气体燃料的组成及特性(精)
燃料及燃烧
g干 H 2O
22.4
1000 18
=
0.00124g
干 H 2O干
1 0.00124g H2O
100%
〔例题2-1〕将发生炉煤气的干成分换算成湿成分。
CO干 29.8%
C2
H
干 4
0.62%
N
干 2
43.18%
H
干 2
15.4%
CO2干 7.71%
CH
干 4
3.08%
O2干 0.21%
g干 H 2O
22.3g
/ m3
干气体。
2.液体和固体燃料的化学组成及各成分的换算
元素分析法：C、H、O、S、N和水分、灰分
①碳（C）： C O2 CO2 33915(KJ / Kg)
C
1 2
O2
CO
10258(KJ
/
Kg)
②氢（H）：
H2
1 2
O2
H2O(汽) 119915(KJ
/
Kg)
③氧（O）：有害元素
气体燃料发热量的计算公式：
Q低
127.7CO用
108H
用 2
359.6CH4湿
598.7C2
H
湿 4
711.8Cm
H
湿 n
231H2S
湿
3.标准燃料
发热量为29302千焦/千克（7000千卡/千克）的煤为标准煤； 发热量为41870kJ/kg（10000kcal/kg）的燃料油为标准燃料油。
二 常用燃料的种类、性质和用途
二、液体和固体燃料的燃烧计算
固体燃料和液体燃料的燃烧反应通常以kmol为依据，求出 所需氧的kmol数，再换算为体积。 主要可燃成分：碳、氢、硫 （一）理论空气需求量和理论燃烧产物量的计算
气体燃料燃烧常识
气体燃料燃烧知识（有焰燃烧）目录1、什么是燃料？燃料分哪几类？ (3)2、气体燃料的种类和组成................................. 3…3、天然气的特性333333333333333333333434、气体燃料燃烧过程分哪三个阶段？ (4)5、着火浓度极限在实践中的应用............................. …6、什么是空气消耗系数 (6)7、空气消耗系数的大小对燃烧过程有何影响？ (7)8、气体燃料的燃烧方法...................................... &9、燃气燃烧的火焰传播..................................... 9-10、影响实际燃烧温度的因素有哪些？ (10)气体燃料燃烧知识1、什么是燃料？燃料分哪几类？燃料：凡是在燃烧时，能够放出大量的热，并且此热量能够经济的被利用在工业和其它方面的物质统称为燃料。
通常所说的燃料是指那些能在空气中进行燃烧，以碳为主要成分的物质, 一般称之为“碳质燃料”。
如煤、重油和燃气。
按其来源和物态，燃料一般可分为：固态燃料、液态燃料和气态燃料三类。
表1 燃料的分类2、气体燃料的种类和组成我国气体燃料通常按其成因分类：分为天然气、人工燃气、液化石油气和沼气共四类。
（1 ）天然气：主要指气田气、油田伴生气、凝析气田气、煤层气和矿井气。
其主要组成是甲烷，含量90%左右，还含有乙烷、丙烷、丁烷等烷烃。
（2）人工燃气：主要指干馏煤气、气化煤气和油制燃气等。
现代煤化工具有装置规模大、技术集成度高、资源利用优于传统煤化工等特点，利用褐煤制天然气。
A.大唐国际克旗年产40亿立方米煤（褐煤）制天然气项目，拟于2012年6月建成向供气；B.大唐年产40亿立方米煤（褐煤）制天然气于2010年动工等数个煤制天然气项目已在建设中。
（3）液化石油气：以凝析气田气和石油伴生气或炼厂气为原料气，经加工而制得的可燃气称为液化石油气。
燃料的种类和组成
总效率： 总效率：η = η1-2η2
§3-1 燃料的种类及组成
