燃料及燃烧：1.第一篇 绪论及第一章 煤的外表特征及生成

1、 2 绪论绪论 第一篇第一篇 煤化学煤化学 第一章第一章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成 第三章第三章 煤煤有机质的化学结有机质的化学结构构 第二章第二章 煤的工业分析和元素分析煤的工业分析和元素分析 3 总述总述 第二篇第二篇 燃烧反应计算燃烧反应计算 第四章第四章 空气需要量和燃烧产物生成量空气需要量和燃烧产物生成量 第五章第五章 燃烧温度燃烧温度 4 总述总述 第三篇第三篇 燃烧基本原理燃烧基本原理 第六章第六章 燃气燃烧的气流混合过程燃气燃烧的气流混合过程 第八章第八章 燃气燃烧的火焰传播燃气燃烧的火焰传播 第七章第七章 着火过程着火过程 第九章第九章 异相燃烧异相燃烧 5 总述

2、总述 第四篇第四篇 燃烧方法和燃烧装置燃烧方法和燃烧装置 第十章第十章 燃气燃烧方法燃气燃烧方法 第十二章第十二章 燃气互换性燃气互换性 第十一章第十一章 燃气燃烧器燃气燃烧器 第十三章第十三章 液体燃料的燃烧液体燃料的燃烧 第十四章第十四章 固体燃料的燃烧固体燃料的燃烧 6 绪论绪论 第一篇第一篇 煤化学煤化学 第一章第一章 煤的外表特征和生成煤的外表特征和生成 第三章第三章 煤有机质的化学结构煤有机质的化学结构 第二章第二章 煤的工业分析和元素分析煤的工业分析和元素分析 7 中国能源概况及煤炭资源中国能源概况及煤炭资源 绪绪 论论 中国煤炭的综合利用情况中国煤炭的综合利用情况 煤利用存在的

3、环境问题煤利用存在的环境问题 1 2 3 8 中国的能源概况及煤炭资源中国的能源概况及煤炭资源 一、定义一、定义 能提供能量的物质即称之为能源能源。 能源的种类很多。人们通常把煤炭、石油、电力、 柴薪等称为常规能源常规能源； 把太阳能、风能、地热能、水能、核能、沼气、 天然气等称为非常规能源，即新能源新能源。 1 9 1.世界能源委员会推荐的能源类型： 固体燃料 液体燃料 气体燃料 水能 电能 太阳能 生物能 核能 海洋能 地热能 化石能源 二二 、分类分类 10 2.根据能源产生方式以及是否可以再利用分为一次能 源和二次能源、可再生能源和不可再生能源；根据能 源消耗后是否造成污染可分为污染型

4、能源和清洁型能 源 11 一次能源一次能源：以现成的形式存在于自然界中，以现成的形式存在于自然界中， 如：天然气、石油、煤为常规能源如：天然气、石油、煤为常规能源 二次能源二次能源：依靠某种能源转换而得到的能源，依靠某种能源转换而得到的能源， 如：电能、氢能、石油制品（汽油、煤油、柴油等）、如：电能、氢能、石油制品（汽油、煤油、柴油等）、 煤气、焦炭等煤气、焦炭等 工业生产中的余热、余压也是一种二次能源。工业生产中的余热、余压也是一种二次能源。 12 能源是工业的“粮食”，是国民经济发展的基础。 世界能源储量最多的是太阳能，在再生能源中占 99.44% 世界能源储量分布是不均匀的 三、世界能源

5、概况三、世界能源概况 13 探明储量约在9000亿吨，每年约开采13亿吨 绝大多数集中在华北、西北地区。如山西，内蒙 古，陕西 中国煤的灰分较高，平均灰分不小于20% 如煤球、蜂窝煤等 四、中国能源概况（特点）指固体燃料四、中国能源概况（特点）指固体燃料 14 中国煤炭的综合利用情况中国煤炭的综合利用情况 一、几个煤炭利用部门的联合一、几个煤炭利用部门的联合 1.采煤-电力-建材-化工 2.采煤-电力-城市煤气-化工 3.钢铁-炼焦-化工-煤气-建材 4.炼焦-煤气-化工（三联供） 2 15 1.焦化-气化-液化 2.热解-气化-发电 3.气化-合成 4.液化-燃烧-气化 5.液化-加氢气化

6、二、几个单元过程的联合二、几个单元过程的联合 16 17 煤利用存在的环境问题煤利用存在的环境问题 污染贯穿于开采、运输、储存、利用和转化等过程污染贯穿于开采、运输、储存、利用和转化等过程 采煤：酸性涌水、甲烷排放、煤矸石，煤堆自燃采煤：酸性涌水、甲烷排放、煤矸石，煤堆自燃 燃烧：烟尘、烟气，炉渣燃烧：烟尘、烟气，炉渣 气化和液化：生产较洁净燃料，但本身仍有污染！气化和液化：生产较洁净燃料，但本身仍有污染！ 砷燃烧形成砷燃烧形成剧毒物质物质As2O3 中国煤炭技术利用标准中国煤炭技术利用标准 1 1）清洁）清洁 2 2）高效）高效 所以开展洁净煤技术所以开展洁净煤技术 3 18 洁净煤技术洁净

