课程3

1第二章燃料与洁净燃煤技术•本章内容：•1、燃料的种类与特性；•2、燃料的燃烧过程；•3、燃烧过程主要污染物的形成；•4、洁净燃烧技术；•5、污染物排放量的计算；22.1燃料的种类与性质•种类：•按燃料的来源分为天然燃料和加工燃料；•按使用量可分为常规燃料和非常规燃料；•性质：•按物态可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料；3固体燃料•天然固体燃料分为矿物燃料和生物质燃料；天然矿物燃料煤，中国能源结构的主体树木、秸秆、柴草和粪便生物燃料4煤的特性•组成煤的元素：C、H、O、N、S、灰分和水分1000克碳放出热量=3.27×104kJ5煤的可燃和不可燃成份•结合氢和自由氢；•氮、氧都不可燃；•有机硫、黄铁矿硫称为可燃硫，硫酸盐硫属于不可燃；•可燃硫虽然可燃，但是危害极大，燃烧后形成有害气体；•灰分（碳酸盐、粘土矿、稀土元素），无助于燃烧；6煤的种类•标准煤：每千克热值7000大卡定为标准煤；•根据碳化程度的不同分为：泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤；泥煤褐煤，易燃烟煤主要炼焦无烟煤，发热量大煤炭分类标准•GB5751-86•将自然界的煤分为14大类。7另一种分类•按中国的煤炭分类，其中炼焦煤类占27.56％，非炼焦煤类占72.35％。•炼焦煤包括气煤（占13.75％），肥煤（占3．53％），主焦煤（占5.81％），瘦煤（占4．01％），其它为未分牌号的煤（占0．55％）；•非炼焦煤包括无烟煤（占10．93％），贫煤（占5．55％），弱粘煤（占1．74％），不粘煤（占13.8％），长焰煤（占12．52％），褐煤（占12．76％），天然焦（占0．19％），未分牌号的煤（占13．80％）和牌号不清的煤（占1．06％）。89举例：无烟煤•矿物化程度最高的煤，也是年龄最老的煤，密度大，含碳量高，挥发分极少，组织细密坚硬，吸水性小，适于长途运输和贮存，缺点是可燃性差不易着火，因为发热量大、灰分少、含硫量低、分布广是重要的燃料；10液体燃料液体燃料石油、汽油、煤油、柴油、重油天然燃料人工燃料天然液体燃料就是石油人工液体燃料：石油加工后的产品、合成的液体燃料、煤经过高压加氢获得的燃料11气体燃料•天然气：主要成分甲烷、乙烷等饱和烃，还有少量CO2、N2、O2、H2S、CO。天然气总硫量和硫化氢含量有最大允许值。•液化石油气：主要成分是C2、C3、C4。•裂化石油气。•焦炉煤气。12气体燃料•可燃气体组成的燃料叫做气体燃料；天然气、人工燃气、液化石油气（LPG）、沼气13天然气•一般分为四种：•1、气井----纯天然气；•2、随石油一起开发出来的石油气叫石油伴生气；•3、含石油轻质馏分的凝析气田气；•4、煤矿----煤矿矿井气；•气体燃料14人工燃气1、固体燃料干馏煤气；对煤进行干馏所获的煤气2、固体燃料气化煤气；1.5~3.0MPa的压力下，以煤作原料，采用纯氧和水蒸气作气化剂生产高压气化煤气；3、油制气；4、高炉煤气；5、转炉煤气；15液化石油气乙烷饱和烃少量CO2N2、O2H2S、CO甲烷天然气162.2燃烧过程影响燃烧过程的主要因素：•燃烧过程提供的空气量•燃烧过程着火温度和炉膛温度；•燃料与氧气在炉膛高温区停留的时间；•燃料与空气的混合状况；17燃料的燃烧过程燃烧过程3T因素温度Temperature时间Time湍流Torrent18•C+O2=CO2•H2+O2=H2O•S+O2=SO2•CH4+2O2=CO2+2H2O2119燃烧计算的基本假设1、空气中氮氧的组成体积比79/21=3.76质量比76.8/23.2=3.31空气的在标准状态下的摩尔体积22.414m3/kmol2、理论空气量：将完全燃烧1Kg燃料或1m3标准状态燃料理论所需的空气量，A0；3、实际空气量为了使燃料完全燃烧实际供给的空气量，A；201kg重油中所含可燃成份的量及所需空气的理论空气量可燃成份名称可燃成份含量可燃成份的量/mol理论需氧量/mol可燃成份名称可燃成份含量/%可燃成份的量/mol理论需氧量/molCHS88.39.51.673.58950.573.5823.750.5H2O灰分合计0.50.110000169.080097.8321例题•某一燃烧装置用重油作燃料，其燃油成份如下：C88.3%，H9.5%，S1.6%，H2O0.5%，灰分0.1%。试求1kg重油所需的理论空气量。•解：方程式C+O2=CO2•2H+1/2O2=H2O•S+O2=SO2计算表格可燃成分名称可燃成分含量%可燃成分的量/mol理论需氧量/mol可燃成分名称可燃成分含量/%可燃成分的量/mol理论需氧量/molCHS88.39.51.673.58950.573.5823.750.5H2O灰分合计0.50.1010000169.080097.8322理论空气量A0=)/(44.1021.0104.2283.9733kgm24固体燃料的燃烧过程及设备•固体燃料的燃烧过程：1、氧分子扩散到煤粒子的表面；2、煤中挥发份的扩散；3、进行化学反应；4、反应产物转移到气流中；燃烧方式：层燃、室燃和流态化燃烧25燃烧设备的分类•1、炉排炉：层燃•2、煤粉炉：室燃•3、旋风炉：室燃•4、流化床炉：流态化燃烧26炉排炉27煤粉炉28旋风炉29流化床炉30流化床锅炉与煤粉锅炉比较1、将石灰加入到床层能实现炉内脱硫；2、氮氧化物排放较少；3、能燃烧各种燃料；4、提高了蒸气发生器的利用率；5、热效率高；6、费用较低31流化床类型按流体动力特性：•鼓泡流化床•循环流化床按工作条件：常压流化床加压流化床32循环流化床技术•循环流化床燃烧（CFBC）技术系指小颗粒的煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下，即高速气流与所携带的稠密悬浮煤颗粒充分接触燃烧的技术。•循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，燃煤和石灰石自锅炉燃烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入。石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳。气流使燃煤、石灰颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床，燃煤烟气中的SO2与氧化钙接触发生化学反应被脱除。为了提高吸收剂的利用率，将未反应的氧化钙、脱硫产物及飞灰送回燃烧室参与循环利用。钙硫比达到2～2．5左右时，脱硫率可达90％以上。流化床燃烧方式的特点是：1．清洁燃烧，脱硫率可达80％～95％，NOx排放可减少50％；2．燃料适应性强，特别适合中、低硫煤；3.燃烧效率高，可达95％～99％；4．负荷适应性好。负荷调节范围30％～100％。33气体燃料的燃烧过程•1、气体燃料与空气的混合阶段；•2、混合后可燃气的加热和着火阶段；•3、可燃气燃烧反应阶段；34根据气体与空气混合状况的不同•气体燃料的燃烧分为：•1、有焰燃烧未混合•2、无焰燃烧先混合•3、半无焰燃烧35液体燃料的燃烧过程和设备•燃料的雾化•油雾粒子中可燃物的蒸发和扩散•可燃气体与空气的混合•可燃气体氧化燃烧•p19