例如：目前火力发电： 例如：目前火力发电： η1-2 =28.7% 电热效率： 电热效率： η2 =80~90% 当量热值即热电当量： 当量热值即热电当量：1kwh = 3.60MJ
电 热
3.60MJ 等价热值： 等价热值： 1kwh = = 12.54MJ 28.7%
恩氏粘度，E 恩氏粘度， 80C时 80C时≤ 100C时 100C时≤ 闪点(开口), 闪点(开口), C ≤ 凝固点， 凝固点， C ≤ 灰 水 硫 分，% ≤ 分，% ≤ 分，% ≤
机械杂质，% ≤ 机械杂质，
§3-1 燃料的种类及组成
(3) 天然气、人造煤气 天然气、 天然气——是蕴藏在地壳内的可燃气体 是蕴藏在地壳内的可燃气体 天然气 主要成分是CH4 主要成分是 (a) 气井： CH4含量在 气井： 含量在85~90%以上 以上 油井伴生气：主要成分CH4、CmHn 产出 (b) 油井伴生气：主要成分 (c) 煤成气（与煤伴生）： gas（瓦斯） 煤成气（与煤伴生）： （瓦斯） 人造煤气：工业上主要是煤（以烟煤为主） 人造煤气：工业上主要是煤（以烟煤为主）的 气化产气，少量的是木柴、 气化产气，少量的是木柴、秸杆等
空气干燥基(ad) 空气干燥基(ad) 分析基( 分析基(f) (air.dry) 收到基(ar) 收到基(ar) (arvived) 应用基( 应用基(y)
100%（风干燃料） （风干燃料）
内 在 水 分
外 在 水 分
100%（操作燃料） （操作燃料）
§3-1 燃料的种类及组成
收到基:实际使用的燃料的组成，用下角标“ar 表示 收到基:实际使用的燃料的组成，用下角标“ar”表示 空气干燥基: 空气干燥基:是指分析实验室里所用的空气干燥煤样 的组成，用下角标“ad”表示 的组成，用下角标“ad 表示 。 干燥基:绝对干燥的煤的组成， 用下角标“ 表示 表示。 干燥基 绝对干燥的煤的组成， 用下角标“d”表示。 绝对干燥的煤的组成 干燥无灰基:无水无灰煤的组成，用下角标“daf”表 干燥无灰基 无水无灰煤的组成，用下角标“daf 表 无水无灰煤的组成 示
各类煤气的成分及主要性质[精华]
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各种煤气的成分及主要性质[ 2007-3-26 8:57:51 | By: caohuali ]高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气是炼钢、炼铁和炼焦生产中的副产品，每生产一吨生铁可产生2100～2200m3高炉煤气；每炼一吨钢可产生50～70m3转炉煤气，每炼一吨焦炭可产生300～320m3焦炉煤气。
此外还有发生炉煤气，天然气等都是冶金工厂的重要气体燃料。
各种煤气的成分及主要性质见表1。
顺便提一下煤气完全燃烧空气量的计算方法。
当燃烧1m3煤气时,所需标准立方米氧的总体积为:[1/2CO+1/2H2+2CH4+(n+m/4)CnHm+3/2H2S –O2]/100 m3L0= 4.762[1/2CO+1/2H2+2CH4+(n+m/4)CnHm+3/2H2S-O2]/100（式中各气体的体积是湿组成成分中的体积。
）湿组成:COw%+H2w%+CnHmw%+……+H2Ow%=100%;干组成:COd%+H2d%+CnHmd%+……+H2Od%=100%.干,湿煤气组成可以进行换算。
几种常见煤气发生炉煤气成份与热值表2008-05-23所谓煤气发生炉炉出煤气，是指煤在煤气发生炉内气化反应所产生的，自煤气发生炉出口导出未经净化的煤气。
该煤气由单一可燃气体成分（CO、H2、CH4）、气态烷烃类化合物（C m H n）、H2S、不可燃气体成分（CO2、N2、O2）以及焦油蒸汽、粉尘固体微粒和水蒸汽所组成。
