第一篇燃烧工程概论.pptx

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1、l路面沥青改性路面沥青改性l相变储能材料相变储能材料l废旧轮胎的再生及利用废旧轮胎的再生及利用l甲烷催化部分氧化催化剂制备、表甲烷催化部分氧化催化剂制备、表征及评价征及评价从事的研究方向从事的研究方向为什么要学习燃料与燃烧学为什么要学习燃料与燃烧学l从日常生活到工业交通及空间技术，都要从日常生活到工业交通及空间技术，都要涉及到如何以燃料作为能量来源及合理组涉及到如何以燃料作为能量来源及合理组织燃烧过程的问题织燃烧过程的问题l燃料燃烧学是工业热工及利用专业的一门燃料燃烧学是工业热工及利用专业的一门专业基础课，是工业炉热工工作者必须掌专业基础课，是工业炉热工工作者必须掌握的基本知识握的基本知识学什

2、么学什么l燃料燃烧的本质燃料燃烧的本质l燃烧理论与燃烧技术燃烧理论与燃烧技术l燃烧学的研究方法燃烧学的研究方法怎么学l读通l多读l多思l燃料概论燃料概论着重介绍各种工业燃料的着重介绍各种工业燃料的使用性能使用性能l燃烧反应计算燃烧反应计算着重介绍工业炉燃烧着重介绍工业炉燃烧计算方法计算方法l燃烧基本原理燃烧基本原理主要介绍与主要介绍与工业炉工业炉燃烧过程有关的各种基本燃烧过程有关的各种基本概念和基本理论概念和基本理论l燃烧技术燃烧技术主要介绍气体、液体和固体燃料的主要介绍气体、液体和固体燃料的燃烧方法燃烧方法和和燃烧装置燃烧装置课程概要课程概要燃烧学及其内容燃烧学及其内容l燃烧学是研究燃烧过程

3、燃烧学是研究燃烧过程基本规律基本规律及其及其应用应用技术技术的科学的科学l燃烧学的内容包括燃烧学的内容包括燃烧理论燃烧理论和和燃烧技术燃烧技术燃料与燃烧学要解决的问题燃料与燃烧学要解决的问题l如何以燃料作为能量来源如何以燃料作为能量来源l如何合理如何合理组织组织燃烧过程燃烧过程燃料燃烧的本质及影响因素燃料燃烧的本质及影响因素l本质：物质间的一种能量转换过程，即燃本质：物质间的一种能量转换过程，即燃料的料的内能内能转换成转换成热能热能的过程的过程l影响因素：影响因素：反应物质的反应物质的浓度浓度及及温度温度分布分布燃料与空气的燃料与空气的混合过程混合过程燃烧空间气体动力场的结构燃烧空间气体动力场

4、的结构燃料的燃烧过程燃料的燃烧过程l物理化学过程物理化学过程燃料与氧化剂之间的剧烈氧化反应燃料与氧化剂之间的剧烈氧化反应气体的运动、分子扩散及热量传递等物理过程气体的运动、分子扩散及热量传递等物理过程l物理化学物理化学现象现象的综合，两者互相联系又互的综合，两者互相联系又互相制约相制约燃烧理论燃烧理论l着重研究燃烧过程所包括的各个着重研究燃烧过程所包括的各个基本现象基本现象l解释燃烧现象所运用的解释燃烧现象所运用的理论理论l燃烧理论是工业炉领域中着重研究的燃烧理论是工业炉领域中着重研究的重要课题重要课题l燃烧理论的燃烧理论的作用作用燃烧过程所包括的基本现象燃烧过程所包括的基本现象l预混可燃气体

5、的着火和熄灭预混可燃气体的着火和熄灭l火焰的传播机理火焰的传播机理l火焰的结构火焰的结构l单一油滴和炭粒的燃烧单一油滴和炭粒的燃烧l燃烧反应机理燃烧反应机理解释燃烧现象所依据的理论解释燃烧现象所依据的理论l化学化学l传热传质学传热传质学l流体力学流体力学l由简及繁地说明各种燃烧现象的物理化学本质由简及繁地说明各种燃烧现象的物理化学本质在工业炉领域在工业炉领域燃烧理论着重研究的重要课题燃烧理论着重研究的重要课题l各类燃料的燃烧速度各类燃料的燃烧速度l燃烧稳定性燃烧稳定性l火焰的流场和结构火焰的流场和结构l火焰辐射火焰辐射l燃烧声响燃烧声响l燃烧污染物生成机理燃烧污染物生成机理l燃烧过程数学模型的

6、建立燃烧过程数学模型的建立燃烧理论的作用燃烧理论的作用l为各类燃烧过程的基本现象建立和提供一般性为各类燃烧过程的基本现象建立和提供一般性的物理概念的物理概念l从物理本质上对各种影响因素作出定性分析从物理本质上对各种影响因素作出定性分析l为实验研究和数据处理指出合理的方向为实验研究和数据处理指出合理的方向燃烧技术燃烧技术l把燃烧理论中所阐明的把燃烧理论中所阐明的物理概念物理概念和和基本规律基本规律与实际工程中的与实际工程中的燃烧燃烧问题问题联系起来联系起来对对现有的现有的燃烧方法进行分析和改进燃烧方法进行分析和改进对对新的新的燃烧方法进行探索和实验燃烧方法进行探索和实验不断提高不断提高燃料燃料利

