第一篇燃燒工程概論課件

唐慶慶杰152391387271路面瀝青改性相變儲能材料廢舊輪胎的再生及利用甲烷催化部分氧化催化劑制備、表征及評價從事的研究方向路面瀝青改性從事的研究方向2燃料與燃燒燃料與燃燒3為什么要學習燃料與燃燒學從日常生活到工業(yè)交通及空間技術，都要涉及到如何以燃料作為能量來源及合理組織燃燒過程的問題燃料燃燒學是工業(yè)熱工及利用專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，是工業(yè)爐熱工工作者必須掌握的基本知識為什么要學習燃料與燃燒學從日常生活到工業(yè)交通及空間技術，都要4學什么燃料燃燒的本質(zhì)燃燒理論與燃燒技術燃燒學的研究方法學什么燃料燃燒的本質(zhì)5怎么學讀通多讀多思怎么學讀通6燃料概論著重介紹各種工業(yè)燃料的使用性能燃燒反應計算著重介紹工業(yè)爐燃燒計算方法燃燒基本原理主要介紹與工業(yè)爐燃燒過程有關的各種基本概念和基本理論燃燒技術主要介紹氣體、液體和固體燃料的燃燒方法和燃燒裝置課程概要燃料概論課程概要7燃燒學及其內(nèi)容燃燒學是研究燃燒過程基本規(guī)律及其應用技術的科學燃燒學的內(nèi)容包括燃燒理論和燃燒技術燃燒學及其內(nèi)容燃燒學是研究燃燒過程基本規(guī)律及其應用技術的科學8燃料與燃燒學要解決的問題如何以燃料作為能量來源如何合理組織燃燒過程燃料與燃燒學要解決的問題如何以燃料作為能量來源9燃料燃燒的本質(zhì)及影響因素本質(zhì)：物質(zhì)間的一種能量轉(zhuǎn)換過程，即燃料的內(nèi)能轉(zhuǎn)換成熱能的過程影響因素：反應物質(zhì)的濃度及溫度分布燃料與空氣的混合過程燃燒空間氣體動力場的結構燃料燃燒的本質(zhì)及影響因素本質(zhì)：物質(zhì)間的一種能量轉(zhuǎn)換過程，即燃10燃料的燃燒過程物理化學過程燃料與氧化劑之間的劇烈氧化反應氣體的運動、分子擴散及熱量傳遞等物理過程物理化學現(xiàn)象的綜合，兩者互相聯(lián)系又互相制約燃料的燃燒過程物理化學過程11燃燒理論著重研究燃燒過程所包括的各個基本現(xiàn)象解釋燃燒現(xiàn)象所運用的理論燃燒理論是工業(yè)爐領域中著重研究的重要課題燃燒理論的作用燃燒理論著重研究燃燒過程所包括的各個基本現(xiàn)象12燃燒過程所包括的基本現(xiàn)象預混可燃氣體的著火和熄滅火焰的傳播機理火焰的結構單一油滴和炭粒的燃燒燃燒反應機理燃燒過程所包括的基本現(xiàn)象預混可燃氣體的著火和熄滅13解釋燃燒現(xiàn)象所依據(jù)的理論化學傳熱傳質(zhì)學流體力學由簡及繁地說明各種燃燒現(xiàn)象的物理化學本質(zhì)解釋燃燒現(xiàn)象所依據(jù)的理論化學14在工業(yè)爐領域

燃燒理論著重研究的重要課題各類燃料的燃燒速度燃燒穩(wěn)定性火焰的流場和結構火焰輻射燃燒聲響燃燒污染物生成機理燃燒過程數(shù)學模型的建立在工業(yè)爐領域

燃燒理論著重研究的重要課題各類燃料的燃燒速度15燃燒理論的作用為各類燃燒過程的基本現(xiàn)象建立和提供一般性的物理概念從物理本質(zhì)上對各種影響因素作出定性分析為實驗研究和數(shù)據(jù)處理指出合理的方向燃燒理論的作用為各類燃燒過程的基本現(xiàn)象建立和提供一般性的物理16燃燒技術把燃燒理論中所闡明的物理概念和基本規(guī)律與實際工程中的燃燒問題聯(lián)系起來對現(xiàn)有的燃燒方法進行分析和改進對新的燃燒方法進行探索和實驗不斷提高燃料利用率和燃燒設備的技術水平在不同的領域里，對燃燒技術有不同的要求現(xiàn)代化大型工業(yè)爐對燃燒技術的要求降低能源消耗節(jié)約燃料資源燃燒技術把燃燒理論中所闡明的物理概念和基本規(guī)律與實際工程中的17當前

工業(yè)爐燃燒技術亟待的主要問題針對不同燃料的燃燒特性提出合理的燃燒方法根據(jù)生產(chǎn)工藝的具體要求研究并設計特殊性能的新型燃燒裝置研究高效節(jié)能型燃燒裝置研究低噪音、低污染的燃燒技術為實現(xiàn)工業(yè)爐的計算機控制提供燃燒過程的數(shù)據(jù)模型當前