1、煤气气体组成及煤气热值气化烟煤时，煤中的CO含量较高，而且还会有少量的C m H n，煤气热值也较高；气化无烟煤时，CO和CH4含量都较气化烟煤时要低，煤气热值也即较低；气化褐煤时，CO含量较低，但H2和CH4相对也要高一些，煤气热值也较高，但是，褐煤的气化产率较低，仅为2Nm3/kg(煤)左右，而气化烟煤或无烟煤时，气化产率可达3～3.5Nm3/kg(煤)。
表1 几种煤气化时煤气组成及煤气热值2、煤气中的H2S煤气中的H2S含量多少与气化用煤中的含硫多少有关，一般煤中硫分的80%以H2S状态转入煤气中，20%的硫分残留在灰渣中。
第二章 燃料及燃料燃烧计算
(二）各类煤质的燃烧特性
烟煤 含碳量较无烟煤低 40％～70％； 挥发分含量较多 20％～40％，易点燃，燃烧快，火焰长； 氢含量较高 发热量较高。 褐煤
碳化程度低，含碳量低 约为40～50%，
水分及灰分很高 发热量低； 挥发分含量高 约40～50%，甚至60%，挥发分的析出温度 低，着火及燃烧均较容易。
热量。
约占2％～6％。 多以碳氢化合物的形式存在。
3、氧（O）和氮（N）
不可燃元素。 氧含量变化很大，少的约占1％～2％，多的占40％ 氮的含量约占0.5％～2.5％。
5
一、煤的成分及分析基准
4、硫（S）
有害成分，约占2％，个别高达8％～10％。 存在形式：
① 有机硫（与C、H、O等结合成复杂的有机物）
第二章 燃料及燃料燃烧计算
燃料的成分及其主要特性 燃料燃烧计算 烟气分析方法 空气和烟气焓的计算
1
§2.1 燃料的成分及其主要特性
燃料:
核燃料 有机燃料 固体燃料（煤、木料、油页岩等）
有机燃料 :
液体燃料（石油及其产品） 气体燃料（天然气、高炉煤气、焦炉煤气等）
电厂锅炉以煤为主要燃料，并尽量利用水分和灰分含
Q Q 226 H d , n, et p d , gr d
干燥基 高位发热量与低位发热量之间的换算： 干燥无灰基 高位发热量与低位发热量之间的换算： Q Q 226 H daf , net , p daf , gr daf
18
（一）煤的发热量
高位发热量(Qgr) 各基准间的换算采用表2-1换算系数
为反映煤的燃烧特性，电厂煤粉锅炉用煤还以VAMST及Q法 分类
28
(二）各类煤质的燃烧特性
6燃料的成分和主要特性、煤分气流的着火和燃烧、锅炉的燃烧设备
一、煤的元素分析煤是一种植物化石燃料，它的生成是由于古代森林因地层发生变化，深埋地下，长期在高温、高压及地下水的影响下，经过复杂的化学作用和细菌作用而形成的。
既然煤是由植物变成的，因此，植物的成分碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)便是煤的主要成分。
另外，在煤的形成、开采和运输过程还有其他物质加入。
经过分析，煤的成分包括碳、氢、氧、氮、硫、水分和灰分等。
除水分和灰分是化合物外，其余都是元素，所以元素分析是指对煤中碳、氢、氧、氮、硫五种元素分析的总称。
各种元素成分都用重量百分数来表示。
碳和氢是煤中主要的可燃元素。
碳是煤中含量最多的元素，而且是煤发热量的主要来源。
碳的发热量，在完全燃烧时为32700kJ／kg。
煤中含碳的一部分与氢、氧、氮等结合成挥发性的有机化合物，其余部分则呈单质状态，称为固定碳。
固定碳要在较高温度下才能着火，其燃烧也比较困难，因此，煤中固定碳含量越高，就越难燃烧完全。
煤中氢的含量较少，但氢的发热量很高，完全燃烧时氢的发热量为120-100kJ／kg，比碳高3．5倍，而且氢极易着火和燃烧完全。
特别是氢气在燃烧过程中能产生分枝连锁反应，能加快燃烧反应速度。
氧和氮均是煤中的不可燃成分，其含量也少。