7、用率和利用率和燃烧设备燃烧设备的技术水平的技术水平l在不同的领域里，对燃烧技术有不同的要求在不同的领域里，对燃烧技术有不同的要求l现代化大型工业炉对燃烧技术的要求现代化大型工业炉对燃烧技术的要求降低能源消耗降低能源消耗节约燃料资源节约燃料资源当前当前工业炉燃烧技术亟待的主要问题工业炉燃烧技术亟待的主要问题l针对不同燃料的燃烧特性提出针对不同燃料的燃烧特性提出合理的合理的燃烧方法燃烧方法l根据生产工艺的具体要求研究并设计根据生产工艺的具体要求研究并设计特殊性能特殊性能的新型燃烧装置的新型燃烧装置l研究研究高效节能型高效节能型燃烧装置燃烧装置l研究研究低噪音低噪音、低污染低污染的燃烧技术的燃烧技术

8、l为实现工业炉的计算机控制提供燃烧过程的为实现工业炉的计算机控制提供燃烧过程的数数据模型据模型当前当前解决燃烧技术问题的主要手段解决燃烧技术问题的主要手段l运用正确的运用正确的物理概念物理概念对燃烧现象作出对燃烧现象作出合理的正确的解释合理的正确的解释l通过通过实验实验获得燃烧反应物和产物之间获得燃烧反应物和产物之间的定量关系和结论的定量关系和结论学习本课程的意义及内容安排学习本课程的意义及内容安排l掌握燃料燃烧的基本原理和基本知识掌握燃料燃烧的基本原理和基本知识l内容安排内容安排燃料概论燃料概论燃烧反应计算燃烧反应计算燃烧基本原理燃烧基本原理燃烧技术燃烧技术第一篇燃燃 料料 概概 论论学习本

9、篇的目的及内容学习本篇的目的及内容l通过介绍各种燃料的特点和使用性能，以便有效通过介绍各种燃料的特点和使用性能，以便有效地使用燃料和掌握生产工艺对燃料的技术要求地使用燃料和掌握生产工艺对燃料的技术要求l固体燃料固体燃料l液体燃料液体燃料l气体燃料气体燃料第一章第一章固体燃料固体燃料固体燃料固体燃料l天然固体燃料的分类天然固体燃料的分类木质燃料木质燃料矿物质燃料矿物质燃料l矿物质燃料煤的作用矿物质燃料煤的作用现代工业热能的主要来源现代工业热能的主要来源随着科学技术的发展，将更多地应用于化学随着科学技术的发展，将更多地应用于化学工业，进行综合利用。工业，进行综合利用。煤煤l煤的种类煤的种类l煤的化

10、学组成及表示方法煤的化学组成及表示方法l煤的使用性能煤的使用性能煤的种类煤的种类l煤的来源煤的来源根据生物学、地质学和化学方面的判断，煤是由根据生物学、地质学和化学方面的判断，煤是由古古代植物代植物变来的，中间经过了极其复杂的变化过程变来的，中间经过了极其复杂的变化过程l根据母体物质炭化程度的不同，可将煤分为四大类根据母体物质炭化程度的不同，可将煤分为四大类泥煤泥煤褐煤褐煤烟煤烟煤无烟煤无烟煤泥煤l泥煤是最年轻的煤，由植物刚刚变来泥煤是最年轻的煤，由植物刚刚变来l在结构上在结构上尚保留着植物遗体的痕迹尚保留着植物遗体的痕迹质地疏松、吸水性强、含天然水分高达质地疏松、吸水性强、含天然水分高达40

11、40以上以上风干后的堆积密度为风干后的堆积密度为300450Kg/m3l在化学成分上在化学成分上含氧量最多，高达含氧量最多，高达2838含碳较少含碳较少l在使用性能上在使用性能上挥发分高、可燃性好、反应性强、含硫量低挥发分高、可燃性好、反应性强、含硫量低机械性能很差、不适于远途运输，只可作为地机械性能很差、不适于远途运输，只可作为地方性燃料方性燃料l在工业上在工业上用来烧锅炉或作气化原料用来烧锅炉或作气化原料生产焦炭生产焦炭褐煤褐煤l泥煤经进一步变化所得，因能使热碱水染成褐色而得名泥煤经进一步变化所得，因能使热碱水染成褐色而得名l已完成植物遗体的炭化过程已完成植物遗体的炭化过程l在结构上：与泥

12、煤相比，密度较大，堆积密度为在结构上：与泥煤相比，密度较大，堆积密度为700800Kg/m3l在化学组成上：含碳量较高，氢和氧的含量较小，挥发分在化学组成上：含碳量较高，氢和氧的含量较小，挥发分产率较低产率较低l在使用性能上：粘结性弱，极易氧化和自燃，吸水性较强在使用性能上：粘结性弱，极易氧化和自燃，吸水性较强l新开采出来的褐煤机械强度较大，但在空气中极易风化和新开采出来的褐煤机械强度较大，但在空气中极易风化和破碎，因而不适于远地运输和长期储存破碎，因而不适于远地运输和长期储存烟煤烟煤l是一种炭化程度较高的煤是一种炭化程度较高的煤l与褐煤相比：与褐煤相比：在结构上，挥发分较少，密度较大，在结构

