第一章 固体燃料.ppt

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1、主要内容主要内容o煤的形成与种类煤的形成与种类o煤的化学组成煤的化学组成o成分表示方法及其换算成分表示方法及其换算o煤的工业分析煤的工业分析o煤的发热量煤的发热量o煤的一些使用性能煤的一些使用性能煤的产生煤的产生o植植物物经经过过地地质质、生生物物化化学学反反应应、氧氧化化还还原原反反应等形成聚合物炭应等形成聚合物炭C n堆积阶段堆积阶段n菌解阶段菌解阶段n煤化阶段煤化阶段煤的分类法一煤的分类法一o按成因分按成因分n腐植煤腐植煤 n残植煤（树脂）残植煤（树脂）n腐泥煤（海底植物）腐泥煤（海底植物）煤的分类法二煤的分类法二o根据炭化程度不同，分为：根据炭化程度不同，分为：n泥煤泥煤100万年万年

2、n褐煤褐煤120万年万年n烟煤烟煤1亿年亿年n无烟煤无烟煤 2亿年亿年煤的分类法三煤的分类法三o按干馏及燃烧特点分按干馏及燃烧特点分n非粘结性煤非粘结性煤n粘结性煤粘结性煤n长焰气煤长焰气煤n焦煤焦煤n无烟煤无烟煤 煤的分类法四煤的分类法四o按用途分按用途分n动力煤动力煤n原料煤原料煤n发生炉煤气煤发生炉煤气煤 煤的分类法五煤的分类法五o按粒度分按粒度分n原煤（块煤）原煤（块煤）（50mm）n中块煤中块煤 (3050mm)n小块煤小块煤 (2537mm)n粉煤粉煤 (2%，必须在燃烧前，必须在燃烧前或在炉内采取脱硫措施：或在炉内采取脱硫措施：n否则会造成否则会造成大气污染大气污染；n并腐蚀受热

3、面；并腐蚀受热面；n如果煤用于炼焦时，硫会进入焦炭，使钢铁变脆。如果煤用于炼焦时，硫会进入焦炭，使钢铁变脆。o存在形式：存在形式：na 有机硫有机硫 nb 黄铁矿硫黄铁矿硫FeS2nc 硫酸盐硫硫酸盐硫-不可燃不可燃CaSO42H2O，FeSO4灰分灰分；我国煤中硫酸盐硫含量很少。我国煤中硫酸盐硫含量很少。灰分（灰分（A）o有害成分有害成分 入炉前应入炉前应5 灰分熔点很高灰分熔点很高n氧化性气氛熔点高，还原性气氛熔点低氧化性气氛熔点高，还原性气氛熔点低水分（水分（W）o害处：害处：n降低了可燃质含量降低了可燃质含量n燃烧消耗热量，将蒸发的水蒸气加热，延长了燃烧消耗热量，将蒸发的水蒸气加热，延

4、长了煤的点燃时间，降低炉温而恶化燃烧。煤的点燃时间，降低炉温而恶化燃烧。n烟气体积增大，锅炉排烟热损失增大，热效率烟气体积增大，锅炉排烟热损失增大，热效率降低，加剧尾部受热面的低温腐蚀和堵灰降低，加剧尾部受热面的低温腐蚀和堵灰o煤中水分按存在形态的不同分为两类，既游离水和煤中水分按存在形态的不同分为两类，既游离水和化合水。化合水。n游离水是以物理状态吸附在煤颗粒内部毛细管中和附着游离水是以物理状态吸附在煤颗粒内部毛细管中和附着在煤颗粒表面的水分；在煤颗粒表面的水分；n化合水也叫结晶水，是以化合的方式同煤中矿物质结合化合水也叫结晶水，是以化合的方式同煤中矿物质结合的水。的水。（已计入化合氢中）（

5、已计入化合氢中）o游离水在游离水在105110的温度下经过的温度下经过12小时可小时可蒸发掉蒸发掉o 煤的工业分析中只测试游离水，不测结晶水。煤的工业分析中只测试游离水，不测结晶水。水分（水分（W）水分（水分（W）o煤的游离水分又分为外在水分和内在水分煤的游离水分又分为外在水分和内在水分o外在水分：又称自由水分或表面水分（湿分或机械外在水分：又称自由水分或表面水分（湿分或机械附着水）指附着于煤粒表面的水膜和存在于直径附着水）指附着于煤粒表面的水膜和存在于直径10-5cm的毛细孔中的水分的毛细孔中的水分,在常温下容易失去。在常温下容易失去。o内在水分：指吸附或凝聚在煤粒内部毛细孔中的水内在水分：

6、指吸附或凝聚在煤粒内部毛细孔中的水分，需要在高于水的正常沸点温度下才能除去。分，需要在高于水的正常沸点温度下才能除去。内在水分在内在水分在105110的温度下经过的温度下经过12小时小时可蒸发掉可蒸发掉煤的成分表示方法煤的成分表示方法o元素分析法：用各组分的百分数表示元素分析法：用各组分的百分数表示n应用成分应用成分n干燥成分干燥成分n可燃成分可燃成分o工业分析法：为了了解固体燃料的使用性质工业分析法：为了了解固体燃料的使用性质元素分析法元素分析法o既定燃料：可燃质的绝对含量是不变的，而既定燃料：可燃质的绝对含量是不变的，而灰分、水分会随着开采、运输、储存等条件灰分、水分会随着开采、运输、储存

