燃料性质4.2燃料的热工性质.ppt

4.1燃料的种类和组成 4.2燃料的热工性质和选用原则 4.3燃烧计算 4.4燃烧过程的基本理论 第四章 燃料及燃烧技术 1 4.1 燃料的种类和组成 4.1.1燃料的分类 凡在物理、化学反应中能放出大量热量并 能够有效地利用于工业和其它方面的物质 燃料 固体燃料 液体燃料 气体燃料 燃料 分类 按照形态分类 按来源分 天然燃料 人工燃料 2 4.1.2燃料的组成及换算 1.固体和液体燃料的组成 （1）元素分析法 C、H、O、N、S、A、M C 固、液燃料的主要热能来源 煤中含量：5399 重油中含量：86% 碳以有机化合物形式存在 受热分解后燃烧 自由氢：与碳和硫的化合物可燃 化合氢：与氧相结合，不能燃烧 H 固体燃料： 45% 液体燃料： 14% 3 O、 N 氧和氮不能燃烧 降低了燃料的燃烧能力 固液体燃料中 含13或更少 煤：435% 重油：14% M 水不能燃烧，且升温吸热 ， 降低燃料的品质。少量水 对燃料着火、燃烧、 传热等方面有益。 S 金属硫化物可燃 有机硫化物可燃 无机硫酸盐不可燃 燃烧产物对 设备及环境有害 固体燃料：20， 液体燃料：一般0.3 5 (2) 工业分析法 VFCMA 燃料= + + 挥发分（V）、固定碳（FC）、 水分（M）、 灰分（A） 分析项目 燃料中的碳氢化合物 V ，燃料着火温度低， 燃烧速度快 ，燃烧火焰长 FC ，燃料发热量高 6 空气干燥基:是指分析实验室里所用的空气干燥煤样 的组成，角标“ad”表示 。 2固体和液体燃料组成的表示方法 收到基:实际使用的燃料的组成，用下角标“ar”表示 。 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100 燃料中水 内在水（Mad）:空气干状态下残留在煤中的水分 外在水（Mar,f）:空气干燥过程中逸出的水分 7 干燥基：绝对干燥的煤的组成， 用下角标“d”表示 。 干燥无灰基：无水无灰煤的组成，用下角标“daf”表示 。 不受燃料在开采、 运输和贮存过程中 水分变动的影响。 不受燃料在开采、运输、 冼煤和贮存过程中水分、 灰分变动的影响。 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad =100 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100 +Md 8 燃料组成的换算系数 已知“基” 所换算的“基” 收到基分析基干燥基 干燥 无灰基 收到基 空气干燥 基 干燥基 干燥 无灰基 1 1 1 1 9 【例】已知煤的干燥无灰基组成（）为： Cdaf Hdaf Odaf Ndaf Sdaf 80.2 6.1 11.6 1.4 0.7 收到基时水分Mar=3.5，干燥基时灰分Ad=8.2 求：收到基时Car的百分含量。 【解】由于三个基准不能同时转换，因此分两步进行计算： （1）先由Cdaf换算成Cd（%） （2）再由Cd换算成Car（%） 10 3气体燃料的组成及表示方法 湿成分 （用上角标“v”表示 ） 干成分 （用上角标“d”表示） 不可燃成分 N2、CO2、SO2和H2O等 换 算 可燃成分 H2、CO、CH4、CmHn和H2S等 组成 COv+H2v+CH4v+CmHnv+H2Sv+CO2v +N2v+O2v+H2Ov=100 COd+H2d+CH4d+CmHnd+H2Sd +CO2d+N2d+O2d=100 组成表示 11 4.2 燃料的热工性质及选用原则 3.2.1 发热量 1 燃料发热量的基本概念 燃料的发热量（热值）：单位质量或体积的燃料完全燃 烧，当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时所放出的热量称 为，单位为kJ/kg（kJ/Nm3）。 