13、上，挥发分较少，密度较大，吸水性较小吸水性较小在化学组成上，含碳量增加，氢和氧在化学组成上，含碳量增加，氢和氧的含量减少的含量减少l烟煤的最大特点：具有粘结性，这是其他固体烟煤的最大特点：具有粘结性，这是其他固体燃料所不具备的，因此成为炼焦的主要原料燃料所不具备的，因此成为炼焦的主要原料不是所有的烟煤都具有同样的粘结性不是所有的烟煤都具有同样的粘结性也不是所有具有粘结性的煤都适于炼焦也不是所有具有粘结性的煤都适于炼焦根据粘结性的强弱及挥发分产率的大小，烟煤又分为长根据粘结性的强弱及挥发分产率的大小，烟煤又分为长焰煤、气煤、肥煤、结焦煤及瘦煤等不同品种焰煤、气煤、肥煤、结焦煤及瘦煤等不同品种l冶

14、金工业和动力工业不可缺少的燃料，也是近冶金工业和动力工业不可缺少的燃料，也是近代化学工业的重要原料代化学工业的重要原料无烟煤无烟煤l矿物化程度最高的煤，也是年龄最老的煤矿物化程度最高的煤，也是年龄最老的煤l结构特点：密度大，含碳量高，挥发分极少，结构特点：密度大，含碳量高，挥发分极少，组织致密而坚硬，吸水性小，适于长途运输和组织致密而坚硬，吸水性小，适于长途运输和长期储存。长期储存。l优点：发热量大、灰分少，含硫量低，而且分优点：发热量大、灰分少，含硫量低，而且分布较广。布较广。l主要不足：受热时容易爆裂成碎片，可燃性较主要不足：受热时容易爆裂成碎片，可燃性较差，不易着火。差，不易着火。煤的化

15、学组成煤的化学组成l各种煤都是由某些结构及其复杂的有机化合物组各种煤都是由某些结构及其复杂的有机化合物组成的成的l根据元素分析值，煤的主要元素是碳，其次是氢，根据元素分析值，煤的主要元素是碳，其次是氢，并含有少量的氧、氮、硫，它们与碳、氢一起构并含有少量的氧、氮、硫，它们与碳、氢一起构成可燃化合物，称为煤的可燃质成可燃化合物，称为煤的可燃质l除此之外，在煤中还或多或少地含有一些不可燃除此之外，在煤中还或多或少地含有一些不可燃的矿物质灰分（的矿物质灰分（A）和水分（）和水分（W），称为煤的惰），称为煤的惰性质性质l碳（碳（C）煤的主要可燃元素，煤的炭化程度越高，含碳量煤的主要可燃元素，煤的炭化程

16、度越高，含碳量就越大就越大l氢（氢（H）煤的主要可燃元素，但含量比碳小得多；并且随煤的主要可燃元素，但含量比碳小得多；并且随着煤炭化程度的加深，含氢量先增加后减少，在含碳量为着煤炭化程度的加深，含氢量先增加后减少，在含碳量为85时达到最大值；氢在煤中有两种存在形式：时达到最大值；氢在煤中有两种存在形式：可燃氢（有效氢）可燃氢（有效氢）化合氢化合氢在计算煤的发热量和理论空气需要量时，氢的含量以在计算煤的发热量和理论空气需要量时，氢的含量以有效氢为准有效氢为准元素组成元素组成l氧（氧（O）煤中的一种有害物质，随着炭化煤中的一种有害物质，随着炭化程度的加深，含氧量逐渐减少程度的加深，含氧量逐渐减少l

17、氮（氮（N N）一般情况下不参加燃烧反应，是一般情况下不参加燃烧反应，是燃料中的惰性元素，但在高温下能与氧结燃料中的惰性元素，但在高温下能与氧结合生成对环境有害的气体合生成对环境有害的气体NOxl硫在煤中有三种存在形式：硫在煤中有三种存在形式：有机硫：来自母体植物，与煤成化合状态，均匀有机硫：来自母体植物，与煤成化合状态，均匀分布分布黄铁矿硫：与铁结合在一起，形成黄铁矿硫：与铁结合在一起，形成FeS2硫酸盐硫：以各种硫酸盐的形式存在于煤的矿物硫酸盐硫：以各种硫酸盐的形式存在于煤的矿物杂质中杂质中l有机硫和黄铁矿硫都能参加燃烧反应，因而总称有机硫和黄铁矿硫都能参加燃烧反应，因而总称为可燃硫或挥发

18、硫，而硫酸盐硫则不能进行燃烧为可燃硫或挥发硫，而硫酸盐硫则不能进行燃烧反应反应硫（硫（S）l硫在燃料中是一种极为有害的物质硫在燃料中是一种极为有害的物质硫燃烧后生成二氧化硫和三氧化硫，危害人硫燃烧后生成二氧化硫和三氧化硫，危害人体健康和造成大气污染体健康和造成大气污染在加热炉中造成金属的氧化和脱碳在加热炉中造成金属的氧化和脱碳在锅炉中引起锅炉换热面的腐蚀在锅炉中引起锅炉换热面的腐蚀在焦炭中的硫影响生铁和钢的质量在焦炭中的硫影响生铁和钢的质量l灰分（灰分（A A）煤中所含的矿物杂质（主要是碳酸盐、煤中所含的矿物杂质（主要是碳酸盐、粘土矿物质及微量稀土元素等）在燃烧过程中经粘土矿物质及微量稀土元素