7、煤技术 三废：废水 废气 废渣 1. 煤矸石比例较高，煤矸石:煤1：1 2. 烟尘 1419万吨/年（全国排放量） 煤占90% 3. SO2 1825万吨/年（全国排放量） 煤占90% 4. CO2 6.3亿吨/年（全国排放量） 煤占85% 19 我国主要以煤为主，为了防止环境污染，应我国主要以煤为主，为了防止环境污染，应 格外重视洁净煤技术。格外重视洁净煤技术。 1.我国从前洗煤比例不大，将来应多采用洗煤。 2.利用液化汽化工艺或改进燃烧方法 如采用流化床燃烧， 再喷石灰石，与SO2发生反应，将SO2固定下来。 3.燃烧型煤（煤球）也可降低粉尘。 20 1 2 21 一、煤的成因类型一、煤的

8、成因类型 二、煤的外表特征二、煤的外表特征 1 22 一、煤的成因类型一、煤的成因类型 煤煤是由许多高分子碳氢化合物和少量无机矿物质组 成的可燃有机矿产。由植物转变而成。不同类型的植 物形成煤的特征、性质都有差异。根据成煤原始物质 和堆积环境的不同，可以把煤分成腐植煤类、腐泥煤腐植煤类、腐泥煤 类类和和腐植腐泥煤类。腐植腐泥煤类。 23 腐植煤类腐植煤类 由高等植物的遗体经过泥炭化作用和煤化作用形成。 在自然界中分布最广，储量最大。 腐泥煤类腐泥煤类 由低等植物和浮游生物经腐化作用和煤化作用形成， 可分为藻煤藻煤、胶泥煤和油页岩胶泥煤和油页岩。 腐植腐泥煤类腐植腐泥煤类 腐植煤与腐泥煤中间的过

9、渡类型，是由高等植物遗体 和低等植物遗体共同形成的煤。主要有烛煤烛煤和煤精煤精两种。 24 二、煤的外表特征二、煤的外表特征 25 腐植煤是腐植煤是煤加工、利用的主要对象。可分为： 由植物中的纤维素和木质素等主要成分组成 由植物中含量较少，但在成煤初期最不易被 微生物分解的组分形成 腐植煤的外表特征腐植煤的外表特征 26 根据在成煤序列中煤化程度的不同，腐植根据在成煤序列中煤化程度的不同，腐植 煤中的煤中的可分为可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟泥炭、褐煤、烟煤和无烟 煤煤。 泥炭泥炭 褐煤褐煤 烟煤烟煤 无烟煤无烟煤 27 是棕褐色或黑褐色的不均匀物质，是由植物转变成 煤的过程中的过渡产物。 特点

10、：特点：其含水量很高，一般可达85%-90%。 有机质组成：有机质组成：主要包括腐植酸、沥青质、稳定组分和 未分解或尚未完全分解的植物族。 储量和用途：储量和用途：我国泥炭储量约有270亿吨，主要分布在 大小兴安岭、三江平原、长白山、青藏高原东部以及燕山 和太行山的山前洼地等。近几年泥炭的开发和利用发展迅近几年泥炭的开发和利用发展迅 速。速。 28 大多数的褐煤外表呈褐色或暗褐色，因而得名。 它与泥炭的区别是在外表上完全没有未分解的植物组 织残体，不具有新开出的泥炭所特有的无定形状态。 我国褐煤资源丰富，储量约为893亿吨，分布在东 北，西北，西南和华北等地，主要集中在内蒙古、云 南和吉林等地

11、。 29 30 烟煤是自然界中最重要和分布最广的煤。一般烟 煤具有不同程度的光泽，绝大多数都呈条带状，其中 有亮的条带，也有暗的条带，相互交替。 根据煤化程度我国将煤分为长焰煤、不黏煤、弱 黏煤、1/2中黏煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、 焦煤、瘦煤、瘦贫煤、贫煤。 我国烟煤储量最丰富，保有储量为4058亿吨。烟 煤是煤加工利用的主要原料，所以也是煤化学的主要 研究对象。 31 32 无烟煤无烟煤 无烟煤是煤化程度最高的一种腐植煤，呈灰黑色，带 有金属光泽，无明显条带，硬度大，燃点高达360- 410。 我国无烟煤探明储量为1044亿吨，主要集中在山西和 贵州。 无烟煤主要用作气化和碳素工