工業(yè)爐燃燒技術亟待的主要問題針對不同燃料的燃燒特性提出18當前

解決燃燒技術問題的主要手段運用正確的物理概念對燃燒現(xiàn)象作出合理的正確的解釋通過實驗獲得燃燒反應物和產(chǎn)物之間的定量關系和結論當前

解決燃燒技術問題的主要手段運用正確的物理概念對燃燒現(xiàn)象19學習本課程的意義及內(nèi)容安排掌握燃料燃燒的基本原理和基本知識內(nèi)容安排燃料概論燃燒反應計算燃燒基本原理燃燒技術學習本課程的意義及內(nèi)容安排掌握燃料燃燒的基本原理和基本知識20第一篇燃料概論第一篇燃料概論21學習本篇的目的及內(nèi)容通過介紹各種燃料的特點和使用性能，以便有效地使用燃料和掌握生產(chǎn)工藝對燃料的技術要求固體燃料液體燃料氣體燃料學習本篇的目的及內(nèi)容通過介紹各種燃料的特點和使用性能，以便有22第一章固體燃料第一章固體燃料23固體燃料天然固體燃料的分類木質(zhì)燃料礦物質(zhì)燃料礦物質(zhì)燃料－煤的作用現(xiàn)代工業(yè)熱能的主要來源隨著科學技術的發(fā)展，將更多地應用于化學工業(yè)，進行綜合利用。固體燃料天然固體燃料的分類24煤煤的種類煤的化學組成及表示方法煤的使用性能煤煤的種類25煤的種類煤的來源根據(jù)生物學、地質(zhì)學和化學方面的判斷，煤是由古代植物變來的，中間經(jīng)過了極其復雜的變化過程根據(jù)母體物質(zhì)炭化程度的不同，可將煤分為四大類泥煤褐煤煙煤無煙煤煤的種類煤的來源26泥煤泥煤是最年輕的煤，由植物剛剛變來在結構上尚保留著植物遺體的痕跡質(zhì)地疏松、吸水性強、含天然水分高達40％以上風干后的堆積密度為300~450Kg/m3在化學成分上含氧量最多，高達28％~38％含碳較少泥煤泥煤是最年輕的煤，由植物剛剛變來27在使用性能上揮發(fā)分高、可燃性好、反應性強、含硫量低機械性能很差、不適于遠途運輸，只可作為地方性燃料在工業(yè)上用來燒鍋爐或作氣化原料生產(chǎn)焦炭在使用性能上28褐煤泥煤經(jīng)進一步變化所得，因能使熱堿水染成褐色而得名已完成植物遺體的炭化過程在結構上：與泥煤相比，密度較大，堆積密度為700~800Kg/m3在化學組成上：含碳量較高，氫和氧的含量較小，揮發(fā)分產(chǎn)率較低在使用性能上：粘結性弱，極易氧化和自燃，吸水性較強新開采出來的褐煤機械強度較大，但在空氣中極易風化和破碎，因而不適于遠地運輸和長期儲存褐煤泥煤經(jīng)進一步變化所得，因能使熱堿水染成褐色而得名29煙煤是一種炭化程度較高的煤與褐煤相比：在結構上，揮發(fā)分較少，密度較大，吸水性較小在化學組成上，含碳量增加，氫和氧的含量減少煙煤是一種炭化程度較高的煤30煙煤的最大特點：具有粘結性，這是其他固體燃料所不具備的，因此成為煉焦的主要原料不是所有的煙煤都具有同樣的粘結性也不是所有具有粘結性的煤都適于煉焦根據(jù)粘結性的強弱及揮發(fā)分產(chǎn)率的大小，煙煤又分為長焰煤、氣煤、肥煤、結焦煤及瘦煤等不同品種冶金工業(yè)和動力工業(yè)不可缺少的燃料，也是近代化學工業(yè)的重要原料煙煤的最大特點：具有粘結性，這是其他固體燃料所不具備的，因此31無煙煤礦物化程度最高的煤，也是年齡最老的煤結構特點：密度大，含碳量高，揮發(fā)分極少，組織致密而堅硬，吸水性小，適于長途運輸和長期儲存。優(yōu)點：發(fā)熱量大、灰分少，含硫量低，而且分布較廣。主要不足：受熱時容易爆裂成碎片，可燃性較差，不易著火。無煙煤礦物化程度最高的煤，也是年齡最老的煤32煤的化學組成各種煤都是由某些結構及其復雜的有機化合物組成的根據(jù)元素分析值，煤的主要元素是碳，其次是氫，并含有少量的氧、氮、硫，它們與碳、氫一起構成可燃化合物，稱為煤的可燃質(zhì)除此之外，在煤中還或多或少地含有一些不可燃的礦物質(zhì)灰分（A）和水分（W），稱為煤的惰性質(zhì)煤的化學組成各種煤都是由某些結構及其復雜的有機化合物組成的33碳（C）煤的主要可燃元素，煤的炭化程度越高，含碳量就越大氫（H）煤的主要可燃元素，但含量比碳小得多；并且隨著煤炭化程度的加深，含氫量先增加后減少，在含碳量為85％時達到最大值；氫在煤中有兩種存在形式：可燃氫（有效氫）化合氫在計算煤的發(fā)熱量和理論空氣需要量時，氫的含量以有效氫為準元素組成碳（C）煤的主要可燃元素，煤的炭化程度越高，含碳量就越大元34氧（O）煤中的一種有害物質(zhì)，隨著炭化程度的加深，含氧量逐漸減少氮（N）一般情況下不參加燃燒反應，是燃料中的惰性元素，但在高溫下能與氧結合生成對環(huán)境有害的氣體NOx氧（O）煤中的一種有害物質(zhì)，隨著炭化程度的加深，含氧量逐漸35硫在煤中有三種存在形式：有機硫：來自母體植物，與煤成化合狀態(tài)，均勻分布黃鐵礦硫：與鐵結合在一起，形成FeS2硫酸鹽硫：以各種硫酸鹽的形式存在于煤的礦物雜質(zhì)中有機硫和黃鐵礦硫都能參加燃燒反應，因而總稱為可燃硫或揮發(fā)硫，而硫酸鹽硫則不能進行燃燒反應硫（S）硫在煤中有三種存在形式：硫（S）36硫在燃料中是一種極為有害的物質(zhì)硫燃燒后生成二氧化硫和三氧化硫，危害人體健康和造成大氣污染在加熱爐中造成金屬的氧化和脫碳在鍋爐中引起鍋爐換熱面的腐蝕在焦炭中的硫影響生鐵和鋼的質(zhì)量硫在燃料中是一種極為有害的物質(zhì)37灰分（A）煤中所含的礦物雜質(zhì)（主要是碳酸鹽、粘土礦物質(zhì)及微量稀土元素等）在燃燒過程中經(jīng)過高溫分解和氧化作用后生成一些固體殘留物灰分是由多種化合物組成的，沒有固定的熔點，只能以灰分試樣軟化到一定程度時的溫度作為灰分的熔點；灰分的熔點與灰分的組成及爐內(nèi)的氣氛有關，其熔點一般在1000~1500℃之間灰分（A）灰分（A）煤中所含的礦物雜質(zhì)（主要是碳酸鹽、粘土礦物質(zhì)及微38煤中的灰分是一種有害成分直接關系到冶金焦炭的灰分含量從而影響高爐冶煉的技術經(jīng)濟指標對燒煤工業(yè)爐而言，灰分含量高的煤不僅降低了煤的發(fā)熱量，而且容易造成不完全燃燒并給設備維護和操作帶來困難；另外，灰分熔點太低時，灰分容易結渣，有礙于空氣流通和氣流的均勻分布，使燃燒過程遭到破壞。