19、等）在燃烧过程中经过高温分解和氧化作用后生成一些固体残留物过高温分解和氧化作用后生成一些固体残留物l灰分是由多种化合物组成的，没有固定的熔点，灰分是由多种化合物组成的，没有固定的熔点，只能以灰分试样软化到一定程度时的温度作为灰只能以灰分试样软化到一定程度时的温度作为灰分的熔点；灰分的熔点与灰分的组成及炉内的气分的熔点；灰分的熔点与灰分的组成及炉内的气氛有关，其熔点一般在氛有关，其熔点一般在1000100015001500之间之间灰分（A）l煤中的灰分是一种有害成分煤中的灰分是一种有害成分直接关系到冶金焦炭的灰分含量从而影响高炉冶炼的技直接关系到冶金焦炭的灰分含量从而影响高炉冶炼的技术经济指标术

20、经济指标对烧煤工业炉而言，灰分含量高的煤不仅降低了煤的发对烧煤工业炉而言，灰分含量高的煤不仅降低了煤的发热量，而且容易造成不完全燃烧并给设备维护和操作带热量，而且容易造成不完全燃烧并给设备维护和操作带来困难；另外，灰分熔点太低时，灰分容易结渣，有碍来困难；另外，灰分熔点太低时，灰分容易结渣，有碍于空气流通和气流的均匀分布，使燃烧过程遭到破坏。于空气流通和气流的均匀分布，使燃烧过程遭到破坏。对炼焦用煤来说，一般规定入炉前灰分含量不应超过对炼焦用煤来说，一般规定入炉前灰分含量不应超过1010水分（W）l水分水分:燃料中的燃料中的有害有害成分成分降低降低了燃料的可燃质了燃料的可燃质在燃烧时在燃烧时消

21、耗消耗热量热量l固体燃料中的水分包括两部分固体燃料中的水分包括两部分外部水分外部水分内部水分内部水分l外部水分（湿分或机械附着水）外部水分（湿分或机械附着水）不被燃料吸收而是不被燃料吸收而是机械地附着机械地附着在燃料表面上的在燃料表面上的水分水分含量大小含量大小与大气湿度和外界条件有关与大气湿度和外界条件有关通过通过粉碎粉碎并在大气中并在大气中自然干燥自然干燥到风干状态即可到风干状态即可除掉除掉l内部水分内部水分达到达到风干状态后风干状态后燃料中所残留的水分燃料中所残留的水分包括被燃料吸收并均匀分布在可燃质中的包括被燃料吸收并均匀分布在可燃质中的化化学吸附水学吸附水和存在于矿物杂质中的和存在于

22、矿物杂质中的矿物结晶水矿物结晶水只有在只有在高温分解高温分解时才能除掉时才能除掉成分表示方法及其换算成分表示方法及其换算l固体燃料的成分通常用各组分的固体燃料的成分通常用各组分的质量百分数质量百分数来来表示表示应用成分应用成分干燥成分干燥成分可燃组分可燃组分l应用基：各种煤都是由应用基：各种煤都是由C、H、O、N、S、A、W等七种成分组成，包括等七种成分组成，包括全部组分在内全部组分在内的成分，的成分，习惯上把它叫做应用基习惯上把它叫做应用基l应用成分：各种组分应用成分：各种组分在应用基中在应用基中的质量百分的质量百分数叫做燃料的应用成分数叫做燃料的应用成分l干燥成分：干燥成分：以不含水分以不

23、含水分的的干燥基中干燥基中各组分的各组分的百分含量来表示燃料的化学组成百分含量来表示燃料的化学组成l可燃组分：可燃组分：只用只用C C、H H、O O、N N、S S五种元五种元素在可燃基中的百分含量来表示燃料的素在可燃基中的百分含量来表示燃料的成分成分煤的使用性能和分类煤的使用性能和分类l为了为了合理地合理地利用煤资源、利用煤资源、正确地正确地制定煤利用的制定煤利用的工艺技术方案和操作制度，工艺技术方案和操作制度，除了除了了解煤的化学了解煤的化学组成外，组成外，还必须还必须了解它的使用性能了解它的使用性能煤的工业分析值煤的工业分析值煤的发热量煤的发热量比热、导热系数比热、导热系数粘结性及结焦

24、性粘结性及结焦性耐热性耐热性反应性和可燃性反应性和可燃性煤的工业分析值煤的工业分析值l煤的工业分析内容煤的工业分析内容测定水分、灰分、挥发分和固定测定水分、灰分、挥发分和固定碳的百分含量碳的百分含量煤在煤在干馏干馏过程中，随着温度的升过程中，随着温度的升高所发生的一系列变化高所发生的一系列变化l挥发分挥发分（V）：在：在干馏干馏过程中，除过程中，除部分水分外，逸出的部分水分外，逸出的全部气体全部气体。主。主要包括煤的矿物结晶水、挥发性成要包括煤的矿物结晶水、挥发性成分及热分解产物等。包括分及热分解产物等。包括CO2、CO、H2、CH4、CmHn、N2以及一以及一部分热解水和矿物结晶水。部分热解

25、水和矿物结晶水。l挥发分逸出后所剩下的挥发分逸出后所剩下的固体残留物固体残留物叫做叫做焦块，其中的焦块，其中的碳素碳素称为煤的固定碳称为煤的固定碳固定碳固定碳100（AWV）l挥发分和固定碳的含量与挥发分和固定碳的含量与炭化程度炭化程度有关，有关，随着炭化程度的提高，挥发分的含量逐随着炭化程度的提高，挥发分的含量逐渐减少，固定碳不断增多。渐减少，固定碳不断增多。l根据国家标准，煤的工业分析是将根据国家标准，煤的工业分析是将一定质一定质量量的煤加热到的煤加热到110110，使其水分蒸发，以，使其水分蒸发，以测出测出水分水分的含量的含量l再在再在隔绝空气隔绝空气的条件下加热到的条件下加热到8508

