燃料燃烧(热工基础版)

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1、第三章第三章 燃料及其燃烧过程与设备燃料及其燃烧过程与设备 硅酸盐制品需要消耗大量的热量。硅酸盐制品需要消耗大量的热量。热量的来源：热量的来源：1、燃烧燃烧产生，即化学能转化为热能、燃烧燃烧产生，即化学能转化为热能-资源丰富，但价格资源丰富，但价格低廉。低廉。2、以电为热源，即电能转化为热能、以电为热源，即电能转化为热能-效率高，但相对短缺。效率高，但相对短缺。 目前硅酸盐行业热源以燃烧为主。目前硅酸盐行业热源以燃烧为主。1 燃料的种类及组成燃料的种类及组成2燃料的热工性质及选用原则燃料的热工性质及选用原则 3燃烧计算燃烧计算4燃烧过程的基本原理燃烧过程的基本原理5燃料的燃烧方法与设备燃料的燃

2、烧方法与设备本章的主要研究内容：本章的主要研究内容：第一节第一节 燃料的种类及组成燃料的种类及组成固体燃料：木碳，煤等。固体燃料：木碳，煤等。 其中煤又分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。其中煤又分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。液体燃料：石油及其制品。液体燃料：石油及其制品。气体燃料：天然气、人造煤气。气体燃料：天然气、人造煤气。 燃料的种类燃料的种类燃料：在燃烧过程中能发出热量并能利用的可然物质燃料：在燃烧过程中能发出热量并能利用的可然物质.按状态分：按状态分：按来源分：按来源分：天然原料：天然原料：人工原料：人工原料：一、一、固体燃料固体燃料：（一）煤的种类及特点：（一）煤的种类及特点： 按国家标

3、准，分为三类按国家标准，分为三类:褐煤、烟煤、无烟煤褐煤、烟煤、无烟煤1). 褐煤：外观褐色，光泽黯淡。水分含量高，热值低，密度较褐煤：外观褐色，光泽黯淡。水分含量高，热值低，密度较小，含氧量高，化学反应强，极易氧化和自然。常作为加压小，含氧量高，化学反应强，极易氧化和自然。常作为加压气化燃料，锅炉燃料气化燃料，锅炉燃料2). 烟煤：挥发份含量高、灰分及水分较少，发热量高。烟煤：挥发份含量高、灰分及水分较少，发热量高。 可划分贫煤、焦煤、气煤可划分贫煤、焦煤、气煤3). 无烟煤：挥发份含量低，燃点较高，燃烧时没有粘结性。无烟煤：挥发份含量低，燃点较高，燃烧时没有粘结性。（二）、固体燃料的组成及

4、换算（二）、固体燃料的组成及换算 ：常用两种表示方法：常用两种表示方法：（1）元素分析法：）元素分析法：C、H、O、N、S、A （灰分）灰分） 、M（2）工业分析法工业分析法：挥发分（挥发分（V）、）、固定碳（固定碳（FC）、）、A、M1、元素分析法：元素分析法： C、H、O、N、S、A、MC：煤中含量最多的可燃元素，一般含量为煤中含量最多的可燃元素，一般含量为15-90%以两种形式存在：以两种形式存在：碳氢化合物：碳与氢、氮、硫等元素结合成有机化合物碳氢化合物：碳与氢、氮、硫等元素结合成有机化合物碳呈游离状态碳呈游离状态:H、可燃元素，一般含量为可燃元素，一般含量为 3-6%以两种形式存在：

5、以两种形式存在：化合氢（化合氢（H2O)：与氧化合成结晶水形式与氧化合成结晶水形式(不可燃不可燃 ）自由氢：与化合物组成的有机物，如自由氢：与化合物组成的有机物，如CnHm(可燃）可燃） O：不可不可燃燃元素，一般含量不等。元素，一般含量不等。 它可与其它可燃物形成氧化物它可与其它可燃物形成氧化物N、煤中惰性气体含量为煤中惰性气体含量为0.5-2%在高温下与氧形成有害物质在高温下与氧形成有害物质NOx,污染大气污染大气S：含量小于含量小于5% 以三种形式存在：以三种形式存在：有机硫：与碳氢化合物结合在一起有机硫：与碳氢化合物结合在一起硫化物中硫：主要存在于硫化物中硫：主要存在于FeS2硫酸盐中