高位发热量Qgr 产物中水蒸气全部凝结为水 低位发热量(Qnet) 产物中的水以20蒸气存在 Qnet，ar=Qgr，ar-225 Har-25 Mar 发热量 12 2燃料发热量的计算 （1）固体和液体燃料发热量的计算 根据元素分析计算 Qnet，ar=339Car+1030Har-109（Oar-Sar）-25Mar 根据工业分析计算 无烟煤（Vdaf10 ）； Qnet，ad=K0-360Mad-385Aad-100Vad K据Vdaf= aVdaf-bAd 查表 烟煤（Vdaf10）； Qnet，ad=100K1-（K1+25.12）（Mad+ Aad）-12.56 Vad 据Vdaf及焦渣特性 查出 13 （2）气体燃料发热量的计算 Qnet=126CO+108H2+358CH4+590C2H4+637C2H6+806C3H6 +912C3H8+1187C4H10+1460C5H12+232H2S 标准煤：Qnet，ar=29300kJ/kg 标准油：Qnet=41820kJ/kg 标准气：Qnet=41820kJ/kJ 3 标准燃料 便于产品的燃料消 耗的比较 换算： 14 【例】某厂使用烟煤的工业分析为： Mad Mar Aad Vad 2.71 10.05 23.20 26.41 焦渣特征为5，这种煤折算为标准煤是多少？ 【解】计算 Vdaf 查表得K1=339，代入公式： 空气干燥基 15 换算为收到基低位热值： KJ/Kg 1t煤折算成标准煤为： 16 1固体燃料的热工性质 （）挥发分 煤 种褐 煤烟 煤无 烟 煤 Vdaf（）37104610 （2）结渣性：与煤中灰分组成有关。 4.2. 2燃料的其他热工性质 主要由煤的矿物结晶水、挥发性成分和热分解产物等构成 ，如部分碳氢化合物、碳氧化合物、氢气和焦油蒸气。 含量一般为 17 （3）水分：煤中应存在少量水分（8 ），但不宜太高 （4）可燃硫：一般要求硫含量小于1 （3）凝固点：一般随蜡及水的含量的增加而提高我国生 产的重油的凝固点一般为3045。 2液体燃料的热工性质 （1）粘度：影响重油的装卸、存贮、过滤 、输送及雾 化重油常用的粘度标准是以恩氏粘度（0E）来表示，我 国重油的牌号是以50时油的恩氏粘度来分类的。 （2）闪点、燃点、着火点：重油的重要性能指标， 它们关系到用油的安全技术及燃烧条件。 18 （4）密度： （5）比热： （6）水分：降低燃料的发热量，产生“汽塞”现象， 使燃烧火焰不稳定要求油中含水量在2以下。 密度 （t/m3）值（1/）密度（t/m3）值（1/） 0.930.9399 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 重油的体积膨胀系数值与密度的关系 （7）机械杂质：易磨损油泵及导致管路或喷嘴堵塞 。 19 3气体燃料的热工性质 （）煤气的分子量和密度 煤气在t、p（Pa）时的密度（Kg/Nm3） （）煤气的平均比热：c=0.01xici 煤气在标准状态下的密度 （Kg/Nm3） 煤气的分子量 Mgas=0.01xiMgas，I 20 4. 2.3 燃料的选用原则 来源充足，保证供应，能满足生产需要。 1从我国燃料资源的实际出发，根据国家当前 的能源政策选用燃料。应坚持就地取材和物尽其 用的原则，充分利用地方资源和工业废料，并设 法采用低质、劣质燃料。 满足工艺要求，确保产品质量，并为机械化、 自动化生产提供条件。 21 4.2.4 硅酸盐工业常用燃料 褐煤 性质：刚开采出的褐煤的水分约为2040，风干后为12 3，Ad=0.550，发热量约为130017000 kJ/kg。 用途：制造煤气 4.2.4.1硅酸盐工业用固体燃料 硅酸盐工业 对燃料要求 热值高，满足生产工艺对热量,温度的要求； 燃烧产物便于利用,对人体、设备、产品无害； 贮量丰富，便于开采，成本低； 便于贮存与运输； 燃烧过程容易控制。 22 2烟煤 性质：挥发物1045，固定碳3575，灰分730； 水分318；发热量2100029000 k/kg； 着火温度400500 。 用途：适合于水泥回转窑作燃料。 无烟煤 性质：含固定碳高，可达90以上；挥发分少，一般小于10； 水分和灰分一般也较低；发热量一般为2500029000 kJ/kg； 着火温度较高（一般为650700）。 用途：适用于水泥立窑作燃料。 23 劣质固体燃料：发热量低