12、业的原料以及民用燃料 等。 33 34 煤的生成煤的生成 煤的生成是一个漫长的历史过程，它决定了一种 煤所处的煤阶或煤化程度，煤岩类型和根据工艺性质 划分的等级。事实证明，煤是由植物，而且主要是高 等植物生成的。 主要成煤植物的演变和成煤情况见表1-5。 2 35 36 一、成煤的主要物质一、成煤的主要物质植物植物 1.植物的类别植物的类别 低等植物低等植物 菌藻植物，无根茎叶器官的分化，大多 生活在水中，是地球上出现最早的生物。但由于菌藻 植物数量少以及其它原因，所以只生成少量的腐泥煤 和石煤。 高等植物高等植物 包括苔藓、蕨类、裸子和被子植物，有 明显的根茎叶和繁殖器官，是主要的成煤物质。

13、 37 2.植物的演化植物的演化 地质历史时期，植物的演化是由单细胞到多细胞， 由低级到高级，由简单到复杂，由水生到陆生逐步进化 和发展的。其演化主要经历了以下几个阶段 菌藻植物时 期:裸蕨植物时期，蕨类植物时期，裸子植物时期，被子 植物时期 38 3.植物的组成植物的组成 高等植物主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。 低等植物主要由蛋白质和糖类组成。 从化学的观点看，植物的成分可分为四类：糖类及其衍生 物、木质素、蛋白质和脂类化学物。 39 包括纤维素、半纤维素和果胶等。纤维素是一种 高分子的碳水化合物。纤维素在生长着的植物体内很 稳定，但在植物死亡后，需氧细菌通过纤维素水解酶 的催化可将纤

14、维素水解为单糖。半纤维素在高等植物 木质部中的含量高于纤维素，其结构多样。而果胶存 在于植物的果实和木质部中，是由半乳糖醛酸与它的 甲酯缩合而成的。 40 是造煤植物中最主要的有机组分，常分布在植物的 茎部的细胞壁中，它具有芳香结构的化合物。根据 Flaig的分析，木质素的组成因植物的种类不同而异， 他有三种不同的单体。见表1-6。它的单体以不同的链 连接成具有立方结构的大分子，不易水解，在多氧情 况下，经微生物作用，比较容易氧化成芳香和脂肪羧 酸。 41 42 是由氨基酸分子按一定排列方式结合而成的复杂 有机高分子化合物，是构成植物细胞原生质的主要成 分，也是有机生命起源的最重要的物质。植物

15、死亡后， 如果处在氧化条件下，蛋白质经微生物作用可全部水 解成气态产物。在泥炭沼泽中，蛋白质可水解成简单 的氨基酸，参与成煤。由于蛋白质的元素组成有碳、 氢、氧、氮和硫等元素，有些蛋白质中含磷，所以有 人认为煤中的氮和有机硫可能来自成煤植物中的蛋白 质。 43 u脂类化合物脂类化合物 通常指不溶于水，而溶于苯、醚、氯仿等有机溶剂 的一类 有机化合物，存在于植物中的脂类化合物主要有 脂肪、树脂、树蜡、角质、木栓质和孢粉质等几种类型 44 45 46 由于植物的种类不同，其有机组分的百分含量也不 同。低等植物主要由蛋白质和碳水化合物组成，脂肪含 量较高；而高等植物则以纤维、半纤维素和木质素为主。

16、在高等植物形成煤中，如果成煤植物是以根、茎等 木质纤维组织为主，煤的含氢量较低；如果成煤物质是 以角质、木栓质、树脂、孢粉等脂类化合物为主，则煤 的含氢量较高。 4.4.成煤原始物质对煤质的影响成煤原始物质对煤质的影响 47 高等植物高等植物 低等植物低等植物 两者混合两者混合 腐植煤腐植煤 腐泥煤腐泥煤 腐植腐泥煤腐植腐泥煤 48 富富营养营养沼沼泽泽 沼泽发育的初始阶段，水源补给以地下水和地表水为主。 生长富营养型植物，如苔草、芦苇等 贫营养贫营养沼沼泽泽 是沼泽发育的最高阶段。水源靠大气降水补充，生长贫 营养性植物，其中泥炭藓占绝对优势。 中中营养营养沼沼泽泽 介于以上两者之间，水源一部分靠地下水，一部分靠大 气降水补充，既生长富营养型植物，也生长贫营养型 49 2.植物遗体的堆积方式 原地堆积原地堆积 植物遗体在原来生长的沼泽中堆积，并形成泥炭。 在原地生成的煤层底版中能看到植物根部的化石，在 有些煤层里甚至还发现有直立的树干形成的煤 异地堆积异地堆积 植物遗体经过相当长远的距离的搬运（主要靠水 力的作用）后沉淀下来而形成泥炭。 显然，成煤主要靠原地堆积，异地堆积数量太少， 很难形成有开采价值的煤层。 50 从植物的死亡、堆积到变成煤经历了漫长的过从植物的死亡、堆积到变成煤经历了漫长的过 程，发生了一系列的演变。一般可分为两大阶程，发生了一系列的演变。一般可分为两大阶 段