气体燃料的组成及特性

1、锅炉及锅炉房设备施工教案模块一：锅炉房设备的基本知识单元三：锅炉燃料1. 3. 3气体燃料的组成及特性学院内蒙古建筑职业技术学院院（部）机电及暖通工程学院教师 王思文气体燃料的组成及特性教学目的通过课程教学，挖掘学生潜在创造力，激发学生的工程设计能力。 以工作任务形式组织学生进行项目训练，培养学生团队意识，组织协 调能力、创新思维能力，沟通交流能力，自我学习能力、分析问题和 解决问题的能力。通过学习，学生能够掌握锅炉及锅炉房的基本知识， 为今后继续学习锅炉打下结实的基础。教学目标能力（技能）目标知识目标素质目标1.具有分析气体燃 料基本特性的能 力。1 .掌握燃气的组成成 分。2 .掌握燃气的

2、基本特性 （体积分数；平均密度；比体积；相对密 度;粘度；临界参数； 体积热容;着火温度； 爆炸极限；发热量； 华白数）1 .挖掘学生潜在创造 力，激发学生的自主 学习积极性；2 .培养学生的及人交 流、及人合作的能力， 培养学生解决问题、 自我学习能力。任务及案例任务：根据教学内容，掌握燃气的组成成分及基本特性。案例：1.利用教材的内容进行理论学习。重点难点及重点：1.燃气的组成成分及基本特性。解决方难点：无锅炉及锅炉房设备夏喜英主编 哈尔滨工业大学出版社参考锅炉及锅炉房设备杜渐主编 中国电力出版社资料工业锅炉设备丁崇功主编 机械工业出版社工具及计算机、打印机、录像、课件、图纸、笔、橡皮、专

3、业相关资料等。媒体授 课 教 案3 / 9一、气体燃料的基本概念1 .气体燃料：指在常温、常压下保持气态的燃料，简称燃气。2 .燃气的特点：易点火、易燃烧、易操作、易实现自动调节，而且燃烧 产物中无废渣和废液，烟气中sq、和no工的含量少。燃气是最理想的洁 净燃料。二、燃气的组成1 .可燃组分一氧化碳（co）、氢气（h2）和碳氢化合物（qhj等。2 .不可燃组分氮气）、氧气）和二氧化碳（co,等。3 .有害杂质1）焦油及灰尘的危害：堵塞通道、附件及燃烧潜喷嘴，影响锅炉正常 燃烧。2）蔡的危害：当燃气中含蔡量大于燃气温度相应的饱和含蔡量时，过 饱和部分的气态蔡以结晶状态析出，沉积于管内而使管道流

4、通断面 减小，堵塞甚至堵死管道，造成供气中断。3）硫化氢的危害：可燃的有害杂质，腐蚀储罐、管道、设备和燃烧浴, 硫化氢燃烧产生的so二和sos，不仅腐蚀锅炉金属受热面，而且还污 染大气环境。4 ） 一氧化碳的危害：无色、无臭、无味、有剧毒的气体。规定燃气中 一氧化碳的体积分数应小于10%05）氨的危害：氨对燃气管道、设备及燃烧潜起腐蚀作用。燃烧时产生 no、no?等有害气体，影响人体健康，并污染大气环境。6）水分的危害：水和水蒸汽能及液态和气态碳氢化合物作用，生成固态结晶水化物，堵塞管道、阀门、仪表（流量计、压力表、液位计三、燃气的基本特性1 .气体燃料的体积分数：在相同温度和压力条件下，燃气

5、中各单一组 分的体积和燃气总体积的比值称为体积分数。（示例氢气）2 .燃气的平均密度：单位体积的燃气所具有的质量称为燃气的平均密 度，用符号p表示，单位为kg/m：3 .燃气的比体积：单位质量的燃气所占有的体积称为燃气的比体积， 用符号v表示，单位为m3/kg或nm3/kgo4 .燃气的相对密度：燃气的平均密度及相同状态下空气的平均密度之 比值称为燃气的相对密度。（标准状态下空气的平均密度为 1.293kg/m3）5 .粘度：气体燃料的粘度用动力粘度、运动粘度和条件粘度表示。 随着压力t ,燃气的粘度t ,这一特性及燃料油相同。随温度t ,燃气的粘度t ,而燃料油的粘度随温度t而i o6 .临