對煉焦用煤來說，一般規(guī)定入爐前灰分含量不應超過10％煤中的灰分是一種有害成分39水分（W）水分:燃料中的有害成分降低了燃料的可燃質(zhì)在燃燒時消耗熱量固體燃料中的水分包括兩部分外部水分內(nèi)部水分水分（W）水分:燃料中的有害成分40外部水分（濕分或機械附著水）不被燃料吸收而是機械地附著在燃料表面上的水分含量大小與大氣濕度和外界條件有關通過粉碎并在大氣中自然干燥到風干狀態(tài)即可除掉外部水分（濕分或機械附著水）41內(nèi)部水分達到風干狀態(tài)后燃料中所殘留的水分包括被燃料吸收并均勻分布在可燃質(zhì)中的化學吸附水和存在于礦物雜質(zhì)中的礦物結晶水只有在高溫分解時才能除掉內(nèi)部水分42成分表示方法及其換算固體燃料的成分通常用各組分的質(zhì)量百分數(shù)來表示應用成分干燥成分可燃組分應用基：各種煤都是由C、H、O、N、S、A、W等七種成分組成，包括全部組分在內(nèi)的成分，習慣上把它叫做應用基成分表示方法及其換算固體燃料的成分通常用各組分的質(zhì)量百分數(shù)來43應用成分：各種組分在應用基中的質(zhì)量百分數(shù)叫做燃料的應用成分干燥成分：以不含水分的干燥基中各組分的百分含量來表示燃料的化學組成應用成分：各種組分在應用基中的質(zhì)量百分數(shù)叫做燃料的應用成分44可燃組分：只用C、H、O、N、S五種元素在可燃基中的百分含量來表示燃料的成分可燃組分：只用C、H、O、N、S五種元素在可燃基中的百分含量45煤的使用性能和分類為了合理地利用煤資源、正確地制定煤利用的工藝技術方案和操作制度，除了了解煤的化學組成外，還必須了解它的使用性能煤的工業(yè)分析值煤的發(fā)熱量比熱、導熱系數(shù)粘結性及結焦性耐熱性反應性和可燃性煤的使用性能和分類為了合理地利用煤資源、正確地制定煤利用的工46煤的工業(yè)分析值煤的工業(yè)分析內(nèi)容測定水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳的百分含量煤在干餾過程中，隨著溫度的升高所發(fā)生的一系列變化煤的工業(yè)分析值煤的工業(yè)分析內(nèi)容47揮發(fā)分（V）：在干餾過程中，除部分水分外，逸出的全部氣體。主要包括煤的礦物結晶水、揮發(fā)性成分及熱分解產(chǎn)物等。包括CO2、CO、H2、CH4、CmHn、N2以及一部分熱解水和礦物結晶水。揮發(fā)分（V）：在干餾過程中，除部分水分外，逸出的全部氣體。主48揮發(fā)分逸出后所剩下的固體殘留物叫做焦塊，其中的碳素稱為煤的固定碳固定碳％＝100％－（A％＋W％＋V％）揮發(fā)分和固定碳的含量與炭化程度有關，隨著炭化程度的提高，揮發(fā)分的含量逐漸減少，固定碳不斷增多。揮發(fā)分逸出后所剩下的固體殘留物叫做焦塊，其中的碳素稱為煤的固49根據(jù)國家標準，煤的工業(yè)分析是將一定質(zhì)量的煤加熱到110℃，使其水分蒸發(fā)，以測出水分的含量再在隔絕空氣的條件下加熱到850℃，并測出揮發(fā)分的含量最后通以空氣使固定碳全部燃燒，以測出灰分和固定碳的含量煤的工業(yè)分析方法根據(jù)國家標準，煤的工業(yè)分析是將一定質(zhì)量的煤加熱到110℃，使50揮發(fā)分多的煤，干餾時可以得到較多的煤氣和焦油，燃燒時火焰較長。固定碳多的煤，干餾時焦炭的收率高。因此，煤的工業(yè)分析值是確定煤的用途和制定工藝制度時不可缺少的原始依據(jù)。揮發(fā)分多的煤，干餾時可以得到較多的煤氣和焦油，燃燒時火焰較長51煤的發(fā)熱量發(fā)熱量：工程計算中規(guī)定，1kg煤完全燃燒后所放出的燃燒熱計算發(fā)熱量的意義：是評價燃料質(zhì)量的一個重要指標，也是計算燃燒溫度和燃料消耗量不可缺少的依據(jù)發(fā)熱量的表示方法高發(fā)熱量Q高：燃料完全燃燒后燃燒產(chǎn)物冷卻到使其中的水蒸氣凝結成0℃的水時所放出的熱量低發(fā)熱量Q低：燃料完全燃燒后燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣冷卻到20℃時所放出的熱量煤的發(fā)熱量發(fā)熱量：工程計算中規(guī)定，1kg煤完全燃燒后所放出的52煤的發(fā)熱量計算：利用氧彈式量熱計直接計算，也可以根據(jù)下面的方式計算根據(jù)工業(yè)分析值計算根據(jù)元素分析值計算煤的發(fā)熱量和炭化程度有關隨著炭化程度的提高，發(fā)熱量不斷增大當含碳量達到87％左右時，發(fā)熱量達到最大值，以后開始下降煤的發(fā)熱量計算：利用氧彈式量熱計直接計算，也可以根據(jù)下面的方53比熱和導熱系數(shù)煤在室溫條件下的比熱為0.84~1.67kJ/(kg?℃),隨著炭化程度的提高而變小，實驗發(fā)現(xiàn)，煤的比熱與水分和灰分成線性關系煤的導熱系數(shù)一般為0.232~0.348W/(m?℃),隨著炭化程度及溫度的升高而增大。比熱和導熱系數(shù)煤在室溫條件下的比熱為0.84~1.67kJ/54粘結性與結焦性粘結性：粉碎后的煤在隔絕空氣的情況下加熱到一定溫度時，煤的顆粒相互粘結形成焦塊的性質(zhì)結焦性：在工業(yè)煉焦條件下，一種煤或幾種煤混合后的粘結性，也就是煤能煉出冶金焦的性質(zhì)粘結性和結焦性是兩個不同的概念，但兩者在本質(zhì)上也有相同之處，通常粘結性好的煤的結焦性也較強粘結性與結焦性粘結性：粉碎后的煤在隔絕空氣的情況下加熱到一定55了解粘結性與結焦性的意義可以使我們知道某種煤是否適于煉焦煤的粘結性和結焦性對于煤的氣化和燃燒性能有很大影響具有強粘結性的煤在氣化和燃燒時由于煤的粘結，容易結成大塊，嚴重影響氣流的均勻分布。了解粘結性與結焦性的意義56煤粘結性的測定方法以坩堝法最為普遍在實驗條件下用坩堝法測定揮發(fā)分產(chǎn)率之后，對所形成的焦塊進行觀察，根據(jù)焦塊的外形分為七個等級，稱為粘結序數(shù)，以此來評定粘結性的強弱。煤粘結性的測定方法以坩堝法最為普遍57煤的耐熱性指煤在加熱時是否易于破碎耐熱性的強弱能直接影響煤的燃燒和氣化效果煤的耐熱性指煤在加熱時是否易于破碎58耐熱性差的煤（無煙煤和褐煤），氣化和燃燒時容易破碎成碎片，防礙氣體在爐內(nèi)的正常流通，并容易發(fā)生燒穿現(xiàn)象，使氣化過程變壞。無煙煤耐熱性低的原因主要是因為其結構致密，加熱時因內(nèi)外溫差而引起膨脹不均，造成了煤的破裂，但經(jīng)過熱處理后，可以改善其耐熱性。褐煤的耐熱性差，主要是因為內(nèi)部水分大量蒸發(fā)所致。

