第1讲燃料的种类和组成

1、硅酸盐工业热工基础硅酸盐工业热工基础第四章第四章 燃料及其燃烧燃料及其燃烧第第1 1讲讲 燃料的种类和组成燃料的种类和组成学习要学习要点点1、燃料的种类、燃料的种类固体、液体燃料的组成表示法及其换算关系固体、液体燃料的组成表示法及其换算关系2、燃料的组成和换算、燃料的组成和换算收到基：Car%+Har%+Oar%+Nar%+Sar%+Aar%+Mar%=100%空气干燥基：Cad%+Had%+Cad%+Nad%+Sad%+Aad%+Mad%=100%干燥基： Cd%+Hd%+Od%+Nd%+Sd%+Ad%=100% 干燥无灰基：Cdaf%+Hdaf%+Cdaf%+Odaf%+Ndaf%=100

2、%气体燃料的组成表示法及其换算关系气体燃料的组成表示法及其换算关系湿成分：Ov%+H2v%+CH4v%+CmHnv%+H2Sv%+CO2v%+N2v%+O2v%+H2Ov%=100%干成分：Od%+H2d%+CH4d%+CmHnd%+H2Sd%+CO2d%+N2d%+O2d=100%概概 述述热量的来源热量的来源热源热源热源化学能转变为热能的燃料燃烧燃料燃烧：资源丰富，价格低廉，但有污染电能转变为热能的电：电：热利用率高，有利于提高产品质量，操作条件好，但资源有局限性1、合理选用燃料燃烧设备及组织燃烧过程；2、提高效率，节约生产成本；3、合理的燃料和燃烧过程可以提高产品产量和质量。了解燃料及其

3、燃烧的意义了解燃料及其燃烧的意义燃料的费用在成本中占有较大的比例，例如水泥生产中燃料占成本的15%左右4-1 4-1 燃料的种类和组成燃料的种类和组成一、燃料的种类一、燃料的种类燃料液体燃料石油产品气体燃料固体燃料煤木柴可燃页岩汽油、煤油、柴油天然气人造煤气：石油气、发生炉煤气、水煤气、焦炉煤气、高炉煤气、城市煤气直馏重油泥煤褐煤烟煤烟煤无烟煤无烟煤埋藏时间减压渣油减压蒸馏 重油(燃料油)裂化渣油裂化常压蒸馏常压渣油二、燃料的组成及其换算二、燃料的组成及其换算( (一一) )、固体、液体燃料、固体、液体燃料1、组成分析法、组成分析法 表示燃料组成的方法有元素分析法元素分析法和工业分析法工业分析

4、法两种。工业分析法工业分析法：分析固体燃料组成的简易方法。按照这种分析方法，燃料组成由挥发分(V)、固定碳(FC)、灰分(A)及水分(M)组成。元素分析法元素分析法：用元素表示燃料组成的分析方法叫元素分析法，按照这种方法，固体和液体燃料通常由碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)五种元素和灰分(A)、水分(M)等杂质组成。2、煤的组成表示法、煤的组成表示法 表示煤的组成的基准主要有收到基、空气干燥基、干燥基收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基干燥无灰基四种。(2)空气干燥基：空气干燥基：是指分析实验室里所用的干燥煤样的组成(将煤样在20C和相对湿度70%的空气下连续干燥1h后质量变

5、化不超过1%，即认为达到空气干燥状态)。在各组成的右下角用“ad”表示。(1)收到基：收到基： 指使用单位收到的煤的组成，也就是实际使用的煤的组成，表示方法就是在各组成的右下角用“ar”表示。Car%+Har%+Oar%+Nar%+Sar%+Aar%+Mar%=100%Cad%+Had%+Cad%+Nad%+Sad%+Aad%+Mad%=100%(3)干燥基干燥基：指绝对干燥的煤的组成。这种基准不受煤在开采、运输和储存过程中水分变动的影响，能比较稳定地反映成批贮存煤的真实组成，在各组成的右下角用“d”表示。100M100MMMf ,aradf ,arar(4-1)Mar外在水分Mar,f：干燥

6、过程中逸出的水分。内在水分Mad：空气干燥状态下残留在煤中的水分。(4) 干燥无灰基干燥无灰基：指假想的无水无灰的煤的组成。除去灰分和水分后的煤的组成，可排除外界条件的影响。该基准在各组成的右下角用“daf”表示。Cdaf%+Hdaf%+Cdaf%+Odaf%+Ndaf%=100%Cd%+Hd%+Od%+Nd%+Sd%+Ad%=100% 图4-1 煤组成的表示方法水分M氧+氮 O+N氢H碳C硫S 灰分A干燥基干燥无灰基空气干燥基收到基 一般同一矿井的煤的干燥无灰基组成不会发生很大的变化，因此煤矿的煤质资料常以干燥无灰基组成来表示。3、煤的各种成分存在方式、煤的各种成分存在方式化合氢化合氢：与煤

7、中的氧结合成水的氢，不能进行燃烧反应氢氢可燃氢可燃氢：与煤中的碳、硫结合在一起的氢，又称净氢，可以燃烧。硫硫有机硫有机硫：与煤中有机的碳氢化合物结合在一起，可以燃烧，为可燃硫。硫化物中的硫硫化物中的硫：主要存在于杂质FeS2中，可以燃烧，为可燃硫。硫酸盐中的硫硫酸盐中的硫：存在于各种硫酸盐中，如CaSO4、MgSO4、FeSO4、Na2SO4、K2SO4等，不能燃烧，高温下分解成SO3。灰分灰分：燃料中不能燃烧的矿物杂质，主要成分为SO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等，还有以硫酸盐形式存在的K、Na和SO3。4、燃料组成的换算和换算系数、燃料组成的换算和换算系数 煤矿提供的一般是干