但氮在燃烧时，会或多或少地转化为氮氧化合物(NO)，造成大气污染。
煤中硫虽然能够燃烧放热，但因其发热量较低，在完全燃烧时，其发热量仅为9040kJ／kg，而且其含量也少，因此其发热量在煤中是无足轻重的。
但硫在燃烧过程中生成的S02和SO3，会进一步和水蒸气化合生成硫酸和亚硫酸，腐蚀锅炉金属和污染大气。
二、煤的工业分析各种元素在煤的燃烧过程中，大都不是单质燃烧，而是可燃质与其他元素组成复杂的高分子化合物参与燃烧。
在煤的着火和燃烧过程中，煤中各种物质的变化是：首先水分被蒸发出来，接着煤中氢、氧、氮、硫及部分碳组成的有机化合物便进行热分解，变成气体挥发出来,这些气体称为挥发分退挥发分析出后，剩下的是焦炭，焦炭就是固定碳和灰分的组成物退因此，从煤的着火和燃烧过程中生成四种成分：即水分、挥发分、固定碳和灰分退将在一定条件下的煤样，分析出水分、挥发分、固定碳和灰分这四种成分的质量百分数，是煤的工业分析。
节能基础知识--燃料与燃烧
（四）煤的分类
煤一般可以分为无烟煤、烟煤、贫煤、褐煤、石煤与煤矸石。见表 ! * %。
表!*% 特性 煤种 石 煤 褐 矸 煤 石 煤 !类 无烟煤 "类 #类 贫 煤 !类 烟 煤 "类 #类
注：!+,-. 6 %&!787+9
工业用煤分类表 水分 灰分 （(） 1 )# 1 )# 应用基低位热值 （ +,-. / +0） !### 2 ")## !)## 2 ")## "### 2 3)## 4 )### 1 )### 1 )### 1 %)## 1 "5## 2 35## 1 35## 2 %5## 1 %5##
一、燃料知识 （一）燃料的分类
燃料按状态可分成三类：固体燃料、液体燃料和气体燃料。 固体燃料有煤炭、油页岩、木柴和植物燃料（如农作物秸秆） 。其中煤炭应用最为 普遍，在我国目前和今后相当长时间内都是最基本的能源。 液体燃料有石油（原油）及其加工产品等。石油在常压下蒸馏可分别提炼出汽油、 煤油、柴油等高质量燃料。 气体燃料有天然气及人造煤气。天然气多从油田或煤田附近地层逸出，是一种高质 量的燃料。人造煤气种类很多，有石油气、焦炉煤气、高炉煤气、水煤气、发生炉煤气 及城市煤气等。
注：+"#$% 3 *)+(/("4
（三）煤的工业分析
对煤进行工业分析的主要目的是为了判断其燃料特性，从而在锅炉运行中采取相应 的技术措施，调节和控制燃烧过程。煤的工业分析项目有挥发物、固定碳、灰分、水分 和发热量等。 ：煤加热到一定温度，首先排放出一些气体，开始着火燃烧，这些 +) 挥发物（5） 气体就是挥发物，如一氧化碳、氢气和各种碳氢化合物等。挥发物析出后就很快着火燃 烧，使煤粒周围形成一层火膜，将煤粒迅速加热到较高的温度，同时挥发物析出后煤粒 中间出现孔隙，增加煤与空气的接触面积。当煤的挥发物含量相当比例时，容易着火， 有利于燃烧；但当煤的挥发物含量过高时，相对减少了固定碳的含量，使煤发热值降 低。一般锅炉用煤的挥发物含量最好在 2,! 以上。 ：煤中的挥发物燃烧后，剩下是固定碳和灰分。固定碳在完全燃烧 2) 固定碳（ 6） 时和氧化合成二氧化碳，将放出 00.,*"4 & "’（(,-,"#$% & "’）热量。 ：煤燃烧后，残留下来不能燃烧的固体杂质便是灰分。主要是混入煤 0) 灰分（7） 中的砂石、灰土、氧化铁、氧化钙等，灰分是煤中的有害成分，它含量过大，使煤发热 —
气体燃料的组成及特性(精)
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一、气体燃料的基本概念
1.气体燃料：指在常温、常压下保持气态的燃料，简称燃气。
2.燃气的特点：易点火、易燃烧、易操作、易实现自动调节，而且燃烧产物中无废渣和废液，烟气中SOx和NOx的含量少。燃气是最理想的洁净燃料。