7、等条件变化。变化。o只有分析基相同的数据才能确切的说明燃料只有分析基相同的数据才能确切的说明燃料的特性。的特性。元素分析法元素分析法o应用成分（收到基）应用成分（收到基）n对进厂的原煤或炉前应用的燃料取样对进厂的原煤或炉前应用的燃料取样 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100其中：Car、Har表示100kg燃料中该成分的含量；Mar全水分。常用于燃烧设备的燃烧、传热及热工试验的计算中。常用于燃烧设备的燃烧、传热及热工试验的计算中。元素分析法元素分析法o空气干燥成分空气干燥成分n以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准，即以以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准，即以试验条件（试

8、验条件（20，相对湿度，相对湿度60%）进行自然）进行自然干燥（除去外在水分）后的煤样。干燥（除去外在水分）后的煤样。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100n国家标准规定，在实验室进行燃料成分分析时，国家标准规定，在实验室进行燃料成分分析时，均采用空气干燥基测定，其它均采用空气干燥基测定，其它“基基”均据此导均据此导出。出。元素分析法元素分析法o干燥成分（干燥基）干燥成分（干燥基）n以假想无水状态的煤为基准以假想无水状态的煤为基准 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100n燃料水份变化时，不影响干燥基成分。燃料水份变化时，不影响干燥基成分。元素分析法元素分析法o可燃成

9、分可燃成分（干燥无灰基）（干燥无灰基）n以假想煤中无灰、无水状态的煤为分析基准。以假想煤中无灰、无水状态的煤为分析基准。nCdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100n只对可燃质进行分析，成分比较稳定，常用于只对可燃质进行分析，成分比较稳定，常用于判断煤的特性和进行煤的分类。判断煤的特性和进行煤的分类。n煤矿中常以干燥无灰基成分表示煤的组成，煤煤矿中常以干燥无灰基成分表示煤的组成，煤的工业分类中也是以干燥无灰基挥发分的工业分类中也是以干燥无灰基挥发分Vdaf作作为煤的分类依据为煤的分类依据成分的换算成分的换算o原则原则：绝对含量（总量）不变o100kg实际燃料中，以含碳量为例：oC

10、ar=Cd（100-War）/100 =Cdaf（100-War-Aar）/100例题例题1试将下列煤的成分换算成应用基试将下列煤的成分换算成应用基(收到基收到基)：CdafHdafOdafNdafSdafAdMar72.05.020.02.01.012.520.0解：将干燥成分转换为应用成分解：将干燥成分转换为应用成分Cd%+Hd%+Od%+Nd%+Sd%+Ad%=100%Car%+Har%+Oar%+Nar%+Sar%+Aar%+Mar%=100%Car%+Har%+Oar%+Nar%+Sar%+Aar%=100%Mar%(Car%+Har%+Oar%+Nar%+Sar%+Aar%)=10

11、0%和和式比较得：式比较得：Rd=Rar 或或Rar=Rd同理得：同理得：Rdaf=Rar 或或Rar=Rdaf下面转换为应用成分下面转换为应用成分Aar=Ad=12.5(100-20.0)/100=10.0Har=Hd=5.0(100-20.0-10.0)/100=3.5Oar=14.0Nar=1.4Sar=0.7Car=50.4煤的工业分析煤的工业分析o煤的工业分析是煤的水分（煤的工业分析是煤的水分（W）、灰分）、灰分（A）、挥发分（）、挥发分（V）和固定碳（）和固定碳（F）四个分）四个分析项目的总称析项目的总称 oGB：煤的工业分析是将一定质量的煤：煤的工业分析是将一定质量的煤加热加热到

12、到110，使其水分蒸发，使其水分蒸发，以测出水分的含，以测出水分的含量，再在隔绝空气的条件下量，再在隔绝空气的条件下加热到加热到850，并测出挥发分的含量并测出挥发分的含量，然后通以空气，然后通以空气使固定使固定碳全部燃烧，以测出灰分和固定碳的含量碳全部燃烧，以测出灰分和固定碳的含量挥发分（挥发分（V）o包括：矿物结晶水、挥发性成分、热分解产物包括：矿物结晶水、挥发性成分、热分解产物CO2、CO、H2、CH4、N2及部分热解水。及部分热解水。o挥发分含量挥发分含量，析出和着火的温度愈低，煤就愈容易，析出和着火的温度愈低，煤就愈容易着火和燃尽。煤的挥发分不仅是炼焦、气化要考虑的着火和燃尽。煤的挥

13、发分不仅是炼焦、气化要考虑的一个指标，也是动力用煤的一个重要指标，是动力煤一个指标，也是动力用煤的一个重要指标，是动力煤按发热量计价的一个辅助指标按发热量计价的一个辅助指标 o它是对煤进行分类的主要指标，并被用来初步确定煤它是对煤进行分类的主要指标，并被用来初步确定煤的加工利用性质。煤的挥发分产率与煤化程度有密切的加工利用性质。煤的挥发分产率与煤化程度有密切关系，关系，煤化程度越低，挥发分越高，随着煤化程度加煤化程度越低，挥发分越高，随着煤化程度加深，挥发分逐渐降低深，挥发分逐渐降低。不是煤中固有的，而是热解后的可燃气体燃料的发热量燃料的发热量o燃料发热量：单位燃料（燃料发热量：单位燃料（1k