6、硫：存在于各种硫酸盐中（硫酸盐中硫：存在于各种硫酸盐中（CaSO4 , FeSO4)硫为有害物质硫为有害物质: S+O2=SO2 、 SO2+O2=SO3 SO2+H2O=H2SO3 、 SO3+H2O=H2SO4 A：煤燃烧后的产物，为有害物质，降低煤的发热量，造煤燃烧后的产物，为有害物质，降低煤的发热量，造成不完全燃烧损失。成不完全燃烧损失。主要产物为：主要产物为：SiO2 、AlO3 、FeO3 、CaO、 MgOM：不可燃物质。水分含量增加即降低可燃物质的含量，不可燃物质。水分含量增加即降低可燃物质的含量，也降低煤的发热量也降低煤的发热量煤中水分以两种形式存在：煤中水分以两种形式存在：

7、外在水分（表面水分）：机械的附在煤表面的水分。外在水分（表面水分）：机械的附在煤表面的水分。 经风干及外界条件变化可出去的水分。经风干及外界条件变化可出去的水分。内在水分内在水分（固有水分）：达到风干后煤中残留的水分。固有水分）：达到风干后煤中残留的水分。 （包括化学吸附水和结晶水）（包括化学吸附水和结晶水）%100%yyyyyyyWASNOHC同种煤的组成成分是波动的，在表明煤的组成时，必须同种煤的组成成分是波动的，在表明煤的组成时，必须说明选用的基准说明选用的基准。常用煤的基准：常用煤的基准：（1）收到基收到基(应用基应用基)（2）空气干燥基（空气干燥基（分析基分析基) （3）干燥基干燥基

8、 (干燥基干燥基)（4）干燥无灰基干燥无灰基（可燃基）（可燃基）（1）收到基收到基（应用基）应用基） ：以实际使用的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。以实际使用的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。 收到基收到基（应用基）（应用基）%100%arararararararMASNOHC收到基水分收到基水分Mar有两种：外在水有两种：外在水Mar.f和内在水和内在水Mar.in%100%fffffffWASNOHC（2）空气干燥基）空气干燥基（分析基分析基 ）： 以实验室使用的风干煤样（用温度为以实验室使用的风干煤样（用温度为20，相对湿度为，相对湿度为70%的空气）为基准而测出的煤各元

9、素的质量百分组成。的空气）为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。 %100%adadadadadadadMASNOHCadadarfarfaradfararinfararMMMMMMMMMM100100100100.分析基分析基 空气干燥基空气干燥基)100(100arfadarinMMM（4）干燥无灰基干燥无灰基（可燃基（可燃基 ）：以无水、无灰的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。以无水、无灰的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。%100%rrrrrSNOHC%100%dafdafdafdafdafSNOHC干燥无灰基干燥无灰基（可燃基（可燃基 ）（3）干燥基干燥基（干燥基）（干燥

10、基）： 以无水的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。以无水的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。 %100%ddddddASNOHC%100%ggggggASNOHC干燥基干燥基(干燥基干燥基)HONSA CM干燥无灰基干燥无灰基干燥基干燥基空气干燥基空气干燥基收到基收到基Mar.fMar.in各种基之间的转化各种基之间的转化例如：收到基与空气干燥基之间的转换。例如：收到基与空气干燥基之间的转换。 设：已知设：已知C Cadad、M Marar、M Madad ，求求 C Carar 。解：取解：取100100kgkg收到基煤为基准，相当于空气干燥基煤为：收到基煤为基准，相当于空气干燥

11、基煤为：(100(100M Mar.far.f)(kg)(kg)100)100()100(100.adfararadfararCMCCMC代入代入将将100100.faradfararMMMMadadaradadadaradfararCMMCMMMCMC100100100)100100100(100)100(.书上表书上表4-1, 例题例题4-1二者含碳质量相等：二者含碳质量相等：收到基含碳质量收到基含碳质量=空气干燥空气干燥基含碳质量基含碳质量即：即：各种基之间的转化各种基之间的转化例如：应用基与分析基之间的转换。例如：应用基与分析基之间的转换。 设：已知设：已知C C y y、W W y