二、燃气的组成
三、燃气的基本特性
1.气体燃料的体积分数：在相同温度和压力条件下，燃气中各单一组分的体积和燃气总体积的比值称为体积分数。（示例氢气）
2.燃气的平均密度：单位体积的燃气所具有的质量称为燃气的平均密度，用符号ρ表示，单位为kg/m3。
3.燃气的比体积：单位质量的燃气所占有的体积称为燃气的比体积，用符号ν表示，单位为m3/kg或Nm3/kg。
四、燃气的分类
1.天然气
1)气田气（纯天然气）：从气井直接开采出来的可燃气体，其主要组分CH4的体积分数大于90%，低位发热量Qnet≈36MJ/m3。
2)油田伴生气：指与石油共生的天然气，包括气顶气和溶解气两种。油田伴生气的主要组分CH4的体积分数≥80%，乙烷及其以上烃类含量一般较高，低位发热量Qnet≈48 MJ/m3。
6)水分的危害：水和水蒸汽能与液态和气态碳氢化合物作用，生成固态结晶水化物，堵塞管道、阀门、仪表（流量计、压力表、液位计等）和设备（调压器、过滤器等），影响正常供气；水蒸气还能加剧O2、H2S、SO2对管道、阀门、燃烧器及锅炉金属受热面的腐蚀作用。
7)残液的危害：液化石油气中C5及C5以上的碳氢化合物组分的沸点高，在常温、常压下不能气化，而留存在钢瓶、储罐等压力容器内，称为残液。它增加了用户更换气瓶的次数，而且增加了交通运输量。
院（部）机电与暖通工程学院
工程燃烧学2燃料概论.
g 2
CH
g 4
CO2g
N
g 2
O2g
100
气体燃料干、湿成分组成的换算关系： X s X g 100 H2Os
100
含湿量h：某一温度下1m3（标况下）干气体中所吸收的水蒸气的质量 （g），单位为g/m3（标况）。
Vq
22.4 h 181000
0.00124h
H2Os
Vq 1 Vq
100
Lm—水分以质量计量的汽化热，kJ/kg； w—燃烧烟气中水蒸气的质量分数
对于气体燃料 Qgr Qnet Lv
LV—水分以体积计量的汽化热，kJ/m3； φ—燃烧烟气中水蒸气的体积分数
水分以质量计量的Lm与以体积计量的汽化热Lv之间关系为：
Lv Lm 18 / 22.4 0.80Lm
固体、液体燃料的高位与低位热值之间的关系：
水分（M） —固体燃料外在水分：机械地附着在燃料表面的水分，又称表面水分， 含量高低取决于环境空气的湿度和燃料贮存的外界条件； —固体燃料内在水分：指燃料达到风干状态而失去了外在水分后的剩 余水分，包括被燃料吸收且均匀分布于可燃质中的化学吸附水分和存 在于矿物质中的结晶水。 各种煤的水分含量差别很大； 水分是燃料中不可燃的有害成分，降低燃料中的可燃质含量； 使炉内燃烧温度降低，影响燃料的着火和燃尽； 加重锅炉尾部受热面的低温腐蚀和堵灰。
燃料的组成和特性
工业分析：可得出燃料中不可燃组分，即水分（M，各种水分总含量）和 灰分（A，无机矿物质）的含量，以及可燃组分，即挥发分（V）和固定 碳（FC）的含量。
M AV FC 100%
工业分析给出的结果并不是燃料的原始组成，而是在一定的分析条件下通 过加热将燃料中原有的极为复杂的组成加以分解和转化而得到的组成。
气体燃料特点及常用燃气成分和特性
气体燃料特点及常用燃气成分和特性气体燃料是一种常见的能源形式，它具有许多特点和优点，包括温度控制、容易燃烧、环保等。
本文将介绍气体燃料的特点及常用燃气成分和特性。
一、气体燃料的特点1. 温度控制方便气体燃料能够通过调节供气量来精确地控制燃烧温度，这使得气体燃料在烹饪和工业生产的许多应用中变得极为方便。
2. 燃烧效率高相对于传统的燃料形式（如煤炭和木材），气体燃料的燃烧效率非常高。
这是因为气体燃料可以与氧气快速反应，形成高温和高能量的火焰。
