油煤油主要用于航空主要用于航空柴油柴油分輕柴油和重柴油分輕柴油和重柴油 主要成分是十七烷主要成分是十七烷(c17h36)潤滑油、凡士林、蠟潤滑油、凡士林、蠟用于化妝品用于化妝品重油重油天然石油提取汽油、煤油、柴油后的液態(tài)天然石油提取汽油、煤油、柴油后的液態(tài) 殘余物，呈暗黑色，粘稠狀，流動(dòng)性差。殘余物，呈暗黑色，粘稠狀，流動(dòng)性差。3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成隨著工業(yè)化水平的提高，重油的質(zhì)量越來越差：隨著工業(yè)化水平的提高，重油的質(zhì)量越來越差：減壓蒸餾減壓蒸餾減壓渣油減壓渣油裂化渣油裂化渣油催化裂化催化裂化石油石油常壓渣油常壓渣油常壓蒸餾常

6、壓蒸餾我國硅酸鹽工業(yè)主要是燒重油，條件好的也有我國硅酸鹽工業(yè)主要是燒重油，條件好的也有燒煤油和柴油。燒煤油和柴油。上述三種渣油統(tǒng)稱為上述三種渣油統(tǒng)稱為“重油重油”，又稱為，又稱為“燃料油燃料油”；3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成我國商品重油分類我國商品重油分類3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成(3) 天然氣、人造煤氣天然氣、人造煤氣天然氣天然氣是蘊(yùn)藏在地殼內(nèi)的可燃?xì)怏w是蘊(yùn)藏在地殼內(nèi)的可燃?xì)怏w 主要成分是主要成分是ch4(a) 氣井：氣井： ch4含量在含量在8590%以上以上(b) 油井伴生氣：主要成分油井伴生氣：主要成分ch4、cmhn(c) 煤成氣（與煤伴生）

7、：煤成氣（與煤伴生）： gas（瓦斯）（瓦斯）產(chǎn)出產(chǎn)出人造煤氣：人造煤氣：工業(yè)上主要是煤（以煙煤為主）的工業(yè)上主要是煤（以煙煤為主）的 氣化產(chǎn)氣，少量的是木柴、秸桿等氣化產(chǎn)氣，少量的是木柴、秸桿等3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成人造煤氣種類：人造煤氣種類：(a)石油氣石油氣煉制石油的副產(chǎn)品，其液態(tài)產(chǎn)品為液化煉制石油的副產(chǎn)品，其液態(tài)產(chǎn)品為液化 石油氣，主要含石油氣，主要含甲、乙、丙、丁烷甲、乙、丙、丁烷，熱值高，熱值高;(b)焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣煤在煉焦?fàn)t中進(jìn)行干餾產(chǎn)生的煤氣，煤在煉焦?fàn)t中進(jìn)行干餾產(chǎn)生的煤氣， 主要成分是主要成分是h2、ch4、co，熱值較高；，熱值較高；(c)高爐煤

8、氣高爐煤氣高爐煉鐵過程中產(chǎn)生的一種煤氣，含高爐煉鐵過程中產(chǎn)生的一種煤氣，含 2528%的的co，少量，少量h和大量的和大量的n2、co2，熱值低，熱值低;(d)發(fā)生爐煤氣發(fā)生爐煤氣煤或焦炭在煤氣發(fā)生爐中與空氣或煤或焦炭在煤氣發(fā)生爐中與空氣或 空氣和蒸汽作用而制得，主要成分：空氣和蒸汽作用而制得，主要成分：co、h2、 co2及及n2。3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成根據(jù)氣化劑的不同，發(fā)生爐煤氣分為：根據(jù)氣化劑的不同，發(fā)生爐煤氣分為：煤煤 +空氣空氣 + 蒸汽蒸汽混合煤氣混合煤氣：co+h2，熱值高，熱值高蒸汽蒸汽水煤氣水煤氣：co+h2（以（以h2為主）為主）空氣空氣空氣煤氣空

9、氣煤氣：co，熱值低，熱值低 氣化的關(guān)鍵問題：氣化的關(guān)鍵問題：(a) 設(shè)備投資大設(shè)備投資大;(b) 污染環(huán)境；污染環(huán)境；(c) 對(duì)煤種、塊度要求嚴(yán)。對(duì)煤種、塊度要求嚴(yán)。3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成 以組成燃料的主要元素以組成燃料的主要元素c、h、o、n、s及部分礦物雜質(zhì)及部分礦物雜質(zhì)灰分（灰分（a）和水分（）和水分（m）的）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示燃料的組成。質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示燃料的組成。2 2 燃料組成表示方法及其換算燃料組成表示方法及其換算2.1 2.1 固體、液體燃料組成表示方法及其換算固體、液體燃料組成表示方法及其換算以其質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示（質(zhì)量以其質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示（質(zhì)量 %）2.1.1 2