14、g或或1m3）完全）完全燃烧后所放出的热量。燃烧后所放出的热量。o高发热量：高发热量：QG 单位燃料完全燃烧以后燃单位燃料完全燃烧以后燃烧产物中的水蒸气冷凝为液态水时所放出的烧产物中的水蒸气冷凝为液态水时所放出的热量，热量，KJ/kg、KJ/m3o低发热量：低发热量：Qd：单位燃料完全燃烧以后产物：单位燃料完全燃烧以后产物中的水蒸气冷却至蒸汽状态时放出的热量中的水蒸气冷却至蒸汽状态时放出的热量 高低发热量的转换高低发热量的转换o固体、液体燃料高低发热量转换固体、液体燃料高低发热量转换o1kg燃料燃烧后生成水的重量：燃料燃烧后生成水的重量：o1kg水汽化潜热为2512KJ/kg煤的发热量与炭化程

15、度关系煤的发热量与炭化程度关系o随着炭化程度的提高，随着炭化程度的提高，发热量不断增大发热量不断增大o含碳量为含碳量为87%左右时，左右时，发热量达到最大值，发热量达到最大值，然后开始下降然后开始下降o原因：？原因：？练习练习1试计算下列成分煤的应用基高、低发热量：试计算下列成分煤的应用基高、低发热量：CdafHdafOdafNdafSdafAdMar72.05.020.02.01.012.520.0Q高高用用（QG,ar）=20041.4942 kJkg-1Q低低用用（QD,ar）=18747.7112 kJkg-1例题例题2已知煤的已知煤的QD.daf，Aar，War 求求QD,ar解：解

16、：QD,daf=QG,daf25.129Hdaf QD,ar=QG,ar25.129Har25.12 WarQG,daf=4.18781Cdaf+300Hdaf+26(SdafOdaf)QG,ar=4.18781Car+300Har+26(SarOar)令令m=得：得：QG,ar=mQG,daf故：故：QD,ar=mQG,daf25.129Har25.12 War =mQD,daf m25.129Hdaf25.129Har25.12 War =mQD,daf 25.129Har 25.129Har25.12 War =mQD,daf25.12 War概念概念o粘结性：粉碎后的煤在隔绝空气的情况

17、下加粘结性：粉碎后的煤在隔绝空气的情况下加热到一定温度时，煤颗粒相互粘结形成焦块热到一定温度时，煤颗粒相互粘结形成焦块的性质的性质o结焦性：在工业炼焦条件下，一种煤或几种结焦性：在工业炼焦条件下，一种煤或几种煤混合后炼出冶金焦的性质煤混合后炼出冶金焦的性质概念概念o耐热性：煤在加热时的耐热程度耐热性：煤在加热时的耐热程度 无烟煤易于破碎主要是由于温度应力作用无烟煤易于破碎主要是由于温度应力作用 褐煤易于破碎主要是含水多，内部水分蒸发褐煤易于破碎主要是含水多，内部水分蒸发o反应性：指煤的反应能力，也就是燃料中的反应性：指煤的反应能力，也就是燃料中的碳与碳与CO2及及H2O蒸汽进行还原反应的速度蒸

18、汽进行还原反应的速度o可燃性：燃料中碳与氧发生氧化反应的速度，可燃性：燃料中碳与氧发生氧化反应的速度，即燃烧速度即燃烧速度 炭化程度不同的煤的成分比较炭化程度不同的煤的成分比较泥煤泥煤褐煤褐煤烟煤烟煤无烟煤无烟煤C53-7070-7878-9090-96H3.3-5.63.4-6.03.3-61.0-4.5O18-3814-302-190.5-6.0N1.5-3.80.7-2.50.5-2.20.5-1.3vr5040-6010-4010Wy4035-503-161-3Qd8380-1050010500-1670020900-2930020900-25100重点内容重点内容o燃料的高、低发热量

19、及其转换关系燃料的高、低发热量及其转换关系o成分表达方式以及转换成分表达方式以及转换o煤的工业分析内容及分析方法煤的工业分析内容及分析方法o煤的化学组成煤的化学组成o煤的分类煤的分类 o为了适应炼焦和造气工艺的需要，有关部门为了适应炼焦和造气工艺的需要，有关部门又根据粘结性强弱及挥发分产率的大小等物又根据粘结性强弱及挥发分产率的大小等物理化学性质，进一步将烟煤分为理化学性质，进一步将烟煤分为长焰煤长焰煤、气、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤等煤、肥煤、焦煤、瘦煤等挥发分较高，制造煤气有良好的结焦性，适于生产优质冶金焦o将灰样制成将灰样制成20mm高，底边长高，底边长7mm的三的三角锥，具有一个棱面垂直于

