第四章---燃料及其燃烧分解.ppt

第四章燃料及其燃烧,1、燃料燃烧产生，由化学能转化为热能，资源丰富，价格较低。,2、掌握燃料燃烧计算的方法，合理地选用燃料燃烧设备及组织燃料燃烧过程,1、了解各类燃料的热工性质、燃烧过程及燃烧设备的特点。,本章的要求：,2、以电为热源，电能转化为热能，热利用率高，成本高。,热能的来源：,第一节燃料的种类和组成,一、燃料的种类,1、固体燃料：泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。无烟煤是炭化时间最长的一种，无机材料行业中主要以烟煤、无烟煤为主。,石油在常压下蒸馏可分别提炼出汽油、煤油、柴油等高质量的燃料，剩下的残渣为直馏重油（常压重油）,直馏重油进行减压蒸馏，其残渣为减压渣油。,将直馏重油进行裂化，可得裂化煤气和裂化汽油，其残渣为裂化渣油,从近油田或煤田的地层中逸出，是一种很好的燃料。,是炼制石油时的副产品，为便于输送，加压使成液体，叫液化石油气。,煤在炼焦炉中炼焦时的副产品,高炉炼铁时的副产品,水蒸气与炽热的焦炭或无烟煤在煤气发生炉中反应而产生的煤气。,空气和少量水蒸气与煤或焦炭在煤气发生炉中反应而产生的煤气,常用烟煤干馏或石油裂化等方法制取,二、燃料的组成及其换算,（一）固体、液体燃料,1、元素分析法,2、工业分析法,3、煤的基准：,应用基：指实际使用的煤的组成，在各组成的右上角以“y”表示。Cy%+Hy%+Oy%+Ny%+Sy%+Ay%+Wy%=100%,用元素表示燃料的组成。通常包括C、H、O、N、S五种元素及部分矿物质灰分A和水分W。,组成由挥发分（V）、固定炭（FC）、灰分（A）及水分（W）表示,分析基：指分析实验室里所用的风干煤样的组成，以f表示。此时，经过空气（20C，相对湿度70%）风干的煤样，煤中的水分已经与大气达到平衡，故稳定不变了。,Cf%+Hf%+Of%+Nf%+Sf%+Af%+Wf%=100%,将应用基与分析基比较以下，可以看出煤的水分已被分成两部分：空气风干状态下残留在煤中的水分称为分析基水分Wf或内在水WyNZ。在风干过程中逸出的水分称外在水Wywz。,应用基水分为总水分，即内在水与外在水之和。,干燥基：指绝对干燥的煤的组成，以g表示。,Cg%+Hg%+Og%+Ng%+Sg%+Ag%=100%,可燃基：是指无水、无灰的煤的组成，以r表示。,Cr%+Hr%+Or%+Nr%+Sr%=100%,关系图,4、不同基准的组成换算如表4-1,应用：已知的基换算系数=所要换算的基。换算系数是由物料平衡关系计算得到的，例如,已知Cf、Wy、Wf，求Cy,计算基准：100燃料应用基燃料折算成分析基燃料时为（100-Wywz），用物料平衡关系：应用基时含碳量=分析基时的含碳量，故有100Cy=(100-Wywz)Cf,由式（4-1）得：,代入上式得,或者,例4-1已知煤的可燃基组成（%）为：CrHrOrNrSr80.26.111.61.40.7,又知应用基时的水分组成为Wy=3.5%,干燥基时灰分组成为Ag=8.2%求应用基时Cy的百分含量,解由于三个基准之间不能同时转换，因此,先由Cr换算成Cg（%）,由表4-1得,由表4-1得,表4-2、4-3列举了各种煤和燃料油的组成,（二）气体燃料,煤气在不同温度下所含的饱和水蒸气量见表4-4。,干、湿煤气换算关系：,第二节燃料的热工性质及选用原则,一、发热量（热值）,1、概念：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（20C）时所放出的热量称为燃料的发热量或热值。,高位热值（QGW）：指燃烧产物中的H2O已冷凝为0C的液态水。低位热值（QDW）:指燃烧产物中的H2O成20C水蒸气状态。,QGW与QDW两者相差的数值为单位燃料燃烧所生成的水由0C变成20C的水所吸收的热量。,固体、液体燃料,1燃料生成水量为（）,20C时1水蒸气的热含量约为2500kJ/,不同基准时，高位热值的转换参考表4-1，低位热值的转换参考表4-6。,气体燃料：式（4-7）,2、热值的计算,实验测定：氧弹量热计。,计算：,固体、液体燃料,式（4-8）,气体燃料,QDW=126CO+108H2+358CH4+590C2H4+637C2H6+806C3H6+912C3H8+1187C4H10+1460C5H12+232H2S(4-11),标准燃料：1标准燃料的低位热值为29300kJ即7000kcal.,二、其它热工性质,（一）固体燃料,1、挥发分：在加热过程中散失的气体部分。挥发分含量的高低影响到燃烧时火焰的长度及着火温度，一般来说，挥发分含量高，火焰长，着火温度低，易着火。,2、结渣性：煤灰的熔融程度。常采用三角锥法测定。,4、可燃硫含量,3、水分,1、粘度：在测定温度下油从恩格勒粘度计中流出200ml所需时间（秒）与20C蒸馏水流出200ml所需时间（约52秒）的比值。图4-2。,2、闪点：,概念：油类加热到一定温度，表面挥发出油蒸汽至空气中，当火焰接近时会闪现短暂的蓝色亮光，这时油的温度叫闪点。,使用：使用闪点低的油类应特别注意预热温度不易过高，以确保安全。原油的闪点一般在40-60C，重油的闪点一般为80-300C。,（二）液体燃料,测定方法：开口法闭口法,3、凝固点：油类完全失去流动性时的最高温度。重油的凝固点一般为30-40C，原油的凝固点在30C以下。为了安全，原油的卸油温度一般比凝固点高10C左右。,4、水分:油中含水量在2%以下。,5、机械杂质,（三）气体燃料,1、煤气的分子量及密度：平均分子量：M=0.01XiMi,煤气在标准状态下的密度（/Bm3）0=,2、煤气的平均比热：C=0.01XiCi式中Ci各气体成分的平均比热，见表4-12、4-13。,三、原料的选用原则,1、从我国