26、50，并，并测出测出挥发分挥发分的含量的含量l最后最后通以空气通以空气使固定碳使固定碳全部燃烧全部燃烧，以测出，以测出灰分灰分和和固定碳固定碳的含量的含量煤的工业分析方法煤的工业分析方法l挥发分多挥发分多的煤，干馏时可以得到较多的的煤，干馏时可以得到较多的煤气煤气和和焦油焦油，燃烧时火焰较长。，燃烧时火焰较长。l固定碳多固定碳多的煤，干馏时的煤，干馏时焦炭焦炭的收率高。的收率高。l因此，煤的工业分析值是因此，煤的工业分析值是确定确定煤的用途煤的用途和和制定制定工艺制度时不可缺少的工艺制度时不可缺少的原始依据原始依据。煤的发热量煤的发热量l发热量：工程计算中规定，发热量：工程计算中规定，1kg1

27、kg煤煤完全燃烧完全燃烧后所放出的后所放出的燃烧热燃烧热l计算发热量的意义：是计算发热量的意义：是评价评价燃料质量燃料质量的一个重要指标，也是的一个重要指标，也是计算计算燃烧温度燃烧温度和和燃料消耗量燃料消耗量不可缺少的依据不可缺少的依据l发热量的表示方法发热量的表示方法高发热量高发热量Q Q高高：燃料完全燃烧后：燃料完全燃烧后燃烧产物燃烧产物冷却到使其中的冷却到使其中的水蒸气水蒸气凝结成凝结成00的水时所放出的热量的水时所放出的热量低发热量低发热量Q Q低低：燃料完全燃烧后：燃料完全燃烧后燃烧产物燃烧产物中的中的水蒸气水蒸气冷却冷却到到2020时所放出的热量时所放出的热量l煤的发热量计算：利

28、用煤的发热量计算：利用氧弹式量热计氧弹式量热计直接计直接计算，也可以根据下面的方式计算算，也可以根据下面的方式计算根据根据工业分析值工业分析值计算计算根据根据元素分析值元素分析值计算计算l煤的发热量和煤的发热量和炭化程度炭化程度有关有关随着炭化程度的提高，发热量不断增大随着炭化程度的提高，发热量不断增大当含碳量达到当含碳量达到8787左右时，发热量达到最大值，以左右时，发热量达到最大值，以后开始下降后开始下降比热和导热系数比热和导热系数l煤在煤在室温条件下室温条件下的比热为的比热为0.841.67kJ/(kg),0.841.67kJ/(kg),随着随着炭化程度炭化程度的提高而的提高而变小，实验

29、发现，煤的比热与变小，实验发现，煤的比热与水分水分和和灰分灰分成成线性线性关系关系l煤的导热系数煤的导热系数一般一般为为0.2320.348W/(m),0.2320.348W/(m),随着随着炭化程度炭化程度及及温度温度的升高而增大。的升高而增大。粘结性与结焦性粘结性与结焦性l粘结性：粘结性：粉碎后粉碎后的煤在的煤在隔绝空气隔绝空气的情况下加热到的情况下加热到一定温度时，一定温度时，煤的颗粒煤的颗粒相互相互粘结粘结形成焦块形成焦块的性质的性质l结焦性：在结焦性：在工业炼焦工业炼焦条件下，条件下，一种煤一种煤或或几种煤几种煤混混合后的合后的粘结性粘结性，也就是煤能炼出冶金焦的性质，也就是煤能炼出

30、冶金焦的性质l粘结性和结焦性是两个粘结性和结焦性是两个不同不同的概念，但两者在本的概念，但两者在本质上也有相同之处，通常质上也有相同之处，通常粘结性好的煤粘结性好的煤的结焦性的结焦性也较强也较强l了解粘结性与结焦性的意义了解粘结性与结焦性的意义可以使我们知道某种煤可以使我们知道某种煤是否是否适于炼焦适于炼焦l煤的煤的粘结性粘结性和和结焦性结焦性对于煤的对于煤的气化气化和和燃烧性能燃烧性能有有很大影响很大影响具有具有强粘结性的煤强粘结性的煤在气化和燃烧时由于煤的粘在气化和燃烧时由于煤的粘结，结，容易容易结成大块结成大块，严重影响严重影响气流的均匀分布气流的均匀分布。l煤粘结性的测定方法以煤粘结性

31、的测定方法以坩埚法坩埚法最为普遍最为普遍在实验条件下用坩埚法测定挥发分产在实验条件下用坩埚法测定挥发分产率之后，对所形成的焦块进行观察，率之后，对所形成的焦块进行观察，根据根据焦块的外形焦块的外形分为七个等级，称为分为七个等级，称为粘结序数粘结序数，以此来评定粘结性的强弱。，以此来评定粘结性的强弱。煤的耐热性l指煤在指煤在加热加热时时是否易于破碎是否易于破碎l耐热性的耐热性的强弱强弱能能直接影响直接影响煤的煤的燃烧燃烧和和气化气化效果效果l耐热性差的煤耐热性差的煤（无烟煤和褐煤），气化和燃烧（无烟煤和褐煤），气化和燃烧时时容易容易破碎破碎成碎片，成碎片，防碍防碍气体在炉内的气体在炉内的正常流正