10、.1.1 元素分析法元素分析法 以單質(zhì)以單質(zhì)c或有機(jī)化合物形式存或有機(jī)化合物形式存在，受熱分解后燃燒。在，受熱分解后燃燒。含量：煤含量：煤5399；重油；重油86% 。molkjcooc/8 .40822 化合化合h：與氧相結(jié)合，不可燃：與氧相結(jié)合，不可燃自由自由h：與碳、硫的化合物，可燃：與碳、硫的化合物，可燃 固體燃料：固體燃料： 45% 液體燃料：液體燃料： 14%左右左右o和和n不可燃，降低燃料的燃燒能力不可燃，降低燃料的燃燒能力固液體燃料中含固液體燃料中含13或更少?；蚋?。 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(duì)設(shè)備及

11、環(huán)境有害燃燒產(chǎn)物對(duì)設(shè)備及環(huán)境有害 含量：液體燃料含量：液體燃料0.1-3.5% 固體燃料固體燃料2020液體燃料：一般液體燃料：一般0.30.33-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成gb483-87gb476-79c h o n s a m100%（規(guī)定可燃物質(zhì)）（規(guī)定可燃物質(zhì)）100%（絕對(duì)干燥燃料）（絕對(duì)干燥燃料）100%（風(fēng)干燃料）（風(fēng)干燃料）100%（操作燃料）（操作燃料）內(nèi)內(nèi)在在水水分分外外在在水水分分3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成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，用下角標(biāo)的組成，用下角標(biāo)

12、“ad”ad”表示表示 。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”表表示示干燥基干燥基:絕對(duì)干燥的煤的組成，絕對(duì)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”表表示示不受燃料在開采、運(yùn)不受燃料在開采、運(yùn)輸和貯存過程中水分輸和貯存過程中水分變動(dòng)的影響。變動(dòng)的影響。不受燃料在開采、運(yùn)輸、不受燃料在開采、運(yùn)輸、洗煤和貯存過程中水分、洗煤和貯存過程中水分、灰分變動(dòng)的影響。灰分變動(dòng)的影響。3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成2.1.2 2.

13、1.2 工業(yè)分析法工業(yè)分析法分析方法見分析方法見gb21277及及gb21184分析結(jié)果以分析結(jié)果以水分（水分（m）、灰分（）、灰分（a）、揮發(fā)分（）、揮發(fā)分（v）和）和固定碳（固定碳（fc）四種成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。四種成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。110c烘干烘干隔絕空氣隔絕空氣(干餾干餾)，850900c加熱加熱7分鐘分鐘通空氣，燃盡（通空氣，燃盡（80020c下至恒重）下至恒重）失重：揮發(fā)分失重：揮發(fā)分v（灰分（灰分a）煤樣煤樣干樣干樣灰燼灰燼焦餅（炭）焦餅（炭）失重：固定碳失重：固定碳fc失重：水分失重：水分m3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成收到基：收到基： （fc + v +

14、m+ a）ar = 100%干燥無灰基：干燥無灰基：vdaf + cdaf =100%v（volatilize constituent）燃料中的碳?xì)浠衔铮剂现械奶細(xì)浠衔?，v多燃多燃料著火溫度低，燃燒速度快料著火溫度低，燃燒速度快 ，燃燒火焰長。燃燒火焰長。m （moisture content）水分多，粘性大；太大水分多，粘性大；太大 降降溫；含量適當(dāng)可減少灰塵溫；含量適當(dāng)可減少灰塵fc（ fixed carbon ）fc ，表示經(jīng)歷的地質(zhì)年，表示經(jīng)歷的地質(zhì)年代長，燃料發(fā)熱量高。火代長，燃料發(fā)熱量高。火焰雖短，但后勁大，適合焰雖短，但后勁大，適合燒氧化焰。燒氧化焰。a (ash)a大肯定

15、不好大肯定不好3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成 adarmm100100100100arm100)(100araram aradmm100100arm100100)(100100araram adm100100)(100100adadam100100adm100)(100adadam 100100dada10010011113-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成濕成分濕成分（用上角標(biāo)（用上角標(biāo)“ ”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n n2 2、coco2 2、soso2 2、soso3 3和和h h2 2o o等等

16、換換算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 1001002vdvohxx組成表示組成表示2.2 2.2 氣體燃料組成表示法氣體燃料組成表示法3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成式中：式中：ci 某一組分之平均熱容，某一組分之平均熱容，kj/nm3k； vi 某一組分之體積分?jǐn)?shù)。某一組分之體積分?jǐn)?shù)。如：如： cmixt= civikj/nm3k 當(dāng)溫度不太低、壓力不太高時(shí)，各組分近當(dāng)溫度不太低、壓力不太高時(shí)，各組分近似遵從理想氣體狀態(tài)方程式，其大部分性質(zhì)都似遵從理想氣體狀態(tài)方程式，其大部分性質(zhì)都近似遵從加和性法則。近似遵從加和性法則。3-1 3-1 燃料的種類及組成燃料的種類及組成煤氣中的水分多以氣體狀態(tài)存在，所以煤氣有煤氣中的水分多以氣體狀態(tài)存在，所以煤氣有干、濕之分。干、濕之分。冷煤氣冷煤氣