燃料及燃烧.ppt
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1、已知发生炉煤气的湿成分:CO=29.0%,H2=15.0%,CH4=3.0%,C2H4=0.6%,CO2=7.5%,N2=42.0%,O2=0.2%,H2O=2.7%。在n=1.05的条件下完全燃烧。计算煤气燃烧所需的空气量、燃烧产物量、燃烧产物成分和密度。湿湿湿湿湿湿湿湿燃料燃料:凡燃烧时能放出大量的热,该热量能经济而有效凡燃烧时能放出大量的热,该热量能经济而有效地用于现代工业生产或日常生活的所有物质,统称燃料。地用于现代工业生产或日常生活的所有物质,统称燃料。分类分类 :按按物态物态分为固体燃料、液体燃料和气体燃料分为固体燃料、液体燃料和气体燃料 按按来源来源可分为天然产品和加工产品可分为
2、天然产品和加工产品冶金生产所使用的燃料应具备的条件冶金生产所使用的燃料应具备的条件(1)1)燃烧所放出的热量必须满足生产工艺要求;燃烧所放出的热量必须满足生产工艺要求;(2 2)便于控制和调节燃烧过程;)便于控制和调节燃烧过程;(3 3)蕴藏最丰富,成本低,使用方便;)蕴藏最丰富,成本低,使用方便;(4 4)燃烧产物必须是气体,对人、动植物、厂房、设备)燃烧产物必须是气体,对人、动植物、厂房、设备等无害。等无害。项目二燃料及燃烧任务任务1 燃料特性燃料特性 l燃料的化学组成。燃料的化学组成。l燃料的发热能力。燃料的发热能力。(一)燃料的化学组成及其成分换算(一)燃料的化学组成及其成分换算1.气
3、体燃料的化学组成及干湿成分换算气体燃料的化学组成及干湿成分换算气体燃料由几种简单的化合物所组成的机械混合体。气体燃料由几种简单的化合物所组成的机械混合体。可燃成分:可燃成分:CO、H2、CH4、C2H4、CmHn、H2S。不可燃成分:不可燃成分:CO2、N2、S02、H2O、O2。气体燃料的成分系以各组成物的气体燃料的成分系以各组成物的体积百分数体积百分数表示。表示。表示方法有表示方法有湿成分湿成分和和干成分干成分两种。两种。气体燃料的水分含量等于在该温度下的饱和水蒸汽量。气体燃料的水分含量等于在该温度下的饱和水蒸汽量。分析成分是干成分,实际成分为湿成分;分析成分是干成分,实际成分为湿成分;干
4、成分和湿成分之间的干成分和湿成分之间的换算方法换算方法以以CO为例:为例:其余成分均照此类推。其余成分均照此类推。式中式中H H2 2O O湿湿为湿气体燃料中水分的体积百分含量。为湿气体燃料中水分的体积百分含量。从饱和水蒸汽表中(见表从饱和水蒸汽表中(见表2-22-2):):1 1立方米干气体所立方米干气体所能吸收的水蒸汽的质量(克),能吸收的水蒸汽的质量(克),g/m3。=例题例题2-12-1将发生炉煤气的干成分换算成湿成分。将发生炉煤气的干成分换算成湿成分。干气体。干气体。元素分析法元素分析法:C、H、O、S、N和水分、灰分碳(碳(C):):2.液体和固体燃料的化学组成及各成分的换算液体和
5、固体燃料的化学组成及各成分的换算氢(氢(H):):氧(氧(O):有害元素):有害元素氮(氮(N):惰性物质):惰性物质硫(硫(S):有害杂质。):有害杂质。存在形式:有机硫,黄铁矿硫硫酸盐存在形式:有机硫,黄铁矿硫硫酸盐水分(水分(W):有害成分。水分来源:外部水、吸附水、结晶水。):有害成分。水分来源:外部水、吸附水、结晶水。灰分(灰分(A):):供用成分供用成分:实际组成,包括:实际组成,包括C、H、O、N、S和灰分(和灰分(A)、水分()、水分(W)干燥成分干燥成分:可燃成分可燃成分:无水无灰为基准:无水无灰为基准有机成分有机成分:C、H、O、N四种元素成分,有机成分或有机质。四种元素成
6、分,有机成分或有机质。成分表示方法成分表示方法:供用成分、干燥成分、可燃成分、有机成分。例:已知煤的下列成分:试确定煤的供用成分。解:=85.22%=0.818285.22%=69.73%=0.81824.33%=3.54%=0.81828.47%=6.93%=0.81821.35%=1.10%=0.81820.63%=0.52%(二)燃料的发热量(二)燃料的发热量 定义:单位质量或体积的燃料完全燃烧后所放出的热量的千焦数。定义:单位质量或体积的燃料完全燃烧后所放出的热量的千焦数。单位:固、液体燃料:千焦单位:固、液体燃料:千焦/千克(千克(KJ/Kg),),气体燃料:气体燃料:。影响因素:只