32、常流通通，并，并容易发生容易发生烧穿烧穿现象，使气化过程变坏。现象，使气化过程变坏。无烟煤耐热性低的原因主要是因为其无烟煤耐热性低的原因主要是因为其结构致密结构致密，加，加热时因热时因内外温差内外温差而引起膨胀不均，造成了煤的破裂，而引起膨胀不均，造成了煤的破裂，但但经过经过热处理热处理后，可以后，可以改善改善其耐热性。其耐热性。褐煤的耐热性差，主要是因为褐煤的耐热性差，主要是因为内部水分内部水分大量蒸发大量蒸发所所致。致。反应性和可燃性反应性和可燃性l煤的反应性是指煤的煤的反应性是指煤的反应能力反应能力，也就是燃料中的，也就是燃料中的碳碳与与二氧二氧化碳化碳及及水蒸气水蒸气进行进行还原反应还

33、原反应的的速度速度l反应性的好坏反应性的好坏通过反应物中通过反应物中CO的生成量的生成量和和氧化层的最高氧化层的最高温度温度来表示。来表示。CO的生成量越多，氧化层的温度越低，则煤的反应性的生成量越多，氧化层的温度越低，则煤的反应性越好。越好。l煤的可燃性指燃料中的煤的可燃性指燃料中的碳与氧碳与氧发生发生氧化反应氧化反应的的速度速度，即燃，即燃烧速度。烧速度。l煤的煤的炭化程度炭化程度愈高，则煤的愈高，则煤的反应性反应性和和可燃性可燃性愈差愈差第二章第二章液体燃料液体燃料l液体燃料分为液体燃料分为天然天然液体燃料和液体燃料和人造人造液体燃料液体燃料两大类两大类天然液体燃料指天然液体燃料指石油石

34、油及其及其加工产品加工产品人造液体燃料主要指从人造液体燃料主要指从煤煤中中提炼提炼出的各种燃料油出的各种燃料油石油及其加工l石油是一种天然的液体燃料，也称原油，是一种黑石油是一种天然的液体燃料，也称原油，是一种黑褐色的粘稠液体褐色的粘稠液体l由各种不同族及不同分子量的碳氢化合物混合组成，由各种不同族及不同分子量的碳氢化合物混合组成，主要是烷烃、环烷烃、芳香烃及烯烃，还含有少量主要是烷烃、环烷烃、芳香烃及烯烃，还含有少量的硫化物、氧化物、氮化物、水及矿物杂质的硫化物、氧化物、氮化物、水及矿物杂质l根据产地不同，原油的物理化学性质也往往不同根据产地不同，原油的物理化学性质也往往不同将将轻馏分多轻馏

35、分多的原油叫轻质原油的原油叫轻质原油轻馏分含量比较少轻馏分含量比较少的原油叫重质原油的原油叫重质原油l根据所含根据所含碳氢化合物碳氢化合物的种类，可将原油分为以下几类的种类，可将原油分为以下几类石蜡基原油：含石蜡族较多。优点是可以从这种原油石蜡基原油：含石蜡族较多。优点是可以从这种原油中获得中获得粘度指数较高粘度指数较高的润滑油和的润滑油和燃烧性能良好燃烧性能良好的煤油，的煤油，缺点是所产缺点是所产汽油的辛烷值较低汽油的辛烷值较低，加工时需要专门的脱，加工时需要专门的脱蜡系统蜡系统烯基原油：含烯烃较多。优点是石蜡少，便于炼制烯基原油：含烯烃较多。优点是石蜡少，便于炼制柴柴油油和和润滑油润滑油，

36、缺点是，缺点是汽油汽油产量产量少少，润滑油润滑油粘度指数粘度指数低低，煤油煤油容易容易冒烟冒烟原油的分类原油的分类中间基原油：烷烃和烯烃的含量大体相当，也中间基原油：烷烃和烯烃的含量大体相当，也称混合基原油；优点是从中可以获得大量称混合基原油；优点是从中可以获得大量直馏直馏汽油汽油和和优质煤油优质煤油，缺点是，缺点是汽油汽油的辛烷数的辛烷数不高不高，含含蜡蜡较较多多芳香基原油：含芳香烃较多。优点是从中可以芳香基原油：含芳香烃较多。优点是从中可以获得获得辛烷数很高辛烷数很高的汽油和的汽油和溶解能力很强溶解能力很强的溶剂，的溶剂，缺点是所产缺点是所产煤油容易冒烟煤油容易冒烟原油加工方法l直接分馏法

37、：把原油加热，利用直接分馏法：把原油加热，利用各种馏分各种馏分产物产物沸点的不同沸点的不同而把它们分别提取出来。根据所用分馏塔而把它们分别提取出来。根据所用分馏塔工作压力工作压力的不的不同同常压分馏：塔内工作压力接近大气压力；原油经常压常压分馏：塔内工作压力接近大气压力；原油经常压分馏可得到石油气、汽油、挥发油、煤油、柴油等沸分馏可得到石油气、汽油、挥发油、煤油、柴油等沸点在点在350350以下以下的产品的产品减压分馏：塔内压力一般在减压分馏：塔内压力一般在400010000Pa400010000Pa甚至低至甚至低至1333Pa1333Pa，故又称真空分馏。用于处理沸点，故又称真空分馏。用于处