20、底面，然后将灰角锥，具有一个棱面垂直于底面，然后将灰样置于高温炉内加热，直至灰样完全摊开成样置于高温炉内加热，直至灰样完全摊开成高度小于高度小于1.5mm的薄层。的薄层。全水分全水分o是指煤中全部的游离水分，即煤中外在水分是指煤中全部的游离水分，即煤中外在水分和内在水分之和和内在水分之和 o化验室测试的外在水分和内在水分，除与煤化验室测试的外在水分和内在水分，除与煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分有中不同结构状态下的外在水分和内在水分有关外，还与测试时空气的湿度和温度有关。关外，还与测试时空气的湿度和温度有关。燃料与燃烧学液体燃料主要内容o石油的加工及其产品n分馏法n裂解法o液体燃料在现代

21、工业中的应用n重油的来源和种类n重油的化学组成和使用性能液体燃料优点液体燃料优点o可燃成分高可燃成分高QD o储运方便储运方便o燃烧完全燃烧完全o火焰黑度高火焰黑度高o燃烧易于控制燃烧易于控制液体燃料分类o天然液体燃料n石油及其加工产品o人造液体燃料n从煤中提炼出的各种燃料油石油的组成o 一种黑褐色粘稠液体，由各种不同族和不同分子量的碳氢化合物组成。主要是：烷烃、烯烃、环烷烃、芳香烃及少量的硫化物、氧化物、氮化物、水分和矿物杂质。石油的元素组成o 组成石油的元素主要是碳、氢、氧、氮、硫五种。其中主要的是碳和氢两种元素，碳的含量占8487%，氢的含量占1114%o除了上述五种主要元素外，在石油中

22、还发现有极微量的金属元素和其它非金属元素。n金属元素有钒、镍、铁、铝、钙、钠、镁、钴、铜等，n非金属元素中主要有氯、硅、磷、硒、砷等。石油的种类o石蜡基原油：含石蜡族（烷烃CnH2n+2）碳氢化合物较多，从这种原油中可以得到粘度指数较高的润滑油和燃烧性能良好的煤油。缺点是所产汽油的辛烷数较低，需专门脱蜡o烯基原油：含烯烃较多，不饱和烃，含蜡少，便于炼制柴油和润滑油，可得到少量汽油和大量优质沥青.石油的种类o中间基原油：烷烃和烯烃的含量大致相等，也叫混合基原油，从中可以得到大量汽油和优质煤油。缺点：汽油中辛烷数不高，含蜡较多。o芳香基原油：含芳香烃CnH2n-6较多，在自然界中储存量较少，可以得

23、到辛烷数很高的汽油和溶解力很强的溶剂。石油中的碳o当碳的原子数nn：14 常温下呈气体状态，是天然气的主要成分nn：515 常温下呈液态状态，是煤油的主要成分nn：17 石蜡石油加工方法o分馏法缺点：只能分馏出分子量较小的轻质油品n常压分馏法：产品：汽油、煤油、柴油、常渣油。n减压分馏法：产品：粗柴油、轻质润滑油、减压渣油。o裂解法分解分馏残渣或分子量较大的重质油品石油的炼制o直接分馏法n按石油中各组分不同的沸点，将其分成若干馏分，每种馏分包含了沸点相近的各种烃类。在接近常压下，直接对石油加热(300325左右)分馏，石油中各馏分按其沸点高低先后馏出。剩下沸点高的重质油则从分馏塔塔底排出，称之

24、为常压重油。约占原油质量的65%-80%减压分馏的办法o原理：根据气压降低，液体沸点也下降o把常压重油加热到400左右送入到减压分馏塔中，其中压力约在0.01MPa以下，这样重油中烃的沸点可降低200多，把原来沸点约700以下的各种烃都可分馏出来，其中较轻的重柴油从塔顶馏出，而各种腊油(作润滑油用的原料)从塔侧流出，塔底排出的是分子更大，沸点更高的重质油，称为减压重油(或减压渣油)。o常压重油和减压重油两者统称直馏重油。裂化方法o定义：使分子较大的烃类分裂成分子较小的烃类，以取得轻质石油产品o常用的方法：热裂化、催化裂化、加氢裂化o裂化产品：汽油、柴油、航空煤油等。最后残留下的高沸点的物质称为

25、裂化重油或裂化渣油粘度和密度大，含有较多的固体杂质，不易燃烧石油加工产品o汽油o具有良好的挥发性，适宜作为点燃式活塞内燃机的燃料o衡量汽油抗爆性能的指标是辛烷值。定义方式为：异辛烷不宜发生爆炸，规定其辛烷值为100；正庚烷容易发生爆炸，其辛烷值为0。汽油的牌号是由辛烷值确定的o普通汽车用汽油分为90、93、97三个牌号；无铅车用汽油分为90、93、95柴油o柴油沸点较高，自燃点较低，故适宜作为压燃式活塞式发动机的燃料 o柴油可分为轻柴油和重柴油。轻柴油可作为高速柴油机的燃料，也可作为燃气轮机和小型锅炉的燃料；重柴油用于中速和低速柴油机，有时也作为燃气轮机和锅炉燃料o根据柴油凝固点的不同，对于轻

