大学燃烧学第二章燃料课件

§2－1 煤

煤的种类及化学组成 煤的分析 煤的使用性质 煤水桨 煤的气化
煤的类及化学组成

煤的形成与种类
煤是由植物经过物理和化学的演变和沉积 而成的、棕色至黑色的可燃烧的固体。
植物质的 堆积阶段 菌解作 用阶段 碳化作 用阶段
在煤化过程的不同阶段，把煤分成：泥煤、 褐煤、烟煤及无烟煤。
N S
氧和氮都是不可燃成分。氧和碳、氢等结合生成氧化物而使碳、氢失 叫做可燃氢，它可以有效地放出热量。另一种是和氧 S： 氢失去燃烧的可能性。可燃物质中碳含量越高，氧含 去燃烧的可能性。可燃物质中碳含量越高，氧含量越少。氮一般不能参加 结合在一起的，叫化合氢，它不能放出热量，在计算 燃烧，但在高温燃烧区中和氧形成的NOx是一种排气污染物，煤中含氮约 三种存在形式：有机硫，黄铁矿硫，硫酸盐。硫酸盐中 量越少。氮一般不能参加燃烧，但在高温燃烧区中和 发热量和理论空气量时，以有效氢为准。 0.5~2%。 氧形成的NO 是一种排气污染物，煤中含氮约0.5~2%。 的硫不能燃烧，它是灰分的一部分；有机硫和黄铁矿硫

煤的化学组成
煤是由极其复杂的有机化合物组成的。主 要的化学成分有：
C、H、O、N、S、 A （灰分）及W（水分）
可燃质
惰性质
元素 C
描述
可燃元素，煤化程度越高含碳量越大。完全燃烧时生成二氧化碳，此 时每千克纯碳可放出32866 kJ热量；不完全燃烧时生成一氧化碳，此时每 千克纯碳放出的热量仅为9270kJ
煤的种类
泥煤
特点
质地疏松，吸水性强。含氧量最高，含碳、 硫较低。挥发分高，可燃性好，反应性高，灰分 熔点很低 密度较大，含碳量较高，氢、氧含量较少， 挥发性相对低些。粘结性弱，极易氧化和自燃， 吸水性较强，在空气中易风化和破碎
褐煤
烟煤
挥发分少，密度较大，吸水性小，含碳量增 加，氢和氧的含量较低。烟煤是工业上的主要燃 料，也是化学工业的重要原料。烟煤的最大特点 是具有粘结性，因此是炼焦的主要原料
C：
H
O
可燃元素，煤化程度越高含碳量越大。完 H： 可燃元素。发热量最高，每千克氢燃烧后的低热值为120370kJ（约为 全燃烧时生成二氧化碳，此时每千克纯碳 可燃元素。发热量最高，每千克氢燃烧后的低热值为 纯碳发热量的4倍），含量较少，在可燃质中含碳量为85%时，有效氢含 可放出32866 kJ热量；不完全燃烧时生成一 量最高，约5%。在煤中氢以两种形式存在，与碳、硫结合在一起的，叫做 120370kJ（约为纯碳发热量的4倍），含量较少，在 可燃氢，它可以有效地放出热量。另一种是和氧结合在一起的，叫化合氢， 氧化碳，此时每千克纯碳放出的热量仅为 可燃质中含碳量为85%时，有效氢含量最高，约5%。 它不能放出热量，在计算发热量和理论空气量时，以有效氢为准。 O 和 N： 在煤中氢以两种形式存在，与碳、硫结合在一起的， 9270kJ 不可燃成分，氧和碳、氢等结合生成氧化物而使碳、
可燃烧放热，但每千克可燃硫的发热量仅为9100kJ。硫 三种存在形式：有机硫，黄铁矿硫，硫酸盐。 燃烧后生成SO2、SO3，它危害人体，污染大气并可形 硫酸盐中的硫不能燃烧，它是灰分的一部分；有机硫和黄铁矿硫可燃 成酸雨。在锅炉中则会引起锅炉换热面腐蚀。 烧放热，但每千克可燃硫的发热量仅为9100kJ。硫燃烧后生成SO2、SO3，
x
它危害人体，污染大气并可形成酸雨。在锅炉中则会引起锅炉换热面腐蚀。
元素
描述
灰分是指煤中所含矿物质在燃烧过程中高温分解和氧化后生成的 固体残留物。来源有两个，一是煤化过程中由土壤等外界带入的矿物 质，称为外来灰分；另一种灰分是原来成煤植物中固有的，称为内在 灰分。灰分的存在不仅使燃料发热量减少，而且影响燃料的着火与燃 烧。 在工业上解决灰分的方法大体是： （1）在入炉前减少煤中灰分，采用洗煤。 （2）在燃烧过程中排渣（液体排渣）或在燃烧之后的排气中除尘 （固体除尘）。 水分是燃烧中无用的成分。煤中水分包括两部分： （1）外部水分或湿水分，附在煤表面的水分，与大气温度有关。 把煤磨碎后在大气中自然干燥到风干状态，这部分水分就可除去； （2）内在水分，煤达到风干状态后所残留的水分，包括被煤吸收 并均匀分布在可燃质中的化学吸附水和存在于矿物质中的结晶水。内 在水分只有在高温分解时才能除掉。通常作分析计算和燃烧评价时所 说的水分就是指这部分水。
A
W
煤的种类及化学组成
煤的分析
煤的分类和表述取决于由化学分析得 出的结果。煤的化学分析分两类：

组成元素分析 工业分析

煤的组成元素分析
把煤用C、H、O、N、S、W、A中 全部或部分组分的质量百分数表示，构 成煤的成分：
应用基成分、分析基成分 干燥基成分、可燃基成分
第二章
燃料
本章要求：熟悉固态燃料（煤）、液体 燃料（石油产品）、气态燃料（天然气、 人工煤气）等碳氢燃料的物理化学性质 及使用性质。
燃料的定义：
凡是在燃烧时（剧烈地氧化）能够放出大量的热， 并且此热量能有效地被利用在工业或其他方面的物质称
为燃料。
所谓有效地利用是指利用这些热源在技术上是可能的、 在经济上是合理的。
密度大，含碳量高，挥发分极少，组织密实、 坚硬、吸水性小。缺点是可燃性差，不易着火， 但发热量大，灰分少，含硫低
无烟煤
煤的种类及化学组成
固(液)体燃料的成分分析方法有元素分析法和工 业分析法两种。 元素分析法是确定燃料中C、H、O、N、S的重量百 分含量，它不能说明燃料由那些化合物组成及这些化 合物的形式。只能 进行燃料的近似评价，但元素分 析法的结果是燃料计算的重要原始数据。 工业分析法可测定水分、灰分、挥发分产率及固 定碳的含量，并能估计燃料的结焦性能以作为评价燃 料的指标。
对燃料的要求
（1）在当今技术条件下，单位质量(体积)燃料燃烧时所放出的 热可以有效地利用。
（2）燃烧生成物是气体状态，燃烧后的热量绝大部分含于其气
体生成物之中，而且可以在放热地点以外利用生成物中所含的热量。 （3）燃烧产物的性质时熔炼(加热)设备不起破坏作用，无毒、 无腐蚀作用。 （4）燃烧过程易于控制。 （5）有足够多的蕴藏量，便于开采。