6-1燃料的概念

材料工程基础及设备多媒体课件本章提纲燃料的概念1燃烧计算2燃料燃烧理论3洁净燃烧技术4掌握的内容：燃料的种类，燃料的组成及表示方法，燃料的性质，燃料燃烧过程，燃烧计算。熟悉和了解知识：燃烧理论，污染物形成机理与控制，燃烧新技术。材料工程基础及设备多媒体课件6.1燃料的概念第六章燃料及其燃烧材料工程基础及设备多媒体课件教学目标实现优化燃烧问题燃烧过程发生反应燃烧计算应用问题如何评价燃料品质什么是燃料解决的问题材料工程基础及设备多媒体课件6.1.1燃料的种类矿物燃料生物燃料燃料：是指在燃烧过程中能够发出热量并能利用的可燃物质。按物态分：固体燃料、液体燃料和气体燃料按获得的方法分：天然燃料和人工燃料生物乙醇：以含糖量高的农作物为生产原料，通过发酵和糖分转化等加工程序制成酒精。生物柴油：是用含油植物或动物油脂作为原料的可再生能源。是优质的石油柴油代用品。材料工程基础及设备多媒体课件表1常用矿物燃料的分类种类天然燃料人工燃料固体燃料泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤、油页岩、木柴焦炭、粉煤液体燃料石油（原油）石油加工产品如汽油、煤油、柴油、重油、渣油等气体燃料天然气、石油拌气、矿井气高炉煤气、发生炉煤气、炼焦炉煤气、地下气化煤气等材料工程基础及设备多媒体课件常压下蒸馏残渣：直馏重油减压蒸馏减压渣油裂化渣油裂化煤气和裂化汽油等动力燃料裂化高质量燃料：汽油，柴油，煤油三种渣油统称为重油又称燃料油(狭义)石油（原油）石油加工产品石油及石油加工产品材料工程基础及设备多媒体课件6.1.2燃料的组成及表示方法固体燃料、液体燃料：元素分析组成碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分等七种成分。工业分析组成水分（M）、挥发分（V）、灰分（A）、固定碳（FC）（FixedCarbon）四种成分。各组成成分表示用质量百分数,有四种“基”表示方法:收到基（asreceived），空气干燥基（airdry）干燥基（dry），干燥无灰基（dryashfree）。（分别用上标ar、ad、d、daf表示）材料工程基础及设备多媒体课件结论:燃料的组成及表示方法，随燃料种类的不同而不同。各组成的数值随着”基”的不同而不同.气体燃料：由可燃成分（CO、H2、CH4与其他烃类）与不可燃成分（CO2、H2O、N2、O2及SO2）等组成各组成成分用体积百分含量表示。有“湿成分”和“干成分”两种“基”表示方法。（用上标υ、d表示）气体燃料的组成，通常用比较稳定的干成分来表示。实际使用的是湿煤气，在燃烧计算中，则需用湿成分作为计算依据。材料工程基础及设备多媒体课件不同“基”表示方法之间的关系材料工程基础及设备多媒体课件6.1.3燃料的性质1、燃料的发热量单位质量或体积的燃料完全燃烧，当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时所放出的热量称为燃料的发热量或热值，单位为kJ／kg（kJ/Nm3）。燃料的发热量是表征燃料质量的重要指标。它不仅取决于燃料中可燃物的化学组成而且还与燃料的燃烧条件有关。三种规定值:弹筒发热量Qgr,v,高位发热量Qgr,p,低位发热量Qnet,p。材料工程基础及设备多媒体课件（1）弹筒发热量Qgr,v是实验室用氧弹式量热计（氧弹法）的实测值。氧弹中，在有过剩氧的条件下燃烧，燃烧产物冷却到室温，测得的单位质量燃料所放出的热量。(定容下)此条件下，燃料中的碳完全燃烧生成二氧化碳，氢燃烧并经冷却变成水，硫和氮燃烧温度下转变成的二氧化硫、三氧化硫、氮氧化物等溶于水生成硫酸、硝酸。是燃料的最高发热量。6.1.3燃料的性质材料工程基础及设备多媒体课件控温装置测温装置加热器搅拌器搅拌器感温元件感温元件+-样品氧气白金丝+-控温装置测温装置加热器搅拌器搅拌器感温元件感温元件样品氧气白金丝弹式热量计原理图材料工程基础及设备多媒体课件高位发热量是评价燃料质量的标准。Qgr,p=Qgr,v－(硫酸、硝酸的形成热和溶解热)（2）高位发热量Qgr,p（grossconstantpressure）（3）低位发热量Qnet,p（netconstantpressure）低位发热量是燃烧计算中使用的基准。Qnet,p=高位发热量Qgr,p－水的汽化潜热6.1.3燃料的性质材料工程基础及设备多媒体课件2、各种燃料热工性质（一）固体燃料1)、挥发分：在隔绝空气的条件下将一定量的煤样在温度900℃下加热7分钟，所得到的气态物质（不包括其中的水分）称为煤的挥发物。