26、柴油可分为10、0、-10、-20、-35、-50号；重柴油可分为10、20、30号重油的来源o广义上来说，是重油加工后各种残渣油的总称o根据加工方法不同，分为：直溜重油以及裂化重油重油的种类o我国重油分四种牌号：20，60，100，200号重油o命名原则：根据该种重油在50时的恩式粘度来确定的化学成分o重油的主要可燃元素是C和H，约占重油可燃成分的95%-98.9%o重油含水多，有多种坏处，解决方案：自然沉淀法重油的元素成分（可燃基）CHO+NS8588%1013%0.51.0%0.21.0%重油加水的影响o重油中加水的目的一般有三:na 使炉子能适应低氧燃烧;nb.提高燃烧效率,节省燃油，

27、改善高粘度重油的雾化性能;nc.减少污染，降低烟气中NOx的含量。o并不是所有加水燃烧的炉子都能同时满足上述三个目的，目前的实践往往主要针对一个目的进行。物理性质/使用性质o发热量：发热量：QD=3990042000kJ/kg （950010000kcal/kg）o主要成份是碳氢化合物，杂质很少，发热量主要成份是碳氢化合物，杂质很少，发热量很大很大粘度粘度o粘度：质点之间的摩擦力。评价油的流动特性，粘度：质点之间的摩擦力。评价油的流动特性，与输送和燃烧有关。与输送和燃烧有关。o恩氏粘度（比粘度、条件粘度）恩氏粘度（比粘度、条件粘度）t时时200ml油流出时间油流出时间 Et=20时时200ml

28、水流出时间水流出时间 重油的粘度不能太大：重油的粘度不能太大：n泵前：泵前：30-40 Et(200号重油来说相当于号重油来说相当于75)n烧嘴前：烧嘴前：2.5-3.5Et（对于压力雾化喷嘴）（对于压力雾化喷嘴）粘度与成分和温度的关系o重油含碳量越大、含氢量越低，粘度越大重油含碳量越大、含氢量越低，粘度越大 o温度升高，重油的粘度随之降低温度升高，重油的粘度随之降低 lglg（v+0.8）=A-BlgT T：绝对温度：绝对温度 B：实验常数：实验常数 其他粘度o动力粘度（Pa.s）o运动粘度（m2.s）=动力粘度/密度o我国过去燃料油行业标准用80 和100 恩氏粘度作为质量控制指标，现在用

29、40（馏分型燃料油）和100（残渣型燃料油）运动粘度评价油的使用安全性的参数评价油的使用安全性的参数o闪点：油加热时，表面油蒸气与空气混闪点：油加热时，表面油蒸气与空气混合，当与火焰接触，发生闪火现象时油合，当与火焰接触，发生闪火现象时油的最低温度。的最低温度。重油的开口闪点为重油的开口闪点为80130；汽油在常温下达到闪点；汽油在常温下达到闪点温度温度o燃点：闪火现象不少于燃点：闪火现象不少于5秒时油的最低秒时油的最低温度，温度，重油的燃点一般比闪点高重油的燃点一般比闪点高10-30左右左右o着火点：没有点火源，油能自燃的温度着火点：没有点火源，油能自燃的温度 重油的着火点为重油的着火点为:

30、500600o闪点低得燃料油着火点也越低闪点低得燃料油着火点也越低 掺混性掺混性 o原因：不同来源的重油，其化学稳定性原因：不同来源的重油，其化学稳定性不同，混合使用时，会出现沥青、含蜡不同，混合使用时，会出现沥青、含蜡物质等固体沉淀物物质等固体沉淀物，这样会造成输送管，这样会造成输送管路的堵塞和停产等事故路的堵塞和停产等事故o直馏重油直馏重油配成的燃料油，化学性质比较配成的燃料油，化学性质比较稳定，掺混性比较好，可以把不同牌号稳定，掺混性比较好，可以把不同牌号的重油混合使用的重油混合使用o对于对于裂化重油裂化重油必须进行掺混性实验，具必须进行掺混性实验，具体做法：按预定比例配制，在体做法：按

31、预定比例配制，在315下下加热加热20h，观察有无固体凝块附着在管，观察有无固体凝块附着在管壁上壁上 密度与凝固点 o凝固点：n当油温降到某一温度，燃料油会变稠，在称有该燃料油的试管倾斜45。而油面可以保持不变，这个温度定义为燃料油的凝固点，重油一般1530，有的渣油40 o密度：t=0.920.98t/m3 残碳残碳 o残碳：把重油在隔绝空气的条件下加热，蒸残碳：把重油在隔绝空气的条件下加热，蒸发出油蒸气后所剩下的一些固体残留物。发出油蒸气后所剩下的一些固体残留物。它是燃烧器出口堵塞和磨损的主要原因。它是燃烧器出口堵塞和磨损的主要原因。o作用：作用：n增加火焰的黑度，强化辐射传热能力增加火焰

32、的黑度，强化辐射传热能力 nC，结焦，结焦，堵塞喷口、导管，堵塞喷口、导管 o我国重油残碳比较高，一般在我国重油残碳比较高，一般在1%左右左右含硫量含硫量o石油炼制中，有石油炼制中，有80%左右的硫残留在提炼左右的硫残留在提炼后的重油中，可以以单质、化合物等各种形后的重油中，可以以单质、化合物等各种形式存在式存在o燃烧后生成燃烧后生成SO2、SO3，有毒、有腐蚀性，有毒、有腐蚀性的气体。的气体。石油型污染重点o石油的加工方法o重油的使用性能工厂储存有Wy=12.4，QDWy=20000kJ/kg煤100t，存放时间长，含水量降低为Wy=7.0，试问煤的质量变为多少，QDWy变为多少？计算题：o