7、取决于燃料内部的化学组成,不取决于外部的燃料条件。影响因素:只取决于燃料内部的化学组成,不取决于外部的燃料条件。高发热量高发热量:当燃烧产物的温度冷却到使其中的水蒸气冷凝成:当燃烧产物的温度冷却到使其中的水蒸气冷凝成0的水的水时所放出的热量。时所放出的热量。:当燃烧产物中的水分不是呈液态,而是呈:当燃烧产物中的水分不是呈液态,而是呈20的水蒸气的水蒸气存在时的发热量。存在时的发热量。低发热量低发热量高发热量与低发热量之间的换算关系:高发热量与低发热量之间的换算关系:=25.12(9H+W)(千焦)(千焦/千克)千克)1.发热量的概念发热量的概念2.发热量计算式发热量计算式 固、液体燃料发热量的
8、计算公式:固、液体燃料发热量的计算公式:气体燃料发热量的计算公式:气体燃料发热量的计算公式:3.标准燃料标准燃料发热量为发热量为29302千焦千焦/千克(千克(7000千卡千卡/千克)的煤为千克)的煤为标准煤标准煤;发热量为发热量为41870kJ/kg(10000kcal/kg)的燃料油为)的燃料油为标准燃料油标准燃料油。1.高炉煤气高炉煤气:主要可燃成分为主要可燃成分为CO不到三分之一,主要成分不到三分之一,主要成分N2=50%以上。以上。2.焦炉煤气:主要成分是焦炉煤气:主要成分是H2=50%以上以上,其余为其余为CH4=25%。3.发生炉煤气:主要成分是发生炉煤气:主要成分是CO含量不到
9、三分之一,含量不到三分之一,=10%,N2=50%以上。以上。4.天然煤气:主要成分是天然煤气:主要成分是CH4,80%以上。以上。5.使用煤气安全知识:输送管道要严密无缝隙。防毒、防爆,严格使用煤气安全知识:输送管道要严密无缝隙。防毒、防爆,严格遵守煤气安全制度。遵守煤气安全制度。二二 常用燃料的种类、性质和用途常用燃料的种类、性质和用途(一)气体燃料(一)气体燃料 四个牌号,四个牌号,20、60、100、200号,重油在号,重油在50时的恩式粘度来确定。时的恩式粘度来确定。(二)液体燃料(二)液体燃料重油重油1.粘度粘度温度的升高而下降温度的升高而下降表示方法:恩氏粘度(表示方法:恩氏粘度
10、(),用恩氏拉粘度计测得:),用恩氏拉粘度计测得:输送管道,油温:输送管道,油温:喷嘴前,油温:喷嘴前,油温:2.闪点闪点重油加热时表面会产生油蒸汽,随着温度的升高,油蒸汽越重油加热时表面会产生油蒸汽,随着温度的升高,油蒸汽越来越多,并和空气相混合,当达到一定温度时,火种一接触来越多,并和空气相混合,当达到一定温度时,火种一接触油气混合物便发生闪火现象。这一引起闪火的最低温度称为油气混合物便发生闪火现象。这一引起闪火的最低温度称为重油的闪点。重油的闪点。闪点:闪点:,着火温度:着火温度:左右。左右。3.凝固点凝固点重油冷却到一定温度时,就会凝固而失去流动性,开始凝重油冷却到一定温度时,就会凝固
11、而失去流动性,开始凝固的温度称为凝固点。固的温度称为凝固点。左右。左右。(三)固体燃料(三)固体燃料煤、焦炭、粉煤煤、焦炭、粉煤1.煤煤泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤煤的工业分析:(煤的工业分析:(1)挥发分)挥发分(2)固定碳()固定碳(3)灰分()灰分(4)水分)水分烟煤烟煤:烟煤比褐煤炭化更完全,水分和挥发分进一步减少,固体碳:烟煤比褐煤炭化更完全,水分和挥发分进一步减少,固体碳 增加。低发热量较高;一般都在增加。低发热量较高;一般都在2300029300千焦千焦/千克。千克。作冶金炉燃料时,主要考虑的作冶金炉燃料时,主要考虑的指标指标是:挥发分和发热量;灰分是:挥发分