6、界参数：当温度不超过某一数值，对气体进行加压可以使气体液 化，而在该温度以上，无论施加多大压力都不能使之液化，这个温 度就称为该气体的临界温度；在临界温度下，使气体液化所需的压 力称为临界压力；此时的比体积称为临界比体积。上述参数统称为 临界参数，分别用符号l、匕、匕表示，其单位分别为k、mpa、 mvkgo7 .燃气的体积热容1）体积定压热容：保持燃气压力不变时，in?燃气温度升高（或降低）1k 所吸收（或放出）的热量称为气体的比定压热容。用符号&表示，单位为 kj/（m3-k）o2）体积定容热容：保持燃气合积不变时，in?燃气温度升高（或降低）1k 所吸收（或放出）的热量称为气体的比定容热

7、容，用符号或表示，单位为8 .着火温度：燃气开始燃烧时的温度称为着火温度。单一气体在纯氧中的着火温度比在空气中的数值低50100o一氧化气体名称氢甲烷乙烘乙烯 乙烷 丙烯碳着火温度673878813612698788733t/k正丁硫化气体名称丙烷 丁烯戊烯戊烷 苯烷氢着火温度723658638563533833543t/k9 .爆炸极限：当可燃气体或油气及空气混合物的浓度达到某个范围 时，一遇明火或温度升高到某一数值就会发生爆炸的浓度范围称为 爆炸浓度极限。例如一氧化碳及空气混合的爆炸极限为12. 5% 74%o可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称 为爆炸下限和爆炸上限，这两

8、者有时亦称为着火下限和着火上限。 在低于爆炸下限时不爆炸也不着火；在高于爆炸上限时不会爆炸， 但能燃烧。这是由于前者的可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用， 阻止了火焰的蔓延；而后者则是空气不足，导致火焰不能蔓延的缘 故。当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度时，具有最大的爆炸 威力（即根据完全燃烧反应方程式计算的浓度比例）o常见物质的爆 炸极限见下表。6 / 9名称爆炸极限（%）名称爆炸极限（益）下限上限下限上限甲烷5.015.0戊烯1.48. 7乙烷2.913.0苯1.28.0乙烯2.734.0氢气4.075.9乙烘2.580.0氧化碳12.574.2丙烷2. 19.5汽油1.48.0丙烯2.

9、011. 7煤油1.47. 5正丁烷1.58.5重油1.26.0丁烯1.610.0原油1. 711. 3戊烷1.48. 310 .燃气的发热量1）燃气的发热量是指标准状态下单位体积燃气完全燃烧时所放出的 全部热量，用符号q表示，单位为kj/m,或kj/kg。2）分为：高位发热量、低位发热量。3）燃气发热量的确定：实验方法测定或根据燃气的组分用公式进行计 算。11 .华白数（w、kj/m3）：华白指数是衡量燃气热流量大小的特性指数， 也是不同类型燃料互换性的一个重要指标。燃烧浴喷嘴前压力不变 时，燃具热负荷q及燃气热值h成正比，及燃气相对密度的平方根 成反比，而燃气的高热值（kj/n?）及燃气相

10、对密度（s）的平方根之7 / 9比称为华白数。四、燃气的分类1.天然气1）气田气（纯天然气）：从气井直接开采出来的可燃气体，其主要组分 ch.的体积分数大于90%,低位发热量（2日弋36m/11?。2）油田伴生气：指及石油共生的天然气，包括气顶气和溶解气两种。油 田伴生气的主要组分ch,的体积分数280%,乙烷及其以上烧类含量一 般较高，低位发热量qx-48 mj/m：3）凝析气田气：是一种深层的天然气，它除了含有大量的甲烷外，戊烷 及戊烷以上的烧类含量较高，还含有汽油和煤油组分，低位发热量qnet 弋 48 mj/m3o4）矿井气（煤层气）：矿井气也称为矿井瓦斯，是成煤过程中的伴生气, 主要组分甲烷。甲烷的体积分数约等于30k55乐低位发热量1220 mj/m2 .人工燃气以煤或石油为原料，经过各种热加工过程制得的可燃气体，称为人工 燃气，分为：干储煤气、气化煤气、油制燃气、高炉煤气。具体发热 量见下表。类型低位发热量qr （mj/m2）干饰煤气1517气化煤气515油热裂解法35制催化裂解法17燃部分氧化法8 / 910气加氢裂解法2533. 53 .液化