33、辛烷数n辛烷值是衡量汽油在汽缸内抗爆震燃烧能力的一种数字指标，其值高表示抗爆性好。汽油在汽缸中正常燃烧时火焰传播速度为10-20公尺/秒，在爆震燃烧时可达1500-2000公尺/秒，后者条件下使气缸温度剧升，汽油燃烧不完全，机器强烈震动，从而使输出功率下降，机件受损。主要石油产品的馏出温度油品石油气汽油重汽油 煤油柴油重油馏出温度（）3535-180120-230190-260260-350350o燃料中碳氢比例(C/H)愈大，在炉内产生的碳黑可能性愈多，愈是轻质燃料C/H愈低，油炬中可能产生的碳黑愈少，出现碳黑烟囱冒黑烟，产生污染.o(C/H)愈小，燃料的粘度愈小，雾化的颗粒度越细，燃烧越完

34、全o一般认为加入部分水蒸汽可以使重油火炬中碳黑减少，火炬变短，其反应可能如下:o特别是低氧燃烧，容易出现炭黑时，采用蒸汽雾化有一定好处，其蒸汽雾化细度往往较机械雾化为优，较易适应于低氧燃烧。o实验室通常用加热的方法降低重油的粘度，有利于重油的输送和雾化o但温度也不能过高，否则会产生大量的泡沫，造成溢油事故，引起油压和火焰的波动，严重时会影响油泵的正常运行。燃料与燃烧学气体燃料主要内容o单一气体的主要性质o煤气成分的表示方法及发热量计算o高炉煤气o焦炉煤气o发生炉煤气o天然气o转炉气分类o冶金炉及工业炉窑所用的气体燃料：n高炉煤气(B Gas)n焦炉煤气(COG-coke-oven gas)n转

35、炉煤气n发生炉煤气n天然气气体燃料优点气体燃料优点燃烧简便，容易完全燃烧；燃烧简便，容易完全燃烧；调节控制方便，易于实现自动控制；调节控制方便，易于实现自动控制；燃烧后无固体灰渣，清洁方便；燃烧后无固体灰渣，清洁方便；对设备磨损小，可以长距离管道输送；对设备磨损小，可以长距离管道输送；容易净化，以减少环境污染；容易净化，以减少环境污染；可以高温预热，提高燃烧温度，节约燃料；可以高温预热，提高燃烧温度，节约燃料；只要避开爆炸范围，可任意调节热负荷，控制炉内只要避开爆炸范围，可任意调节热负荷，控制炉内气氛和压力。气氛和压力。气体燃料的可燃成分o混合成分中可燃气体成分nCO，H2，CH4，其他气态碳

36、氢化合物，H2So不可燃气体成分nCO2，N2，少量O2，水蒸气，焦油蒸气，粉尘等固体颗粒单一气体的物理化学性质o甲烷（CH4）o乙烷（C2H6）o氢气（H2）o一氧化碳（CO）o乙烯（C2H4）o硫化氢(H2S)o二氧化碳（CO2）o氧气（O2）爆炸浓度极限爆炸浓度极限 o是燃气的重要性质之一，因为当燃气和空气（或氧气）混合时，如果这两种气体达到一定比例时，就会形成具有爆炸危险的混合气体。该气体与火焰接触时，即形成爆炸。但是并非任何比例的燃气空气混合气体都会发生爆炸，只有在燃气空气混合气体中可燃气体的浓度在一定范围时，气体才能发生爆炸，此范围是从爆炸下限的某一最小值到爆炸上限的某一最大值。混

37、合气体的爆炸极限取决于组成气体的爆炸极限及其摩尔分率。l可燃气体，蒸气或粉尘在空气中的浓度低于爆炸下限时，遇明火既不会爆炸，也不会燃烧。l若高于爆炸上限时，遇明火虽然不会爆炸，但是可以燃烧。l有时经过燃烧一段时间后，因吸入空气，使可燃气体或蒸气在空气中的浓度下降，达到爆炸极限于是发生爆炸。普通燃烧特性普通燃烧特性爆燃低限点爆燃高限点2200(1204)%浓度环境温度点火引燃无传播缓慢反应w/o点火源自引燃温度未点火爆燃在任意浓度瞬时点燃容量温度 F(C)甲烷（CH4）o无色气体，微有葱臭o分子量取16o与空气混合可引起强烈爆炸，爆炸浓度范围2.515%o着火温度530750o临界温度：-82.