耐熱性差的煤（無煙煤和褐煤），氣化和燃燒時容易破碎成碎片，防59反應性和可燃性煤的反應性是指煤的反應能力，也就是燃料中的碳與二氧化碳及水蒸氣進行還原反應的速度反應性的好壞通過反應物中CO的生成量和氧化層的最高溫度來表示。CO的生成量越多，氧化層的溫度越低，則煤的反應性越好。煤的可燃性指燃料中的碳與氧發(fā)生氧化反應的速度，即燃燒速度。煤的炭化程度愈高，則煤的反應性和可燃性愈差反應性和可燃性煤的反應性是指煤的反應能力，也就是燃料中的碳與60第二章液體燃料第二章液體燃料61液體燃料分為天然液體燃料和人造液體燃料兩大類天然液體燃料指石油及其加工產(chǎn)品人造液體燃料主要指從煤中提煉出的各種燃料油液體燃料分為天然液體燃料和人造液體燃料兩大類62石油及其加工石油是一種天然的液體燃料，也稱原油，是一種黑褐色的粘稠液體由各種不同族及不同分子量的碳氫化合物混合組成，主要是烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴及烯烴，還含有少量的硫化物、氧化物、氮化物、水及礦物雜質(zhì)根據(jù)產(chǎn)地不同，原油的物理化學性質(zhì)也往往不同將輕餾分多的原油叫輕質(zhì)原油輕餾分含量比較少的原油叫重質(zhì)原油石油及其加工石油是一種天然的液體燃料，也稱原油，是一種黑褐色63根據(jù)所含碳氫化合物的種類，可將原油分為以下幾類石蠟基原油：含石蠟族較多。優(yōu)點是可以從這種原油中獲得粘度指數(shù)較高的潤滑油和燃燒性能良好的煤油，缺點是所產(chǎn)汽油的辛烷值較低，加工時需要專門的脫蠟系統(tǒng)烯基原油：含烯烴較多。優(yōu)點是石蠟少，便于煉制柴油和潤滑油，缺點是汽油產(chǎn)量少，潤滑油粘度指數(shù)低，煤油容易冒煙原油的分類根據(jù)所含碳氫化合物的種類，可將原油分為以下幾類原油的分類64中間基原油：烷烴和烯烴的含量大體相當，也稱混合基原油；優(yōu)點是從中可以獲得大量直餾汽油和優(yōu)質(zhì)煤油，缺點是汽油的辛烷數(shù)不高，含蠟較多芳香基原油：含芳香烴較多。優(yōu)點是從中可以獲得辛烷數(shù)很高的汽油和溶解能力很強的溶劑，缺點是所產(chǎn)煤油容易冒煙中間基原油：烷烴和烯烴的含量大體相當，也稱混合基原油；優(yōu)點是65原油加工方法直接分餾法：把原油加熱，利用各種餾分產(chǎn)物沸點的不同而把它們分別提取出來。根據(jù)所用分餾塔工作壓力的不同常壓分餾：塔內(nèi)工作壓力接近大氣壓力；原油經(jīng)常壓分餾可得到石油氣、汽油、揮發(fā)油、煤油、柴油等沸點在350℃以下的產(chǎn)品減壓分餾：塔內(nèi)壓力一般在4000~10000Pa甚至低至1333Pa，故又稱真空分餾。用于處理沸點高于350℃的重質(zhì)餾分，以提高輕質(zhì)產(chǎn)品的收率。原油加工方法直接分餾法：把原油加熱，利用各種餾分產(chǎn)物沸點的不66原油加工方法裂解法：將直接分餾塔剩下的殘渣或某些分子量較大的重質(zhì)油品進一步在高溫高壓條件下進行分解，進一步提高原油中輕質(zhì)油品的產(chǎn)量，特別是汽油的產(chǎn)量。根據(jù)工藝特點的不同，又分為熱裂解和催化裂解等多種形式，溫度多在400~600℃，壓力1~1.5mPa甚至4~7mPa原油加工方法裂解法：將直接分餾塔剩下的殘渣或某些分子量較大的67重油原油加工后各種殘渣油的總稱，是冶金爐和其他工業(yè)爐上使用的主要液體燃料根據(jù)原油加工方法的不同，重油分為直餾重油：原油經(jīng)直接分餾后所剩下的渣油，包括常壓渣油和減壓渣油常壓渣油：作為爐用燃料使用減壓渣油：含瀝青質(zhì)較多，粘度太大，常配一部分柴油稀釋后使用裂化重油：原油經(jīng)裂解處理后所剩下的渣油，既含有大量的不飽和烴，也含有大量的游離碳素。很不容易燃燒，必須加入一部分輕質(zhì)油品進行調(diào)質(zhì)，以提高其燃燒性能重油原油加工后各種殘渣油的總稱，是冶金爐和其他工業(yè)爐上使用的68重油的化學組成重油的化學組成與所用的原油有很大的關系，也是由多種碳氫化合物混合而成的，包括烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和烯烴，但是硫化物、氧化物、氮化物、水及機械雜質(zhì)的含量比原油高很多了解重油化學組成的目的主要是進行燃燒計算，因此只須掌握重油的元素成分。和固體燃料一樣，重油的元素成分也是用C、H、O、N、S、A和W的質(zhì)量百分比來表示的重油的主要可燃元素是C和H，它們約占重油可燃成分的95％以上，通常重油的粘度越大則含碳量愈高，含H量則越低各地重油的元素成分基本接近重油的化學組成重油的化學組成與所用的原油有很大的關系，也是由69重油的物理性能和燃燒特性閃點、燃點、著火點油的閃點：空氣中油蒸汽濃度大到遇點火小火焰即發(fā)生閃火現(xiàn)象時，油的溫度即油的閃點油的燃點：閃火后能使油繼續(xù)燃燒而不熄滅的油溫油的著火點：使油表面的蒸汽自己燃燒起來的油溫重油的物理性能和燃燒特性閃點、燃點、著火點70閃點、燃點和著火點是使用重油或其他液體燃料時必須掌握的性能指標，它關系到用油的安全技術和重油的燃燒條件油的閃點與油的種類有關，油的比重越小閃點就越低燃點與閃點相差不大，一般比閃點高10℃左右重油的著火點為500~600℃閃點、燃點和著火點是使用重油或其他液體燃料時必須掌握的性能指71粘度：是表示流體質(zhì)點之間摩擦力大小的一個物理指標。重油粘度的大小對重油的輸送和霧化都有很大的影響重油的粘度與原油性質(zhì)及其加工方法有關，不同牌號和不同來源的重油所具有的粘度不一樣重油的粘度隨著溫度的升高而顯著降低。重油的粘度粘度：是表示流體質(zhì)點之間摩擦力大小的一個物理指標。重油的粘度72重油的粘度通常用動粘度系數(shù)來表示，?的單位m2/s，或cm2/s我國常使用恩氏粘度表示重油粘度的大小Et代表t°С重油的粘度動粘度系數(shù)?和恩氏粘度E的關系重油的粘度通常用動粘度系數(shù)來表示，?的單位m2/s，或cm273無論運輸還是燃燒，都必須控制重油的粘度為了得到需要的粘度，必須把重油加熱，以便降低粘度，提高其流動性和霧化效果。但加熱溫度不能太高水分蒸發(fā)及油氣化產(chǎn)生大量泡沫造成油罐溢油引起油壓和火焰波動因氣阻而影響油泵的正常運轉(zhuǎn)重油焦化造成輸油管道堵塞無論運輸還是燃燒，都必須控制重油的粘度74重油的密度重油密度ρ的工程單位：kg/m3或t/m3在常溫下（20℃），各種重油密度的大致范圍是ρ20＝0.92~0.98t/m3隨著溫度的上升，重油的密度略有減小重油的密度重油密度ρ的工程單位：kg/m3或t/m375比熱和導熱系數(shù)重油的比熱c和重油的種類有關，并隨著溫度的升高而略有增加重油比熱的計算方法比較多，其中比較適用的是在20~100℃范圍內(nèi)，重油的平均比熱可近似取1.30~1.70kJ/(kg?℃)。對粘度較大的重油可取上限重油的導熱系數(shù)λ也和重油的種類和溫度有關。在一般工程計算中，可取重油的導熱系數(shù)λ＝0.128~0.163W／（m?℃)比熱和導熱系數(shù)重油的比熱c和重油的種類有關，并隨著溫度的升高76發(fā)熱量重油的主要成分是碳氫化合物，而雜質(zhì)很少，所以重油的發(fā)熱量很大，其低發(fā)熱量Q低＝39900~42000kJ/kg重油發(fā)熱量的數(shù)值可用門捷列夫公式計算，也可用氧彈式量熱計直接測定含硫量重油中的硫是一種有害物質(zhì)供工業(yè)爐窯用的重油含硫量不應大于1％發(fā)熱量77重油在隔絕空氣的條件下加熱時，蒸發(fā)出油蒸汽后所剩下的一些固體炭素對于工業(yè)爐上使用的液體燃料來說，殘?zhí)康拇嬖谀芴岣呋鹧娴暮诙龋欣趶娀鹧娴妮椛鋫鳠崮芰執(zhí)慨a(chǎn)率高的燃料，在燃燒過程中，容易析出大量固體碳粒，它較難燃燒。