影响到燃烧时火焰的长度及着火温度。我国动力用煤的分类方法如下：煤种褐煤烟煤贫煤无烟煤Vdaf（%）＞4020～4010～20＜106.1.3燃料的性质材料工程基础及设备多媒体课件2)．灰分灰分是指煤在815℃完全燃烧后的残留物。灰分含量高的煤不仅使发热量减少，而且影响煤的着火和燃烧。灰分每增加l％，燃料消耗即增加l％。表2煤中的灰分组成（%）表3煤的灰分含量分级2、各种燃料热工性质6.1.3燃料的性质材料工程基础及设备多媒体课件3).水分:是指煤的内在水分或固有水分，不包括结晶水分。即指空气干燥后煤样放在烘箱中在102～105℃下加热至干燥状态，所失去的水分。4).固定碳FC从测定煤样挥发分的焦渣中移去灰分后的物质称为固定碳。也就是从煤的测试试样质量中减去其中的灰分、水分及挥发分含量，剩下的质量就是煤的固定碳含量。固定碳实际上是煤中的有机质在一定加热制度下产生的热解固体产物，属于焦渣的一部分。固定碳不仅含有碳元素，还有氢、氧、氮等元素。因此，固定碳含量与元素成分中的碳元素含量是不相同的两个概念，前者往往大于后者。2、各种燃料热工性质6.1.3燃料的性质材料工程基础及设备多媒体课件5)．结渣性煤灰的熔融性与煤中灰分的组成有关。当灰分中SiO2、Al2O3含量多时，灰分软化温度高；FeO、Na2O、K2O等含量多时，灰分软化温度降低。灰熔点常采用三角锥法测定。变形温度（DT）DistortionTemperature软化温度（ST）SoftenTemperature流动温度（FT）FusedTemperature灰分软化温度还与燃烧时的气氛有关。2、各种燃料热工性质6.1.3燃料的性质材料工程基础及设备多媒体课件原样DTSTHTFT变形温度（DT）灰锥尖端或棱开始变圆或弯曲时的温度软化温度（ST）灰锥弯曲至锥尖触及托板或灰锥变成球形时的温度半球温度（HT）灰锥形变至近似半球形，即高约等于底长一半时的温度流动温度（FT）灰锥熔化展开成高度在.5mm以下的薄层时的温度6.1.3燃料的性质材料工程基础及设备多媒体课件变形温度（DT）圆柱体试样边角变圆时的温度软化温度（ST）试样收缩至其本身高度的1/2时的温度流动温度（FT）试样收缩至其本身高度的1/3时的温度DTSTFT原样6.1.3燃料的性质材料工程基础及设备多媒体课件6).可燃硫含量焦炭中含硫量每增加1％，使焦炭消耗量增加18％～24％，降低高炉生产率20％。SO2和SO3排放到大气中，造成了大气环境的污染。一般要求含硫量小于1%。煤中硫、氯的存在，对于带有旋风预热器的回转窑来说，极为有害，易在预热器中形成结皮现象。7).煤的燃烧特性热解特性，着火特性，燃烧特性2、各种燃料热工性质6.1.3燃料的性质材料工程基础及设备多媒体课件（二）液体燃料----重油1、粘度恩氏粘度（°E）：即在测定温度下油从恩格勒粘度计中流出2OOml所需的时间（秒）与20℃蒸馏水流出200ml所需的时间（约52秒）之比值。2、闪点、燃点、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，它们关系到用油的安全技术及燃烧条件。3.凝固点当油类完全失去流动性时的最高温度叫凝固点。4.水分5.机械杂质6.1.3燃料的性质材料工程基础及设备多媒体课件1.分子量和密度2.平均比热3.着火温度：燃气开始燃烧时的温度称为着火温度。在纯氧中的着火温度比在空气中低50～100℃。4.爆炸浓度极限:当可燃气体或油气与空气的浓度达到某个范围时，一遇明火或温度升高到某一数值就会发生爆炸的浓度范围称为爆炸浓度极限。可燃气体浓度在爆炸浓度上限和爆炸浓度下限之间的任何值，都具有爆炸的危险。可燃物的爆炸浓度范围愈大，则引起火灾和爆炸的危险性就愈大。（三）气体燃料6.1.3燃料的性质材料工程基础及设备多媒体课件常见物质的爆炸浓度极限名称爆炸极限浓度名称爆炸极限浓度下限上限下限上限甲烷5.015.0戊烯1.48.7乙烷2.913.0苯1.28.0乙烯2.734.0氢气4.075.9乙炔2.580.0一氧化碳12.574.2丙烷2.19.5汽油1.48.0丙稀2.011.7煤油1.47.5正丁烷1.58.5重油1.26.0丁烯1.610.0原油1.711.3戊烷1.48.36.1.3燃料的性质材料工程基础及设备多媒体课件（1）从我国燃料资源的实际出发，根据国家当前的能源政策选用燃料。充分利用地方资源和工业废料，并需设法采用低质、劣质燃料。（2）满足工艺要求，确保产品质量，并为机械化、自动化生产提供条件。（3）来源充足，保证供应，能满足生产需要。(四)燃料的选用原则2、各种燃料热工性质6.1.3燃料的性质