38、5 o在空气中浓度较高时才有毒性o低发热量：35740kJ/m3乙烷（C2H6）o无色无臭气体o分子量取30o爆炸浓度范围2.515%o着火温度510630 o临界温度：-34.5 o低发热量：63670kJ/m3氢气（H2）o无色无臭气体o空气中爆炸浓度范围480%o着火温度510590o临界温度：-239.9 o低发热量：10790kJ/m3（书上有错）o1990年，齐鲁石化公司胜利炼油厂第八届职工运动会开幕前，由200名小学生组成的氢气球方队在体育场入口处发生气球爆燃事故，130人被不同程度地烧伤 一氧化碳（CO）o无色无臭气体o分子量28o空气中爆炸浓度范围12.580%o临界温度：-

39、197o低发热量：12630kJ/m3o着火温度610658 o火焰为蓝色oCO有剧毒乙烯（C2H4）o具有窒息性乙醚气味的无色气体，麻醉作用o易爆炸，爆炸浓度范围2.7535%o着火温度540547o临界温度：+9.5 o低发热量：58770kJ/m3o空气中浓度达到0.1%对人体有害硫化氢(H2S)o无色气体，臭鸡蛋气味o易爆炸气体，爆炸浓度范围4.345.5%o着火温度：364 o低发热量：23074kJ/m3o易溶于水o极有毒气体，室内大气中最大允许浓度为0.01g/m3腐蚀性气体oNH3 在水中呈碱性oH2S 在水中呈酸性oCO2 在水中呈酸性oHCN 在水中呈酸性oO2 在水中具有

40、氧化性腐蚀毒性气体oH2SoHCNoSO2oCOoNH3oC6H62、工厂储存有、工厂储存有Wy=12.4，QDWy=20000kJ/kg煤煤100t，存放时间长，存放时间长，含水量降低为含水量降低为Wy=7.0，试问煤的质量变为多，试问煤的质量变为多少，少，QDWy变为多少？变为多少？解：煤的质量变为：解：煤的质量变为：G=100(1-12.4%)/(1-7%)=94.2(t)煤中的水分从煤中的水分从12.4t减少到减少到6.6t，减少了，减少了5.8t煤全部燃烧后释放热量为煤全部燃烧后释放热量为10000020000+25125800=2014569600kJ故：故：QDWy=201456

41、9600/94200=21386kJ/kg煤气成分的表示方法煤气成分的表示方法l气体燃料的湿成分气体燃料的湿成分CO湿湿+H2湿湿+CH4湿湿+CO2湿湿+N2湿湿+O2湿湿+H2O湿湿=100 其中：其中：CO湿湿、H2湿湿-100m3燃料中该成分的含量燃料中该成分的含量l气体燃料的干成分气体燃料的干成分CO干干+H2干干+CH4干干+CO2干干+N2干干+O2干干=100 其中：其中：CO干干、H2干干-100m3干燃料中该成分的含量干燃料中该成分的含量n气体燃料中所含的水分在常温下等于该温度下气体燃料中所含的水分在常温下等于该温度下的饱和水蒸气量的饱和水蒸气量换算公式换算公式o气体燃料干

42、湿成分换算关系气体燃料干湿成分换算关系H2O湿湿-100m3湿气体中所含水蒸气的体湿气体中所含水蒸气的体积积o水蒸气湿成分关系式水蒸气湿成分关系式o1g水蒸气的体积是：水蒸气的体积是：o1m3干气体所吸收的水蒸汽的重量可由附录干气体所吸收的水蒸汽的重量可由附录5查得，即为：查得，即为：l所以得到所以得到1m3干气体中所吸收水蒸汽的体积干气体中所吸收水蒸汽的体积l1m3湿气体中所含水蒸汽的体积湿气体中所含水蒸汽的体积发热量计算发热量计算o气体燃料气体燃料 KJ/m3 QG=126.2CO+127.5H2+397.1CH4+693.9C2H6+627C2H4+255H2S+20.1H2O QD=1

43、26.2CO+107.8H2+357.4CH4+635.4C2H6+589.4C2H4+234.1H2So混合气体的发热量混合气体的发热量 Q混混=X1Q1+X2Q2 X1+X2=1具体气体燃料学习要点具体气体燃料学习要点o来源来源o作用作用o成分成分o发热量发热量气体燃料来源气体燃料来源转炉煤气转炉煤气转炉炼钢过程的副产品，每吨钢约产转炉炼钢过程的副产品，每吨钢约产气气90m3高炉煤气高炉煤气高炉炼铁过程得到的副产品，高炉的高炉炼铁过程得到的副产品，高炉的燃料的热量约有燃料的热量约有60%转移到高炉煤气转移到高炉煤气中中焦炉煤气焦炉煤气炼焦生产的副产品，也称为荒焦炉煤炼焦生产的副产品，也称为

44、荒焦炉煤气气发生炉煤气发生炉煤气 将固体燃料在煤气发生炉中进行气化将固体燃料在煤气发生炉中进行气化而得到的人造气体燃料而得到的人造气体燃料天然气天然气 优质气体燃料，产地在石油产区或为优质气体燃料，产地在石油产区或为单纯的天然气田单纯的天然气田气体燃料的成分气体燃料的成分转炉煤气转炉煤气主要可燃成分为主要可燃成分为CO，含量在，含量在45%-65%高炉煤气高炉煤气主要可燃成分为主要可燃成分为CO，25%-31%，还含有大量的，还含有大量的N2和和CO2，占占63%-70%焦炉煤气焦炉煤气可燃成分为可燃成分为H2，46%-61%；CH4，21%-30%，CO，5%-8%发生炉煤发生炉煤气气空气发