3. 燃烧后产生的废气少相对于其他燃料类型，例如煤和石油，气体燃料在燃烧过程中产生的废气要少很多。
这是因为气体燃料燃烧后只会产生少量的水和二氧化碳，从而减少了对环境的污染。
4. 燃料储藏方便气体燃料的储存非常方便，因为气体可以压缩，从而使大量的气体可以储存在相对较小的空间中。
这种储存方式非常适合于燃料供应不稳定的地区。
5. 操作非常安全相对于其他燃料，例如煤和石油，气体燃料是较为安全的。
这是因为，相对于固体和液体燃料，气体燃料不易泄漏、易于检测、容易燃烧和更容易控制。
二、常用燃气成分及特性1. 天然气天然气是最常用的气体燃料之一，它主要由甲烷（CH4）组成。
天然气在可再生资源中为污染最少、储存最安全、供应最充足、成本最低的一种能源。
2. 液化石油气液化石油气主要由丙烷（C3H8）和丁烷（C4H10）组成，它是一种通过在高压下液化的石油气体，可以通过管道输送或储存在罐中。
液化石油气比天然气更易于储存和使用，因为它可以在常温和常压下储存和运输。
3. 人造气人造气是指通过煤炭和生物质等物质的燃烧或部分燃烧生成的气体混合物。
它包括氢气、一氧化碳、二氧化碳等成分，主要用于发电、加热和燃料制备等领域。
总之，气体燃料是一种方便、高效、环保的能源形式。
天然气、液化石油气和人造气是常见的燃气成分，它们各自具有特定的特性和用途。
在今后的能源开发和使用中，气体燃料将持续发挥重要作用。
常用气体燃料
天然气:即气田气，是储集在地下岩石孔隙和裂缝中的气体。
主要成分为甲烷，有较高的热值，由于甲烷的含量高，影响了传播速度，是常用燃气中燃烧速度最低的几种之一。
主要成分: 甲烷(CH4)-约98%热值: 36533Kj/m3≈981Btu/ft3≈0.87万Kcal/m3油田气：与原油共存，或是石油开采过程中压力降低析出的气体，因此又称为油田伴生气，主要成分为甲烷，热值一般高于气田气，燃烧速度与气田气相差不多。
主要成分: 甲烷(CH4)-约80.1 CnHm热值: 36533Kj/m3≈1170Btu/ft3≈1万Kcal/m3煤田气：是在煤矿井的采煤过程中，从煤层或岩层内释放出的可燃气体，通常称为矿井瓦斯或矿井气。
甲烷含量50％左右，其余为氮气、氧气和二氧化碳，它的热值较低，燃烧速度也比气田气和油田气低。
主要成分: 甲烷(CH4)-约52.4 N2约36% O2约7% CO2约4.6%热值: 18768Kj/m3≈504Btu/ft3≈0.45万Kcal/m3发生炉煤气:以煤或焦炭为气化原料，空气或空气和水蒸气的混合气作为气化剂从下部送入并通过燃烧的煤层，气化剂在通过中部还原层内完成二氧化碳及水蒸气的还原反应，得到一氧化碳和氢气等可燃气体，即发生炉煤气。
它的可燃成分体积分数约为40％左右，其余成分为氮气和二氧化碳。
标态下低位热值仅为5000kJ/m3左右，达不到工业和民用煤气的规范要求，可作为工厂内部燃料或城市煤气中的掺混燃气主要成分: 空气煤气:CO N2 CO2混合煤气: CO H2 N2 CO2热值: 5000Kj/m3≈134Btu/ft3≈0.12万Kcal/m3水煤气:是以水蒸气为气化剂，与碳在高温下反应生成的可燃气体。
整个制气过程中需要与蒸气交替鼓入空气，使煤或焦炭燃烧以保持一定的气化分解反应温度。
主要可燃成分也是一氧化碳和氢气，体积分数大于80％，二氧化碳和氮气含量仅占10％左右，因而它的热值约为发生炉煤气的一倍，标态下低位热值为10400kJ/m3,由于含氢量大，水煤气的燃烧速度较高。
燃料及其燃烧特性
第三节 煤的成分的计算基准
为什么要明确分析数据的基准： C、H、O、N、S的绝对含量不变, W和A会随开采、运输、贮存、气候等变化而变化 各组成成分的质量百分数发生变化