殘?zhí)恐赜驮诟艚^空氣的條件下加熱時，蒸發(fā)出油蒸汽后所剩下的一些固體78當用溫度為300~400℃的過熱蒸汽或以預熱空氣做霧化劑時，特別是對某些經(jīng)常停火的間歇生產(chǎn)的爐子，容易因積炭的析出而造成噴嘴輸油導管及噴嘴出口的結焦，影響噴嘴的正常工作我國重油殘?zhí)慨a(chǎn)率比較高，一般在10％左右，所以應當特別注意燃燒設備的維護和管理當用溫度為300~400℃的過熱蒸汽或以預熱空氣做霧化劑時，79不同來源的重油其化學穩(wěn)定性不同把不同來源的重油摻混使用時，有時會出現(xiàn)瀝青、含蠟物質(zhì)等固體沉淀物或膠狀半凝固體，造成輸送管路的堵塞和停產(chǎn)等嚴重生產(chǎn)事故摻混性不同來源的重油其化學穩(wěn)定性不同摻混性80摻混性單獨用直餾重油配成的燃料油，其化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，摻混性好對于裂化重油，在混合使用前必須先做摻混性實驗當改變重油品種，以及用重油管路輸送焦油時，為慎重起見，應當先將輸油管路及其全部設備用蒸汽吹洗干凈摻混性單獨用直餾重油配成的燃料油，其化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，摻混性81第三章氣體燃料第三章氣體燃料82氣體燃料的特點、重要性及常用的氣體燃料單一氣體燃料的物理化學性質(zhì)煤氣高爐煤氣焦爐煤氣發(fā)生爐煤氣天然氣重油裂化氣轉(zhuǎn)爐氣氣體燃料的特點、重要性及常用的氣體燃料83氣體燃料的特點燃燒過程最容易控制，也最容易實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)氣體燃料可以進行高溫預熱，因此可以用低熱值燃料來獲得較高的燃燒溫度,并有利于節(jié)約燃料，降低燃耗氣體燃料的重要性對于某些工藝要求比較嚴格的加熱爐和熱處理爐，為了便于控制爐溫和爐氣的化學成分，以保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量，除了電能之外，氣體燃料是最理想的燃料。氣體燃料的特點84冶金爐及工業(yè)爐窯常用的氣體燃料高爐煤氣焦爐煤氣發(fā)生爐煤氣天然氣冶金爐及工業(yè)爐窯常用的氣體燃料85單一氣體的物理化學性質(zhì)任何一種氣體燃料都是由一些單一氣體混合而成的可燃氣體包括CO、H2、CH4和其他氣態(tài)碳氫化合物以及H2S等不可燃氣體包括CO2、N2和少量的O2除此之外，氣體燃料中還包含水蒸氣、焦油蒸氣及粉塵等固體顆粒單一氣體的物理化學性質(zhì)任何一種氣體燃料都是由一些單一氣體混合86煤氣的腐蝕性和毒性煤氣的腐蝕性腐蝕性成分：氨氣，硫化氫，二氧化碳，氫氰酸，氧氣。只有在水存在時才具有腐蝕性。防止腐蝕性的措施：除去煤氣中的水分具有毒性的煤氣成分：硫化氫，氫氰酸，二氧化硫，一氧化碳，氨氣，苯煤氣的腐蝕性和毒性煤氣的腐蝕性87煤氣成分的表示方法影響煤氣化學組成和發(fā)熱量的因素：煤氣的來源和種類氣體燃料的化學組成是用所含各種單一氣體的體積百分數(shù)來表示的，分為“濕成分”和“干成分”兩種表示方法在進行燃燒計算時，必須用氣體燃料的濕成分作為計算的依據(jù)氣體燃料干濕成分的換算關系式中H2O濕為100m3濕氣體中所含水蒸氣的體積煤氣成分的表示方法影響煤氣化學組成和發(fā)熱量的因素：煤氣的來源88高爐煤氣高爐煉鐵過程中所得到的一種副產(chǎn)品，其主要可燃成分是CO高爐煤氣的化學組成及熱工特性與高爐燃料的種類、所煉生鐵的品種以及高爐冶煉工藝特點有關高爐煤氣發(fā)熱量小，因煤氣中含有大量的N2和CO2高爐煤氣的理論燃燒溫度為1400~1500℃高爐煤氣使用前必須先進行除塵處理，因煤氣中含有大量的粉塵，為60~80g/m3在冶金生產(chǎn)中，高爐煤氣主要用于焦爐，在冶金聯(lián)合企業(yè)中，與焦爐煤氣混合后也可用于平爐高爐煤氣中含有大量CO，因此應防止煤氣中毒。高爐煤氣高爐煉鐵過程中所得到的一種副產(chǎn)品，其主要可燃成分是C89焦爐煤氣煉焦生產(chǎn)的副產(chǎn)品，1t煤在煉焦生產(chǎn)中可以得到300~350m3的焦爐煤氣由焦爐出來的煤氣因含有焦油蒸氣，故稱荒焦爐煤氣，含有水、焦油及其他氣態(tài)化合物焦爐煤氣的可燃成分主要是H2、CH4和CO焦爐煤氣因惰性氣體含量少而發(fā)熱量高，是冶金聯(lián)合企業(yè)的重要燃料來源。焦爐煤氣煉焦生產(chǎn)的副產(chǎn)品，1t煤在煉焦生產(chǎn)中可以得到300~90發(fā)生爐煤氣固體燃料在煤氣發(fā)生爐中進行氣化而得到的人造氣體燃料根據(jù)所用氣化劑的不同，發(fā)生爐煤氣分為三種空氣發(fā)生爐煤氣（空氣）水煤氣（水蒸氣）混合發(fā)生爐煤氣（空氣＋水蒸氣）在工業(yè)爐中最常用的是混合發(fā)生爐煤氣，混合發(fā)生爐煤氣的成分和發(fā)熱量與所用煤的品種及氣化工藝有關發(fā)生爐煤氣固體燃料在煤氣發(fā)生爐中進行氣化而得到的人造氣體燃料91天然氣天然氣的主要成分為CH4，其次是乙烷等飽和碳氫化合物。除了碳氫化合物外，天然氣中還有少量的CO2，N2，H2S，CO等天然氣是一種高熱值燃料，一般為33440~41800kJ/m3天然氣除了作為工業(yè)燃料外，也是化學工業(yè)的寶貴原料及生活煤氣替代能源。天然氣天然氣的主要成分為CH4，其次是乙烷等飽和碳氫化合物。92重油裂化氣通過熱解和催化裂解的手段，使重油在一定條件下分解成較小的氣態(tài)氫化物、氫氣、一氧化碳等可燃氣體重油裂化氣的性質(zhì)和產(chǎn)率與操作溫度、壓力、反應時間、蒸汽比以及原料油和催化劑的性質(zhì)等因素有關重油裂化氣通過熱解和催化裂解的手段，使重油在一定條件下分解成93轉(zhuǎn)爐氣轉(zhuǎn)爐煉鋼是目前煉鋼工業(yè)中廣泛采用的一種煉鋼方法，轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中產(chǎn)生大量轉(zhuǎn)爐煤氣，含有高達60％以上的CO，是一種非常理想的化工原料氣和燃料氣轉(zhuǎn)爐氣的利用化學能的利用余熱的利用煙塵的利用轉(zhuǎn)爐氣轉(zhuǎn)爐煉鋼是目前煉鋼工業(yè)中廣泛采用的一種煉鋼方法，轉(zhuǎn)爐煉94使用轉(zhuǎn)爐氣應注意的問題回收煤氣的含氧量分析，以防爆炸回收煤氣時必須保持爐口微正壓操作，氧槍采用氮封，防止煤氣外溢和空氣吸入在煤氣加壓機和用戶之間應設置水封或回火防止器，以防發(fā)生回火爆炸事故各主要管道都應安裝防爆閥，并嚴防漏氣，以免發(fā)生CO中毒事故采用一爐一機制，避免風機并聯(lián)使用轉(zhuǎn)爐氣應注意的問題95本篇小結燃燒學的概念、內(nèi)容燃燒本質(zhì)及影響因素燃燒過程的基本現(xiàn)象及解釋這些現(xiàn)象的基本理論燃燒技術及當前面臨的主要問題目前解決燃燒技術問題的主要手段固體燃料、液體燃料、氣體燃料的特點及其使用性能本篇小結燃燒學的概念、內(nèi)容96唐慶慶杰1523913872797路面瀝青改性相變儲能材料廢舊輪胎的再生及利用甲烷催化部分氧化催化劑制備、表征及評價從事的研究方向路面瀝青改性從事的研究方向98燃料與燃燒燃料與燃燒99為什么要學習燃料與燃燒學從日常生活到工業(yè)交通及空間技術，都要涉及到如何以燃料作為能量來源及合理組織燃燒過程的問題燃料燃燒學是工業(yè)熱工及利用專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，是工業(yè)爐熱工工作者必須掌握的基本知識為什么要學習燃料與燃燒學從日常生活到工業(yè)交通及空間技術，都要100學什么燃料燃燒的本質(zhì)燃燒理論與燃燒技術燃燒學的研究方法學什么燃料燃燒的本質(zhì)101怎么學讀通多讀多思怎么學讀通102燃料概論著重介紹各種工業(yè)燃料的使用性能燃燒反應計算著重介紹工業(yè)爐燃燒計算方法燃燒基本原理主要介紹與工業(yè)爐燃燒過程有關的各種基本概念和基本理論燃燒技術主要介紹氣體、液體和固體燃料的燃燒方法和燃燒裝置課程概要燃料概論課程概要103燃燒學及其內(nèi)容燃燒學是研究燃燒過程基本規(guī)律及其應用技術的科學燃燒學的內(nèi)容包括燃燒理論和燃燒技術燃燒學及其內(nèi)容燃燒學是研究燃燒過程基本規(guī)律及其應用技術的科學104燃料與燃燒學要解決的問題如何以燃料作為能量來源如何合理組織燃燒過程燃料與燃燒學要解決的問題如何以燃料作為能量來源105燃料燃燒的本質(zhì)及影響因素本質(zhì)：物質(zhì)間的一種能量轉(zhuǎn)換過程，即燃料的內(nèi)能轉(zhuǎn)換成熱能的過程影響因素：反應物質(zhì)的濃度及溫度分布燃料與空氣的混合過程燃燒空間氣體動力場的結構燃料燃燒的本質(zhì)及影響因素本質(zhì)：物質(zhì)間的一種能量轉(zhuǎn)換過程，即燃106燃料的燃燒過程物理化學過程燃料與氧化劑之間的劇烈氧化反應氣體的運動、分子擴散及熱量傳遞等物理過程物理化學現(xiàn)象的綜合，兩者互相聯(lián)系又互相制約燃料的燃燒過程物理化學過程107燃燒理論著重研究燃燒過程所包括的各個基本現(xiàn)象解釋燃燒現(xiàn)象所運用的理論燃燒理論是工業(yè)爐領域中著重研究的重要課題燃燒理論的作用燃燒理論著重研究燃燒過程所包括的各個基本現(xiàn)象108燃燒過程所包括的基本現(xiàn)象預混可燃氣體的著火和熄滅火焰的傳播機理火焰的結構單一油滴和炭粒的燃燒燃燒反應機理燃燒過程所包括的基本現(xiàn)象預混可燃氣體的著火和熄滅109解釋燃燒現(xiàn)象所依據(jù)的理論化學傳熱傳質(zhì)學流體力學由簡及繁地說明各種燃燒現(xiàn)象的物理化學本質(zhì)解釋燃燒現(xiàn)象所依據(jù)的理論化學110在工業(yè)爐領域