38、理沸点高于高于350350的的重质馏分重质馏分，以提高轻质产品的收率。，以提高轻质产品的收率。原油加工方法原油加工方法l裂解法：将直接分馏塔剩下的裂解法：将直接分馏塔剩下的残渣残渣或某些分子或某些分子量较大的量较大的重质油品重质油品进一步在进一步在高温高压高温高压条件下进条件下进行分解，进一步提高原油中行分解，进一步提高原油中轻质油品轻质油品的产量，的产量，特别是特别是汽油汽油的产量。根据的产量。根据工艺特点工艺特点的不同，又的不同，又分为分为热裂解热裂解和和催化裂解催化裂解等多种形式，温度多在等多种形式，温度多在400600400600，压力，压力11.5mPa11.5mPa甚至甚至47mP

39、a47mPa重油l原油加工后各种原油加工后各种残渣油残渣油的的总称总称，是冶金炉和其他工业炉上使用的主要液，是冶金炉和其他工业炉上使用的主要液体燃料体燃料l根据原油加工方法的不同，重油分为根据原油加工方法的不同，重油分为直馏重油直馏重油：原油经：原油经直接分馏直接分馏后所剩下的渣油，包括常压渣油和减压渣后所剩下的渣油，包括常压渣油和减压渣油油常压渣油：作为炉用燃料使用常压渣油：作为炉用燃料使用减压渣油：含沥青质较多，粘度太大，常配一部分柴油稀释后使减压渣油：含沥青质较多，粘度太大，常配一部分柴油稀释后使用用裂化重油裂化重油：原油经：原油经裂解处理裂解处理后所剩下的渣油，既含有大量的不饱和烃，后

40、所剩下的渣油，既含有大量的不饱和烃，也含有大量的游离碳素。很不容易燃烧，必须加入一部分轻质油品进也含有大量的游离碳素。很不容易燃烧，必须加入一部分轻质油品进行调质，以提高其燃烧性能行调质，以提高其燃烧性能重油的化学组成l重油的化学组成与所用的原油有很大的关系，也是由多种碳氢化重油的化学组成与所用的原油有很大的关系，也是由多种碳氢化合物混合而成的，包括烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃，但是硫化合物混合而成的，包括烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃，但是硫化物、氧化物、氮化物、水及机械杂质的含量比原油高很多物、氧化物、氮化物、水及机械杂质的含量比原油高很多l了解重油化学组成的目的主要是进行燃烧计算，因此只须掌握

41、重了解重油化学组成的目的主要是进行燃烧计算，因此只须掌握重油的元素成分。油的元素成分。l和固体燃料一样，重油的元素成分也是用和固体燃料一样，重油的元素成分也是用C C、H H、O O、N N、S S、A A和和WW的质量百分比来表示的的质量百分比来表示的l重油的主要可燃元素是重油的主要可燃元素是C C和和H H，它们约占重油可燃成分的，它们约占重油可燃成分的9595以以上，通常重油的粘度越大则含碳量愈高，含上，通常重油的粘度越大则含碳量愈高，含H H量则越低量则越低l各地重油的元素成分基本接近各地重油的元素成分基本接近重油的物理性能和燃烧特性重油的物理性能和燃烧特性l闪点、燃点、着火点闪点、燃

42、点、着火点油的闪点：空气中油蒸汽浓度大到遇点火小火油的闪点：空气中油蒸汽浓度大到遇点火小火焰即发生闪火现象时，油的温度即油的闪点焰即发生闪火现象时，油的温度即油的闪点油的燃点：闪火后能使油继续燃烧而不熄灭的油的燃点：闪火后能使油继续燃烧而不熄灭的油温油温油的着火点：使油表面的蒸汽自己燃烧起来的油的着火点：使油表面的蒸汽自己燃烧起来的油温油温l闪点、燃点和着火点是使用重油或其他液体燃闪点、燃点和着火点是使用重油或其他液体燃料时必须掌握的性能指标，它关系到用油的安料时必须掌握的性能指标，它关系到用油的安全技术和重油的燃烧条件全技术和重油的燃烧条件油的闪点与油的种类有关，油的比重越小闪油的闪点与油的

43、种类有关，油的比重越小闪点就越低点就越低燃点与闪点相差不大，一般比闪点高燃点与闪点相差不大，一般比闪点高1010左左右右重油的着火点为重油的着火点为500600500600l粘度：是表示流体质点之间摩擦力大小的一个物粘度：是表示流体质点之间摩擦力大小的一个物理指标。理指标。l重油粘度的大小对重油的输送和雾化都有很大的重油粘度的大小对重油的输送和雾化都有很大的影响影响l重油的粘度与原油性质及其加工方法有关，不同重油的粘度与原油性质及其加工方法有关，不同牌号和不同来源的重油所具有的粘度不一样牌号和不同来源的重油所具有的粘度不一样l重油的粘度随着温度的升高而显著降低。重油的粘度随着温度的升高而显著降

44、低。重油的粘度重油的粘度l重油的粘度通常用动粘度系数重油的粘度通常用动粘度系数来表示，来表示，的单位的单位m2/s，或，或cm2/sl我国常使用恩氏粘度表示重油粘度的大小我国常使用恩氏粘度表示重油粘度的大小lEt代表代表t重油的粘度重油的粘度l动粘度系数动粘度系数和恩氏粘度和恩氏粘度E的关系的关系l无论运输还是燃烧，都必须控制重油的粘度无论运输还是燃烧，都必须控制重油的粘度l为了得到需要的粘度，必须把重油加热，以便为了得到需要的粘度，必须把重油加热，以便降低粘度，提高其流动性和雾化效果。但加热降低粘度，提高其流动性和雾化效果。但加热温度不能太高温度不能太高水分蒸发及油气化产生大量泡沫造成油罐溢