四种分析基准
收 到 基 空 气 干 燥 基 干 燥 基 干 燥 无 灰 基
1、收到基（原应用基）：以进入锅炉房准备燃烧的燃料为 分析基准 收到基成分： Car H ar Oar N ar S ar Aar M ar 100% 用于燃烧、传热、通风、和热工实验的计算 2、空气干燥基（原分析基）：以实验室条件 t 20 1 C
结渣与玷污之间是相互影响的：当玷污层达到一定程度时，灰污层 外边面温度上升，并逐步转化为液体渣层。由于炉内受热面吸热量下降， 炉膛出口的烟气温度上升，使过热器和再热器玷污加重 1、煤灰结渣性的常规判别准则 一般将软化温度ST作为煤种结渣性判别指标 ST〉1390 ℃为轻微结渣煤 ST=1260~1390 ℃为中等结渣煤 ST〈1260 ℃为严重结渣煤 用煤灰成分比例也可以进行煤种结渣性的辅助判别 （1）碱酸比（B/A）
2.811 2 a 90365F , kg / cm y
对高钙型灰，当煤灰中Fe2O3〈（CaO+MgO+Na2O+K2O）时，
a 2.78102.541Na O , kg / cm2
2
第六节 煤的分类
一、我国煤的分类 以Vdaf为分类指标： 无烟煤
Vdaf 10%
烟煤
褐煤 无烟煤的分类：表2-4
10% Vdaf 37%
Vdaf 37%
烟煤的分类：表2-5
褐煤的分类：表2-6
二、发电厂用煤质量标准
当发电厂用煤标号为V4A1M1S2ST1时，表示中高挥发分烟煤， Vdaf=27%~40%，Qnet〉15.5MJ/kg，常灰分，Ad≤24%，常水分， Mf≤8%，中高硫份，St,d=1%~3%，ST>1350，为不易结渣煤 三、发电厂煤的分类及燃烧特性 1、无烟煤 （1）灰黑色、有金属光泽、坚硬、不易研磨 （2）煤化程度最高，Cdaf可达95~98%； Qnet,daf=20930~25120KJ/kg （3）着火相当困难.不易燃尽烧透，燃烧时无烟、很短的青蓝色火焰 焦渣呈粉末状、无粘结性 （4）不会自燃、储存稳定 （5）储存仅次于烟煤，生产于华北、西北、中南 2、贫煤 （1）煤化程度低于无烟煤 （2）Vdaf>10~20%，Q介于无烟煤和一般烟煤之间 （3）较烟煤难着火、燃烧；火焰短 ；焦结性差
LNG CNG LPG的组成成分、特性
LNG CNG LPG的组成成分、特性、物理参数1、LNG:（Liquefied Natural Gas），即液化天然气的英文缩写。
天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主要成分由甲烷(CH4)组成。
LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。
天然气液化后可以大大节约储运空间和成本，而且具有热值大、性能高等特点。
2、 CNG: 压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称CNG)是天然气加压并以气态储存在容器中。
主要成分由甲烷(CH4)组成。
CNG 可作为车辆燃料利用。
LNG可以用来制作CNG。
3、 LPG: 液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,简称LPG)经常容易与LNG混淆，其实它们有明显区别。
LPG的液化石油气是丙烷(C3H8)和丁烷(丁烷 C4H10)的混合物，通常伴有少量的丙烯（C3H6）和丁烯（C2H4），是从石油中提炼出来的。
LPG在适当的压力下以液态储存在储罐容器中，常被用作炊事燃料。
4、运输方式（1）管道天然气是通过管道输送的，管道在长距离输送过程中压力也是很高的，然后逐级降压到用户。