燃燒理論著重研究的重要課題各類燃料的燃燒速度燃燒穩(wěn)定性火焰的流場和結構火焰輻射燃燒聲響燃燒污染物生成機理燃燒過程數(shù)學模型的建立在工業(yè)爐領域

燃燒理論著重研究的重要課題各類燃料的燃燒速度111燃燒理論的作用為各類燃燒過程的基本現(xiàn)象建立和提供一般性的物理概念從物理本質(zhì)上對各種影響因素作出定性分析為實驗研究和數(shù)據(jù)處理指出合理的方向燃燒理論的作用為各類燃燒過程的基本現(xiàn)象建立和提供一般性的物理112燃燒技術把燃燒理論中所闡明的物理概念和基本規(guī)律與實際工程中的燃燒問題聯(lián)系起來對現(xiàn)有的燃燒方法進行分析和改進對新的燃燒方法進行探索和實驗不斷提高燃料利用率和燃燒設備的技術水平在不同的領域里，對燃燒技術有不同的要求現(xiàn)代化大型工業(yè)爐對燃燒技術的要求降低能源消耗節(jié)約燃料資源燃燒技術把燃燒理論中所闡明的物理概念和基本規(guī)律與實際工程中的113當前

工業(yè)爐燃燒技術亟待的主要問題針對不同燃料的燃燒特性提出合理的燃燒方法根據(jù)生產(chǎn)工藝的具體要求研究并設計特殊性能的新型燃燒裝置研究高效節(jié)能型燃燒裝置研究低噪音、低污染的燃燒技術為實現(xiàn)工業(yè)爐的計算機控制提供燃燒過程的數(shù)據(jù)模型當前

工業(yè)爐燃燒技術亟待的主要問題針對不同燃料的燃燒特性提出114當前

解決燃燒技術問題的主要手段運用正確的物理概念對燃燒現(xiàn)象作出合理的正確的解釋通過實驗獲得燃燒反應物和產(chǎn)物之間的定量關系和結論當前

解決燃燒技術問題的主要手段運用正確的物理概念對燃燒現(xiàn)象115學習本課程的意義及內(nèi)容安排掌握燃料燃燒的基本原理和基本知識內(nèi)容安排燃料概論燃燒反應計算燃燒基本原理燃燒技術學習本課程的意義及內(nèi)容安排掌握燃料燃燒的基本原理和基本知識116第一篇燃料概論第一篇燃料概論117學習本篇的目的及內(nèi)容通過介紹各種燃料的特點和使用性能，以便有效地使用燃料和掌握生產(chǎn)工藝對燃料的技術要求固體燃料液體燃料氣體燃料學習本篇的目的及內(nèi)容通過介紹各種燃料的特點和使用性能，以便有118第一章固體燃料第一章固體燃料119固體燃料天然固體燃料的分類木質(zhì)燃料礦物質(zhì)燃料礦物質(zhì)燃料－煤的作用現(xiàn)代工業(yè)熱能的主要來源隨著科學技術的發(fā)展，將更多地應用于化學工業(yè)，進行綜合利用。固體燃料天然固體燃料的分類120煤煤的種類煤的化學組成及表示方法煤的使用性能煤煤的種類121煤的種類煤的來源根據(jù)生物學、地質(zhì)學和化學方面的判斷，煤是由古代植物變來的，中間經(jīng)過了極其復雜的變化過程根據(jù)母體物質(zhì)炭化程度的不同，可將煤分為四大類泥煤褐煤煙煤無煙煤煤的種類煤的來源122泥煤泥煤是最年輕的煤，由植物剛剛變來在結構上尚保留著植物遺體的痕跡質(zhì)地疏松、吸水性強、含天然水分高達40％以上風干后的堆積密度為300~450Kg/m3在化學成分上含氧量最多，高達28％~38％含碳較少泥煤泥煤是最年輕的煤，由植物剛剛變來123在使用性能上揮發(fā)分高、可燃性好、反應性強、含硫量低機械性能很差、不適于遠途運輸，只可作為地方性燃料在工業(yè)上用來燒鍋爐或作氣化原料生產(chǎn)焦炭在使用性能上124褐煤泥煤經(jīng)進一步變化所得，因能使熱堿水染成褐色而得名已完成植物遺體的炭化過程在結構上：與泥煤相比，密度較大，堆積密度為700~800Kg/m3在化學組成上：含碳量較高，氫和氧的含量較小，揮發(fā)分產(chǎn)率較低在使用性能上：粘結性弱，極易氧化和自燃，吸水性較強新開采出來的褐煤機械強度較大，但在空氣中極易風化和破碎，因而不適于遠地運輸和長期儲存褐煤泥煤經(jīng)進一步變化所得，因能使熱堿水染成褐色而得名125煙煤是一種炭化程度較高的煤與褐煤相比：在結構上，揮發(fā)分較少，密度較大，吸水性較小在化學組成上，含碳量增加，氫和氧的含量減少煙煤是一種炭化程度較高的煤126煙煤的最大特點：具有粘結性，這是其他固體燃料所不具備的，因此成為煉焦的主要原料不是所有的煙煤都具有同樣的粘結性也不是所有具有粘結性的煤都適于煉焦根據(jù)粘結性的強弱及揮發(fā)分產(chǎn)率的大小，煙煤又分為長焰煤、氣煤、肥煤、結焦煤及瘦煤等不同品種冶金工業(yè)和動力工業(yè)不可缺少的燃料，也是近代化學工業(yè)的重要原料煙煤的最大特點：具有粘結性，這是其他固體燃料所不具備的，因此127無煙煤礦物化程度最高的煤，也是年齡最老的煤結構特點：密度大，含碳量高，揮發(fā)分極少，組織致密而堅硬，吸水性小，適于長途運輸和長期儲存。優(yōu)點：發(fā)熱量大、灰分少，含硫量低，而且分布較廣。主要不足：受熱時容易爆裂成碎片，可燃性較差，不易著火。無煙煤礦物化程度最高的煤，也是年齡最老的煤128煤的化學組成各種煤都是由某些結構及其復雜的有機化合物組成的根據(jù)元素分析值，煤的主要元素是碳，其次是氫，并含有少量的氧、氮、硫，它們與碳、氫一起構成可燃化合物，稱為煤的可燃質(zhì)除此之外，在煤中還或多或少地含有一些不可燃的礦物質(zhì)灰分（A）和水分（W），稱為煤的惰性質(zhì)煤的化學組成各種煤都是由某些結構及其復雜的有機化合物組成的129碳（C）煤的主要可燃元素，煤的炭化程度越高，含碳量就越大氫（H）煤的主要可燃元素，但含量比碳小得多；并且隨著煤炭化程度的加深，含氫量先增加后減少，在含碳量為85％時達到最大值；氫在煤中有兩種存在形式：可燃氫（有效氫）化合氫在計算煤的發(fā)熱量和理論空氣需要量時，氫的含量以有效氫為準元素組成碳（C）煤的主要可燃元素，煤的炭化程度越高，含碳量就越大元130氧（O）煤中的一種有害物質(zhì)，隨著炭化程度的加深，含氧量逐漸減少氮（N）一般情況下不參加燃燒反應，是燃料中的惰性元素，但在高溫下能與氧結合生成對環(huán)境有害的氣體NOx氧（O）煤中的一種有害物質(zhì)，隨著炭化程度的加深，含氧量逐漸131硫在煤中有三種存在形式：有機硫：來自母體植物，與煤成化合狀態(tài)，均勻分布黃鐵礦硫：與鐵結合在一起，形成FeS2硫酸鹽硫：以各種硫酸鹽的形式存在于煤的礦物雜質(zhì)中有機硫和黃鐵礦硫都能參加燃燒反應，因而總稱為可燃硫或揮發(fā)硫，而硫酸鹽硫則不能進行燃燒反應硫（S）硫在煤中有三種存在形式：硫（S）132硫在燃料中是一種極為有害的物質(zhì)硫燃燒后生成二氧化硫和三氧化硫，危害人體健康和造成大氣污染在加熱爐中造成金屬的氧化和脫碳在鍋爐中引起鍋爐換熱面的腐蝕在焦炭中的硫影響生鐵和鋼的質(zhì)量硫在燃料中是一種極為有害的物質(zhì)133灰分（A）煤中所含的礦物雜質(zhì)（主要是碳酸鹽、粘土礦物質(zhì)及微量稀土元素等）在燃燒過程中經(jīng)過高溫分解和氧化作用后生成一些固體殘留物灰分是由多種化合物組成的，沒有固定的熔點，只能以灰分試樣軟化到一定程度時的溫度作為灰分的熔點；灰分的熔點與灰分的組成及爐內(nèi)的氣氛有關，其熔點一般在1000~1500℃之間灰分（A）灰分（A）煤中所含的礦物雜質(zhì)（主要是碳酸鹽、粘土礦物質(zhì)及微134煤中的灰分是一種有害成分直接關系到冶金焦炭的灰分含量從而影響高爐冶煉的技術經(jīng)濟指標對燒煤工業(yè)爐而言，灰分含量高的煤不僅降低了煤的發(fā)熱量，而且容易造成不完全燃燒并給設備維護和操作帶來困難；另外，灰分熔點太低時，灰分容易結渣，有礙于空氣流通和氣流的均勻分布，使燃燒過程遭到破壞。