8、燥无灰基组成，实验室给出的是空气干燥基或干燥基，而实际使用时则为收到基。因此，不同基准的组成需要进行换算。其换算关系见下表已知的基所要换算的基收到基空气干燥基干燥基干燥无灰基收到基1空气干燥基1干燥基1干燥无灰基1aradM100M100adarM100M100arM100100ararAM100100adM100100adadAM100100100M100ar100M100addA100100100A100d100AM100adad100AM100arad(1) 收到基与空气干燥基之间的换算收到基与空气干燥基之间的换算令有收到基的煤燃料100kg，则对应的空气干燥基的煤燃料为(100-Mar

9、,f)kg。两种基准计算的碳含量相等，即100Car=(100-Mar,f)Cad而由式(4-1)得100M100MMMadadarf ,ar代入上式得adadaradadadararCM100M100C100M100MM100100CararadadCM100M100C设已知Cad、Mar、Mad，求Car。相应的(2) 收到基与干燥基之间的换算收到基与干燥基之间的换算收到基：100kg干燥基：(100-Mar)kg得dararC100M100C设已知Cd、Mar，求Car。两种基准：碳含量相等，即100Car=(100-Mar)CdarardCM100100C(3) 收到基与干燥无灰基之间

10、的换算收到基与干燥无灰基之间的换算收到基：100kg干燥无灰基：(100-Aar-Mar)kg得dafarararC100MA100C设已知Cdaf、Aar、Mar，求Car。两种基准：碳含量相等，即100Car=(100-Aar-Mar)CdararardafCMA100100C(4) 空气干燥基与干燥基之间的换算空气干燥基与干燥基之间的换算空气干燥基：100kg干燥基：(100-Mad)kg得dadadC100M100C设已知Cd、Mad，求Cad。两种基准：碳含量相等，即100Cad=(100-Mad)CdadaddCM100100C(5) 空气干燥基与干燥无灰基之间的换算空气干燥基与干

11、燥无灰基之间的换算空气干燥基：100kg干燥无灰基：(100-Aar-Mar)kg得dafadaradC100MdA100C设已知Cdaf、Aad、Mad，求Cad。两种基准：碳含量相等，即100Cad=(100-Aad-Mad)CdafadadaddafCMA100100C(6) 干燥基与干燥无灰基之间的换算干燥基与干燥无灰基之间的换算干燥基：100kg干燥无灰基：(100-Ad)kg得dafddC100A100C设已知Cdaf、Ad，求Cd。两种基准：碳含量相等，即100Cd=(100-Ad)CdafdddafCA100100C例4-1 已知煤的干燥无灰基组成(%)为： Cdaf Hdaf

12、 Odaf Ndaf Sdaf 80.2 6.1 11.6 1.4 0.7又知收到基时水分组成Mar=3.5%，干燥基时灰分组成Ad=8.2%求：收到基时Car的百分含量。由于三个基准不能同时转换，必须进行两两转换。dafddC)A100(C100解：(1) 先由干燥无灰基的碳含量Cdaf换算成干燥基的碳含量Cd(%)6 .732 .801002 . 8100C100)A100(Cdafdd(2) 再由干燥基的碳含量Cd换算成收到基的碳含量Car(%)dararC)M100(C100716 .731005 . 3100C100)M100(Cdarar 各种液体燃料油的组成也是用C、H、O、N、

13、S、A和M的质量百分比来表示的，下表是我国出产的一些燃料油的组成。种类产地CHONSAM原油大庆85.98 12.590.840.390.140.061.0原油胜利85.21 12.361.060.240.900.030.2重油大庆86.47 12.740.290.280.210.010.2重油胜利85.9711.670.620.341.060.040.3( (二二) )、气体燃料、气体燃料天天 然然 气气：从近油田或煤田的地层中逸出的一种较清洁的气体 燃料。石石 油油 气气：炼制石油时的副产品，为便于运输加压成液态， 称为液化石油气。焦焦 炉炉 煤煤 气气：在炼焦炉中炼焦时的副产品。高高 炉

14、炉 煤煤 气气：高炉炼铁时的副产品。发生炉煤气发生炉煤气：空气和少量水蒸气与煤或焦碳在煤气发生炉中作用 而产生的煤气。水水 煤煤 气气：水蒸气与赤热的无烟煤或焦碳在煤气发生炉中作用 而产生的煤气。空空 气气 煤煤 气气：空气与赤热的无烟煤或焦碳在煤气发生炉中作用而 产生的煤气。城城 市市 煤煤 气气：通常由烟煤干馏或石油裂化等方法制取的煤气。 硅酸盐工业中主要采用天然气、液化石油气和发生炉煤气为燃料。1、组成、组成气体燃料气体燃料煤气煤气CH4和烃类和烃类，烃类包括饱和烃(C2H6、C3H8)和不饱和烃(C2H4、C2H2、C3H6)CO、H2、H2S可燃气体不可燃气体：主要成分为CO2、H2O、N2、O2、SO3等2、组成表示法、组成表示法 气体燃料的组成通常用体积百分含量表示，并有“湿成分”和“干成分”两