45、生炉煤气：气化剂：空气。空气发生炉煤气：气化剂：空气。CO，20%-30%H2，15%，N2，50%-60%水煤气：气化剂：水蒸气。水煤气：气化剂：水蒸气。CO,40%-45%H2,45%-53%混合发生炉煤气：气化剂：空气水蒸气。混合发生炉煤气：气化剂：空气水蒸气。CO和和H2含量含量变化较大变化较大天然气天然气甲烷以及乙烷等饱和碳氢化合物甲烷以及乙烷等饱和碳氢化合物气体燃料的发热量气体燃料的发热量转炉煤气转炉煤气不高，为不高，为6270-7530KJ/m3高炉煤气高炉煤气不高，不高，37624180KJ/m3理论燃烧温度：理论燃烧温度：14001500焦炉煤气焦炉煤气很高，很高，15890

46、17140KJ/m3多与高炉煤气或发生炉煤气混合使用多与高炉煤气或发生炉煤气混合使用发生炉煤气发生炉煤气空气发生炉煤气：空气发生炉煤气：3780-4620KJ/m3水煤气：水煤气：10080-11340KJ/m3，高热值煤高热值煤气气混合发生炉煤气：混合发生炉煤气：5040-6720KJ/m3天然气天然气 热值最高，热值最高，3344041800KJ/m3气体燃料的作用气体燃料的作用o转炉煤气转炉煤气n转炉烟气的处理方式有燃烧法与未燃法两转炉烟气的处理方式有燃烧法与未燃法两种种o 燃烧法燃烧法即炉气冲出炉口进入烟罩后，令其与即炉气冲出炉口进入烟罩后，令其与足够的空气混合，使烟气中可燃成分完全燃

47、足够的空气混合，使烟气中可燃成分完全燃烧，形成大量的高温废气，再经冷却、净化，烧，形成大量的高温废气，再经冷却、净化，通过风机抽引排放于大气之中。通过风机抽引排放于大气之中。废气废气 废热锅炉废热锅炉o未燃法未燃法是炉气冲出炉口进入烟罩，通过控制是炉气冲出炉口进入烟罩，通过控制使烟气中可燃成分尽量不燃烧，再经冷却、使烟气中可燃成分尽量不燃烧，再经冷却、净化后，由风机抽引送入回收系统贮存加以净化后，由风机抽引送入回收系统贮存加以利用。利用。转炉煤气转炉煤气 烟气的成分烟气的成分处理方式处理方式成分成分/%烟气温烟气温度度/COCO2N2O2H2CH4未燃法未燃法(煤煤气气)60-8014-195

48、-100.4-0.61500-1600燃烧法燃烧法(废废气气)0-0.37-1474-8011-200-0.40-0.21800-2400气体燃料的作用气体燃料的作用o转炉煤气净化方式转炉煤气净化方式n烟尘的净化方式也有两种，即湿式净化与烟尘的净化方式也有两种，即湿式净化与干式净化干式净化o湿式净化系统是通过水冲洗烟气中的尘埃，湿式净化系统是通过水冲洗烟气中的尘埃，冲洗后的烟气得到净化，烟尘形成了泥浆，冲洗后的烟气得到净化，烟尘形成了泥浆，除去水分加以利用。除去水分加以利用。o干式净化系统可通过尘埃的重力沉降、离心、干式净化系统可通过尘埃的重力沉降、离心、过滤和静电等原理使气与尘分离，净化后的

49、过滤和静电等原理使气与尘分离，净化后的尘埃是干粉颗粒，也可回收利用。尘埃是干粉颗粒，也可回收利用。目前绝大多数顶吹转炉的烟气是采用未燃法、目前绝大多数顶吹转炉的烟气是采用未燃法、湿式净化回收系统，称湿式净化回收系统，称OG系统；有的也采系统；有的也采用未燃、干式净化回收系统，又称用未燃、干式净化回收系统，又称LT系统。系统。转炉气的利用转炉气的利用o化学能利用化学能利用n例如：在一定条件下得到甲酸钠，是一种染化例如：在一定条件下得到甲酸钠，是一种染化原料，而且也生产草酸和甲酸的基本原料原料，而且也生产草酸和甲酸的基本原料o余热利用余热利用n转炉烟气温度高达转炉烟气温度高达1600，可以采用气化

50、冷却，可以采用气化冷却烟道回收烟道回收o烟尘利用烟尘利用n烟尘中有近烟尘中有近60%的铁经过回收烘干后可作为精的铁经过回收烘干后可作为精矿粉使用矿粉使用气体燃料的作用气体燃料的作用o焦炉煤气焦炉煤气n利用焦炉煤气发电利用焦炉煤气发电o可节约煤发电时，长时间的运输费用可节约煤发电时，长时间的运输费用o热值比较高，便于温度控制热值比较高，便于温度控制o燃气易完全燃烧，废气量少，相比煤炭没有固体废渣，燃气易完全燃烧，废气量少，相比煤炭没有固体废渣，大气污染小大气污染小o用焦炉煤气制取甲醇用焦炉煤气制取甲醇n甲醇是理想的民用燃料和燃料添加剂，是新一代能源化甲醇是理想的民用燃料和燃料添加剂，是新一代能源