對煉焦用煤來說，一般規(guī)定入爐前灰分含量不應超過10％煤中的灰分是一種有害成分135水分（W）水分:燃料中的有害成分降低了燃料的可燃質(zhì)在燃燒時消耗熱量固體燃料中的水分包括兩部分外部水分內(nèi)部水分水分（W）水分:燃料中的有害成分136外部水分（濕分或機械附著水）不被燃料吸收而是機械地附著在燃料表面上的水分含量大小與大氣濕度和外界條件有關通過粉碎并在大氣中自然干燥到風干狀態(tài)即可除掉外部水分（濕分或機械附著水）137內(nèi)部水分達到風干狀態(tài)后燃料中所殘留的水分包括被燃料吸收并均勻分布在可燃質(zhì)中的化學吸附水和存在于礦物雜質(zhì)中的礦物結晶水只有在高溫分解時才能除掉內(nèi)部水分138成分表示方法及其換算固體燃料的成分通常用各組分的質(zhì)量百分數(shù)來表示應用成分干燥成分可燃組分應用基：各種煤都是由C、H、O、N、S、A、W等七種成分組成，包括全部組分在內(nèi)的成分，習慣上把它叫做應用基成分表示方法及其換算固體燃料的成分通常用各組分的質(zhì)量百分數(shù)來139應用成分：各種組分在應用基中的質(zhì)量百分數(shù)叫做燃料的應用成分干燥成分：以不含水分的干燥基中各組分的百分含量來表示燃料的化學組成應用成分：各種組分在應用基中的質(zhì)量百分數(shù)叫做燃料的應用成分140可燃組分：只用C、H、O、N、S五種元素在可燃基中的百分含量來表示燃料的成分可燃組分：只用C、H、O、N、S五種元素在可燃基中的百分含量141煤的使用性能和分類為了合理地利用煤資源、正確地制定煤利用的工藝技術方案和操作制度，除了了解煤的化學組成外，還必須了解它的使用性能煤的工業(yè)分析值煤的發(fā)熱量比熱、導熱系數(shù)粘結性及結焦性耐熱性反應性和可燃性煤的使用性能和分類為了合理地利用煤資源、正確地制定煤利用的工142煤的工業(yè)分析值煤的工業(yè)分析內(nèi)容測定水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳的百分含量煤在干餾過程中，隨著溫度的升高所發(fā)生的一系列變化煤的工業(yè)分析值煤的工業(yè)分析內(nèi)容143揮發(fā)分（V）：在干餾過程中，除部分水分外，逸出的全部氣體。主要包括煤的礦物結晶水、揮發(fā)性成分及熱分解產(chǎn)物等。包括CO2、CO、H2、CH4、CmHn、N2以及一部分熱解水和礦物結晶水。揮發(fā)分（V）：在干餾過程中，除部分水分外，逸出的全部氣體。主144揮發(fā)分逸出后所剩下的固體殘留物叫做焦塊，其中的碳素稱為煤的固定碳固定碳％＝100％－（A％＋W％＋V％）揮發(fā)分和固定碳的含量與炭化程度有關，隨著炭化程度的提高，揮發(fā)分的含量逐漸減少，固定碳不斷增多。揮發(fā)分逸出后所剩下的固體殘留物叫做焦塊，其中的碳素稱為煤的固145根據(jù)國家標準，煤的工業(yè)分析是將一定質(zhì)量的煤加熱到110℃，使其水分蒸發(fā)，以測出水分的含量再在隔絕空氣的條件下加熱到850℃，并測出揮發(fā)分的含量最后通以空氣使固定碳全部燃燒，以測出灰分和固定碳的含量煤的工業(yè)分析方法根據(jù)國家標準，煤的工業(yè)分析是將一定質(zhì)量的煤加熱到110℃，使146揮發(fā)分多的煤，干餾時可以得到較多的煤氣和焦油，燃燒時火焰較長。固定碳多的煤，干餾時焦炭的收率高。因此，煤的工業(yè)分析值是確定煤的用途和制定工藝制度時不可缺少的原始依據(jù)。揮發(fā)分多的煤，干餾時可以得到較多的煤氣和焦油，燃燒時火焰較長147煤的發(fā)熱量發(fā)熱量：工程計算中規(guī)定，1kg煤完全燃燒后所放出的燃燒熱計算發(fā)熱量的意義：是評價燃料質(zhì)量的一個重要指標，也是計算燃燒溫度和燃料消耗量不可缺少的依據(jù)發(fā)熱量的表示方法高發(fā)熱量Q高：燃料完全燃燒后燃燒產(chǎn)物冷卻到使其中的水蒸氣凝結成0℃的水時所放出的熱量低發(fā)熱量Q低：燃料完全燃燒后燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣冷卻到20℃時所放出的熱量煤的發(fā)熱量發(fā)熱量：工程計算中規(guī)定，1kg煤完全燃燒后所放出的148煤的發(fā)熱量計算：利用氧彈式量熱計直接計算，也可以根據(jù)下面的方式計算根據(jù)工業(yè)分析值計算根據(jù)元素分析值計算煤的發(fā)熱量和炭化程度有關隨著炭化程度的提高，發(fā)熱量不斷增大當含碳量達到87％左右時，發(fā)熱量達到最大值，以后開始下降煤的發(fā)熱量計算：利用氧彈式量熱計直接計算，也可以根據(jù)下面的方149比熱和導熱系數(shù)煤在室溫條件下的比熱為0.84~1.67kJ/(kg?℃),隨著炭化程度的提高而變小，實驗發(fā)現(xiàn)，煤的比熱與水分和灰分成線性關系煤的導熱系數(shù)一般為0.232~0.348W/(m?℃),隨著炭化程度及溫度的升高而增大。比熱和導熱系數(shù)煤在室溫條件下的比熱為0.84~1.67kJ/150粘結性與結焦性粘結性：粉碎后的煤在隔絕空氣的情況下加熱到一定溫度時，煤的顆粒相互粘結形成焦塊的性質(zhì)結焦性：在工業(yè)煉焦條件下，一種煤或幾種煤混合后的粘結性，也就是煤能煉出冶金焦的性質(zhì)粘結性和結焦性是兩個不同的概念，但兩者在本質(zhì)上也有相同之處，通常粘結性好的煤的結焦性也較強粘結性與結焦性粘結性：粉碎后的煤在隔絕空氣的情況下加熱到一定151了解粘結性與結焦性的意義可以使我們知道某種煤是否適于煉焦煤的粘結性和結焦性對于煤的氣化和燃燒性能有很大影響具有強粘結性的煤在氣化和燃燒時由于煤的粘結，容易結成大塊，嚴重影響氣流的均勻分布。了解粘結性與結焦性的意義152煤粘結性的測定方法以坩堝法最為普遍在實驗條件下用坩堝法測定揮發(fā)分產(chǎn)率之后，對所形成的焦塊進行觀察，根據(jù)焦塊的外形分為七個等級，稱為粘結序數(shù)，以此來評定粘結性的強弱。煤粘結性的測定方法以坩堝法最為普遍153煤的耐熱性指煤在加熱時是否易于破碎耐熱性的強弱能直接影響煤的燃燒和氣化效果煤的耐熱性指煤在加熱時是否易于破碎154耐熱性差的煤（無煙煤和褐煤），氣化和燃燒時容易破碎成碎片，防礙氣體在爐內(nèi)的正常流通，并容易發(fā)生燒穿現(xiàn)象，使氣化過程變壞。無煙煤耐熱性低的原因主要是因為其結構致密，加熱時因內(nèi)外溫差而引起膨脹不均，造成了煤的破裂，但經(jīng)過熱處理后，可以改善其耐熱性。褐煤的耐熱性差，主要是因為內(nèi)部水分大量蒸發(fā)所致。