45、油水分蒸发及油气化产生大量泡沫造成油罐溢油引起油压和火焰波动引起油压和火焰波动因气阻而影响油泵的正常运转因气阻而影响油泵的正常运转重油焦化造成输油管道堵塞重油焦化造成输油管道堵塞重油的密度重油的密度l重油密度重油密度 的工程单位：的工程单位：kg/mkg/m3 3或或t/mt/m3 3l在常温下（在常温下（2020），各种重油密度的大致范），各种重油密度的大致范围是围是 20200.920.98t/m0.920.98t/m3 3l随着温度的上升，重油的密度略有减小随着温度的上升，重油的密度略有减小比热和导热系数l重油的比热重油的比热c c和重油的种类有关，并随着温度的升高而略和重油的种类有关，

46、并随着温度的升高而略有增加有增加l重油比热的计算方法比较多，其中比较适用的是重油比热的计算方法比较多，其中比较适用的是l在在2010020100范围内，重油的平均比热可近似取范围内，重油的平均比热可近似取1.301.70kJ/(kg)1.301.70kJ/(kg)。对粘度较大的重油可取上限。对粘度较大的重油可取上限l重油的导热系数重油的导热系数 也和重油的种类和温度有关。在一般工也和重油的种类和温度有关。在一般工程计算中，可取重油的导热系数程计算中，可取重油的导热系数 0.1280.163W0.1280.163W（m)m)l发热量发热量重油的主要成分是碳氢化合物，而杂质很少，所以重重油的主要成

47、分是碳氢化合物，而杂质很少，所以重油的发热量很大，其低发热量油的发热量很大，其低发热量 Q Q低低3990042000kJ/kg3990042000kJ/kg重油发热量的数值可用门捷列夫公式计算，也可用氧重油发热量的数值可用门捷列夫公式计算，也可用氧弹式量热计直接测定弹式量热计直接测定l含硫量含硫量重油中的硫是一种有害物质重油中的硫是一种有害物质供工业炉窑用的重油含硫量不应大于供工业炉窑用的重油含硫量不应大于1 1l重油在隔绝空气的条件下加热时，蒸发出油重油在隔绝空气的条件下加热时，蒸发出油蒸汽后所剩下的一些固体炭素蒸汽后所剩下的一些固体炭素l对于工业炉上使用的液体燃料来说，残炭的对于工业炉上

48、使用的液体燃料来说，残炭的存在能提高火焰的黑度，有利于强化火焰的存在能提高火焰的黑度，有利于强化火焰的辐射传热能力辐射传热能力l残炭产率高的燃料，在燃烧过程中，容易析残炭产率高的燃料，在燃烧过程中，容易析出大量固体碳粒，它较难燃烧。出大量固体碳粒，它较难燃烧。残炭残炭l当用温度为当用温度为300400300400的过热蒸汽或以预热的过热蒸汽或以预热空气做雾化剂时，特别是对某些经常停火的空气做雾化剂时，特别是对某些经常停火的间歇生产的炉子，容易因积炭的析出而造成间歇生产的炉子，容易因积炭的析出而造成喷嘴输油导管及喷嘴出口的结焦，影响喷嘴喷嘴输油导管及喷嘴出口的结焦，影响喷嘴的正常工作的正常工作l

49、我国重油残炭产率比较高，一般在我国重油残炭产率比较高，一般在1010左右，左右，所以应当特别注意燃烧设备的维护和管理所以应当特别注意燃烧设备的维护和管理l不同来源的重油其化学稳定性不同不同来源的重油其化学稳定性不同l把不同来源的重油掺混使用时，有时把不同来源的重油掺混使用时，有时会出现沥青、含蜡物质等固体沉淀物会出现沥青、含蜡物质等固体沉淀物或胶状半凝固体，造成输送管路的堵或胶状半凝固体，造成输送管路的堵塞和停产等严重生产事故塞和停产等严重生产事故掺混性掺混性掺混性掺混性l单独用直馏重油配成的燃料油，其化学性质单独用直馏重油配成的燃料油，其化学性质比较稳定，掺混性好比较稳定，掺混性好l对于裂化

50、重油，在混合使用前必须先做掺混对于裂化重油，在混合使用前必须先做掺混性实验性实验l当改变重油品种，以及用重油管路输送焦油当改变重油品种，以及用重油管路输送焦油时，为慎重起见，应当先将输油管路及其全时，为慎重起见，应当先将输油管路及其全部设备用蒸汽吹洗干净部设备用蒸汽吹洗干净第三章第三章气体燃料气体燃料l气体燃料的特点、重要性及常用的气体燃料气体燃料的特点、重要性及常用的气体燃料l单一气体燃料的物理化学性质单一气体燃料的物理化学性质l煤气煤气高炉煤气高炉煤气焦炉煤气焦炉煤气发生炉煤气发生炉煤气l天然气天然气l重油裂化气重油裂化气l转炉气转炉气l气体燃料的特点气体燃料的特点燃烧过程最容易燃烧过程最