12、和发热量;灰分含量及其熔点;含硫量;煤的粒度大小。含量及其熔点;含硫量;煤的粒度大小。分类分类:长焰煤、气煤、肥煤、结焦煤、瘦煤。:长焰煤、气煤、肥煤、结焦煤、瘦煤。无烟煤无烟煤:无烟煤是炭化程度最完全的煤,其中挥发分很少。无烟煤:无烟煤是炭化程度最完全的煤,其中挥发分很少。无烟煤挥发分少,燃烧时火焰很短,故在冶金生产中很少使用。焦炭缺乏时,挥发分少,燃烧时火焰很短,故在冶金生产中很少使用。焦炭缺乏时,可用无烟煤暂代。可用无烟煤暂代。2.焦炭焦炭要求:要求:化学成分化学成分 机械强度机械强度 块度块度 灰分灰分 反应能力反应能力3.粉煤粉煤将块煤或碎煤磨至将块煤或碎煤磨至0.050.07毫米的
13、粒度称为粉煤。毫米的粒度称为粉煤。1.完全燃烧与不完全燃烧完全燃烧与不完全燃烧燃料中的可燃物全部与氧发生充分的化学反应,生成不能燃料中的可燃物全部与氧发生充分的化学反应,生成不能燃烧的产物,叫完全燃烧。燃烧的产物,叫完全燃烧。燃料的不完全燃烧存在两种情况:燃料的不完全燃烧存在两种情况:化学性不完全燃烧:燃烧时燃料中的可燃物质没有得到化学性不完全燃烧:燃烧时燃料中的可燃物质没有得到足够的氧,或者与氧接触不良,因而燃烧产物中还含有一部足够的氧,或者与氧接触不良,因而燃烧产物中还含有一部分能燃烧的可燃物被排走,这种现象叫化学不完全燃烧。分能燃烧的可燃物被排走,这种现象叫化学不完全燃烧。机械不完全燃烧
14、:燃料中的部分可燃成分未参加燃烧反机械不完全燃烧:燃料中的部分可燃成分未参加燃烧反应就损失掉的那部分。如灰渣裹走的煤,炉栅漏下的煤,管应就损失掉的那部分。如灰渣裹走的煤,炉栅漏下的煤,管道漏掉的重油或煤气。道漏掉的重油或煤气。任务任务2 燃烧计算燃烧计算一一 概述概述2.空气消耗系数空气消耗系数理论空气需要量用理论空气需要量用L0表示。表示。实际空气需要量用实际空气需要量用Ln表示,它与理论空气需要量的比值叫空气表示,它与理论空气需要量的比值叫空气消耗系数,用消耗系数,用n表示。表示。n值分析:值分析:n大于大于1:1)降低炉温,不利于供热;)降低炉温,不利于供热;2)增大燃烧产物体积,对某些
15、附属设备的容量也有所影响;)增大燃烧产物体积,对某些附属设备的容量也有所影响;3)使钢大量氧化和脱碳,影响质量。)使钢大量氧化和脱碳,影响质量。n等于等于1:理想状态。:理想状态。n小于小于1:造成化学性不完全燃烧损失。:造成化学性不完全燃烧损失。固体燃料:固体燃料:n=1.201.50液体燃料:液体燃料:n=1.151.25气体燃料:气体燃料:n=1.051.15 3.燃烧计算的内容及假设条件燃烧计算的内容及假设条件假定:假定:燃料中可燃成分完全燃烧。元素分子量取整数。燃料中可燃成分完全燃烧。元素分子量取整数。气体的体积都按标准状态计算,每气体的体积都按标准状态计算,每1kmol任何气体的体
16、积任何气体的体积都是都是22.4m ;在计算中不考虑热分解效应;在计算中不考虑热分解效应;空气的组成只考虑空气的组成只考虑O2和和N2,认为干空气由体积含量为,认为干空气由体积含量为21%的氧和体积含量为的氧和体积含量为79%的氮所组成;的氮所组成;燃烧计算内容燃烧计算内容:燃料燃烧时所需要的空气量的计算燃料燃烧时所需要的空气量的计算;燃烧产物量的计算;燃烧产物量的计算;燃烧产物的成分和密度的计算;燃烧产物的成分和密度的计算;燃烧温度的计算;燃烧温度的计算;空气消耗系数的计算。空气消耗系数的计算。3 二二 气体燃料的燃烧计算气体燃料的燃烧计算特殊点:特殊点:1.气体燃料的气体燃料的L0及及V0
17、指的是指的是l立方米气体燃料完全燃烧时立方米气体燃料完全燃烧时所需要的空气量和生成的燃烧产物量,其单位是所需要的空气量和生成的燃烧产物量,其单位是m/m 。2.燃烧反应方程式中反应物与生成物之间的燃烧反应方程式中反应物与生成物之间的分子比就是体分子比就是体积比积比。3 3 空气需要量:空气需要量:燃烧产物量:燃烧产物量:(一)理论空气需求量和燃烧产物量的计算(一)理论空气需求量和燃烧产物量的计算根据上述反应即可求得燃烧所需的氧为:根据上述反应即可求得燃烧所需的氧为:(二)实际空气需求量和实际燃烧产物量的计算(二)实际空气需求量和实际燃烧产物量的计算实际空气需要量实际空气需要量 实际燃烧产物量实
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- 燃料 燃烧
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