耐熱性差的煤（無煙煤和褐煤），氣化和燃燒時容易破碎成碎片，防155反應性和可燃性煤的反應性是指煤的反應能力，也就是燃料中的碳與二氧化碳及水蒸氣進行還原反應的速度反應性的好壞通過反應物中CO的生成量和氧化層的最高溫度來表示。CO的生成量越多，氧化層的溫度越低，則煤的反應性越好。煤的可燃性指燃料中的碳與氧發(fā)生氧化反應的速度，即燃燒速度。煤的炭化程度愈高，則煤的反應性和可燃性愈差反應性和可燃性煤的反應性是指煤的反應能力，也就是燃料中的碳與156第二章液體燃料第二章液體燃料157液體燃料分為天然液體燃料和人造液體燃料兩大類天然液體燃料指石油及其加工產(chǎn)品人造液體燃料主要指從煤中提煉出的各種燃料油液體燃料分為天然液體燃料和人造液體燃料兩大類158石油及其加工石油是一種天然的液體燃料，也稱原油，是一種黑褐色的粘稠液體由各種不同族及不同分子量的碳氫化合物混合組成，主要是烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴及烯烴，還含有少量的硫化物、氧化物、氮化物、水及礦物雜質(zhì)根據(jù)產(chǎn)地不同，原油的物理化學性質(zhì)也往往不同將輕餾分多的原油叫輕質(zhì)原油輕餾分含量比較少的原油叫重質(zhì)原油石油及其加工石油是一種天然的液體燃料，也稱原油，是一種黑褐色159根據(jù)所含碳氫化合物的種類，可將原油分為以下幾類石蠟基原油：含石蠟族較多。優(yōu)點是可以從這種原油中獲得粘度指數(shù)較高的潤滑油和燃燒性能良好的煤油，缺點是所產(chǎn)汽油的辛烷值較低，加工時需要專門的脫蠟系統(tǒng)烯基原油：含烯烴較多。優(yōu)點是石蠟少，便于煉制柴油和潤滑油，缺點是汽油產(chǎn)量少，潤滑油粘度指數(shù)低，煤油容易冒煙原油的分類根據(jù)所含碳氫化合物的種類，可將原油分為以下幾類原油的分類160中間基原油：烷烴和烯烴的含量大體相當，也稱混合基原油；優(yōu)點是從中可以獲得大量直餾汽油和優(yōu)質(zhì)煤油，缺點是汽油的辛烷數(shù)不高，含蠟較多芳香基原油：含芳香烴較多。優(yōu)點是從中可以獲得辛烷數(shù)很高的汽油和溶解能力很強的溶劑，缺點是所產(chǎn)煤油容易冒煙中間基原油：烷烴和烯烴的含量大體相當，也稱混合基原油；優(yōu)點是161原油加工方法直接分餾法：把原油加熱，利用各種餾分產(chǎn)物沸點的不同而把它們分別提取出來。根據(jù)所用分餾塔工作壓力的不同常壓分餾：塔內(nèi)工作壓力接近大氣壓力；原油經(jīng)常壓分餾可得到石油氣、汽油、揮發(fā)油、煤油、柴油等沸點在350℃以下的產(chǎn)品減壓分餾：塔內(nèi)壓力一般在4000~10000Pa甚至低至1333Pa，故又稱真空分餾。用于處理沸點高于350℃的重質(zhì)餾分，以提高輕質(zhì)產(chǎn)品的收率。原油加工方法直接分餾法：把原油加熱，利用各種餾分產(chǎn)物沸點的不162原油加工方法裂解法：將直接分餾塔剩下的殘渣或某些分子量較大的重質(zhì)油品進一步在高溫高壓條件下進行分解，進一步提高原油中輕質(zhì)油品的產(chǎn)量，特別是汽油的產(chǎn)量。根據(jù)工藝特點的不同，又分為熱裂解和催化裂解等多種形式，溫度多在400~600℃，壓力1~1.5mPa甚至4~7mPa原油加工方法裂解法：將直接分餾塔剩下的殘渣或某些分子量較大的163重油原油加工后各種殘渣油的總稱，是冶金爐和其他工業(yè)爐上使用的主要液體燃料根據(jù)原油加工方法的不同，重油分為直餾重油：原油經(jīng)直接分餾后所剩下的渣油，包括常壓渣油和減壓渣油常壓渣油：作為爐用燃料使用減壓渣油：含瀝青質(zhì)較多，粘度太大，常配一部分柴油稀釋后使用裂化重油：原油經(jīng)裂解處理后所剩下的渣油，既含有大量的不飽和烴，也含有大量的游離碳素。很不容易燃燒，必須加入一部分輕質(zhì)油品進行調(diào)質(zhì)，以提高其燃燒性能重油原油加工后各種殘渣油的總稱，是冶金爐和其他工業(yè)爐上使用的164重油的化學組成重油的化學組成與所用的原油有很大的關系，也是由多種碳氫化合物混合而成的，包括烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和烯烴，但是硫化物、氧化物、氮化物、水及機械雜質(zhì)的含量比原油高很多了解重油化學組成的目的主要是進行燃燒計算，因此只須掌握重油的元素成分。和固體燃料一樣，重油的元素成分也是用C、H、O、N、S、A和W的質(zhì)量百分比來表示的重油的主要可燃元素是C和H，它們約占重油可燃成分的95％以上，通常重油的粘度越大則含碳量愈高，含H量則越低各地重油的元素成分基本接近重油的化學組成重油的化學組成與所用的原油有很大的關系，也是由165重油的物理性能和燃燒特性閃點、燃點、著火點油的閃點：空氣中油蒸汽濃度大到遇點火小火焰即發(fā)生閃火現(xiàn)象時，油的溫度即油的閃點油的燃點：閃火后能使油繼續(xù)燃燒而不熄滅的油溫油的著火點：使油表面的蒸汽自己燃燒起來的油溫重油的物理性能和燃燒特性閃點、燃點、著火點166閃點、燃點和著火點是使用重油或其他液體燃料時必須掌握的性能指標，它關系到用油的安全技術和重油的燃燒條件油的閃點與油的種類有關，油的比重越小閃點就越低燃點與閃點相差不大，一般比閃點高10℃左右重油的著火點為500~600℃閃點、燃點和著火點是使用重油或其他液體燃料時必須掌握的性能指167粘度：是表示流體質(zhì)點之間摩擦力大小的一個物理指標。重油粘度的大小對重油的輸送和霧化都有很大的影響重油的粘度與原油性質(zhì)及其加工方法有關，不同牌號和不同來源的重油所具有的粘度不一樣重油的粘度隨著溫度的升高而顯著降低。重油的粘度粘度：是表示流體質(zhì)點之間摩擦力大小的一個物理指標。重油的粘度168重油的粘度通常用動粘度系數(shù)來表示，?的單位m2/s，或cm2/s我國常使用恩氏粘度表示重油粘度的大小Et代表t°С重油的粘度動粘度系數(shù)?和恩氏粘度E的關系重油的粘度通常用動粘度系數(shù)來表示，?的單位m2/s，或cm2169無論運輸還是燃燒，都必須控制重油的粘度為了得到需要的粘度，必須把重油加熱，以便降低粘度，提高其流動性和霧化效果。但加熱溫度不能太高水分蒸發(fā)及油氣化產(chǎn)生大量泡沫造成油罐溢油引起油壓和火焰波動因氣阻而影響油泵的正常運轉(zhuǎn)重油焦化造成輸油管道堵塞無論運輸還是燃燒，都必須控制重油的粘度170重油的密度重油密度ρ的工程單位：kg/m3或t/m3在常溫下（20℃），各種重油密度的大致范圍是ρ20＝0.92~0.98t/m3隨著溫度的上升，重油的密度略有減小重油的密度重油密度ρ的工程單位：kg/m3或t/m3171比熱和導熱系數(shù)重油的比熱c和重油的種類有關，并隨著溫度的升高而略有增加重油比熱的計算方法比較多，其中比較適用的是在20~100℃范圍內(nèi)，重油的平均比熱可近似取1.30~1.70kJ/(kg?℃)。對粘度較大的重油可取上限重油的導熱系數(shù)λ也和重油的種類和溫度有關。在一般工程計算中，可取重油的導熱系數(shù)λ＝0.128~0.163W／（m?℃)比熱和導熱系數(shù)重油的比熱c和重油的種類有關，并隨著溫度的升高172發(fā)熱量重油的主要成分是碳氫化合物，而雜質(zhì)很少，所以重油的發(fā)熱量很大，其低發(fā)熱量Q低＝39900~42000kJ/kg重油發(fā)熱量的數(shù)值可用門捷列夫公式計算，也可用氧彈式量熱計直接測定含硫量重油中的硫是一種有害物質(zhì)供工業(yè)爐窯用的重油含硫量不應大于1％發(fā)熱量173重油在隔絕空氣的條件下加熱時，蒸發(fā)出油蒸汽后所剩下的一些固體炭素對于工業(yè)爐上使用的液體燃料來說，殘?zhí)康拇嬖谀芴岣呋鹧娴暮诙龋欣趶娀鹧娴妮椛鋫鳠崮芰執(zhí)慨a(chǎn)率高的燃料，在燃燒過程中，容易析出大量固體碳粒，它較難燃燒。殘?zhí)恐赜驮诟艚^空氣的條件下加熱時，蒸發(fā)出油蒸汽后所剩下的一些固體174當用溫度為300~400℃的過熱蒸汽或以預熱空氣做霧化劑時，特別是對某些經(jīng)常?；鸬拈g歇生產(chǎn)的爐子，容易因積炭