注：我市管道燃气设计压力：高压管道为4MPa；中压管道岛外0.4 MPa，岛内0.2MPa；低压管道民用户2000Pa，工业用户≦10000Pa。
（注：工程中1MPa=10公斤）（2）压缩天然气CNG是将天然气加压到20Mpa（工程中所说的200公斤）左右，为的是方便运输，用CNG槽车运往管道没有到达的地方使用，也可以作为轿车的燃料代替汽油。
注：CNG加气站包括母站、标准站和子站。
加气母站一般是从高压管道取气给CNG气瓶车加气，再通过CNG气瓶车输送给子站供气，同时具备直接给CNG汽车加气的能力；标准站一般是从城市中压管网取气，给CNG汽车加气；子站是以CNG气瓶车为气源，给CNG汽车加气。
标准站从中压管网取气，由于其流量比较大，对城市中压管网冲击较大，同时影响其他用户供气，在选择上需要综合考虑。
燃料及其燃烧特性
可能加剧尾部腐蚀、堵灰
二、工业分析成分：
1、水分 2、挥发分V 3、固定碳 4、灰分
挥发分：失去水分的干燥煤样在隔绝空气下加热至一定 温度（920°C）时 析出的气态物质为挥发物，挥发物的百分数含量即为挥发分
成分
各种碳氢化合物
可燃气体 H2 CO
H2S 少量不可燃气体
O2 CO2 N2
煤化程度↗, V ↘，挥发物开始析出的温度↗ V ↗， 着火迅速，燃烧稳定，易于完全燃烧 焦碳:：煤在隔绝空气加热时，水分蒸发，挥发物析出后的固体残余物
第二章 燃料及其燃烧特性
第一节 电站锅炉燃料 第二节 煤的元素分析和工业分析 第三节 煤的成分的计算基准 第四节 煤的发热量及相关概念 第五节 煤灰的结渣和积灰特性判别 第六节 煤的分类 第七节 煤的燃烧特性 第八节 燃油和燃气的特性
第一节 电站锅炉燃料
主要有：
固体燃料
电煤：褐煤、烟煤、无烟煤 垃圾
3、O和N ：不可燃成分 O（N）↗，发热量↘ 煤化程度↗，O↘，泥煤：O=35%可燃成分，无烟煤：O=1～2% N=0.3%～2.5% 可燃成分，N生成的NOx是有害物质
4、S: 可燃性. 发热量9050 KJ/kg
S SO2、SO3 与水蒸气混合 H2SO3、H2SO4，腐蚀尾部、污染大气
S 有机硫 无机硫 硫铁矿硫 硫酸盐硫
可避免水分在分析过程中变动
3、干燥基：以除去全部水分的干燥燃料作为分析基准 干燥基成分： Cd Hd Od Nd Sd Ad 100 % 干燥基成分不受水分变化的影响 对于煤：干燥基灰分可真实反映各灰量
4、干燥无灰基：以除去全部M和A的燃料作为分析基准 干燥无灰基成分： Cdaf H daf Odaf Ndaf Sdaf 100 %
燃料及燃烧
成分表示方法：供用成分、干燥成分、可燃成分、有机成分。
供用成分：实际组成，包括C、H、O、N、S和灰分（A）、水分（W）
C 用 H 用 O 用 N 用 S 用 A用 W 用 100%
干干 S 干 A干 100%
可燃成分：无水无灰为基准
干
干 H2 15.4%
干 CH 4 3.08%
C2 H 0.62%
干 4
CO
g
干 2
干 O 7.71% 2 0.21%
N
干 2
43.18%
干 H 2O
22.3 g / m 干气体。
3
2.液体和固体燃料的化学组成及各成分的换算 元素分析法：C、H、O、S、N和水分、灰分 ①碳（C）： C O2 CO2 33915( KJ / Kg )
分析成分是干成分，实际成分为湿成分；
干成分和湿成分之间的换算方法以CO为例：
湿 100 H O 2 CO湿 CO干 % 100
其余成分均照此类推。
式中H2O湿为湿气体燃料中水分的体积百分含量。 从饱和水蒸汽表中（见表2-2）：1立方米干气体所 干 能吸收的水蒸汽的质量（克），g H g/m3。 O
1.粘度
温度的升高而下降
表示方法：恩氏粘度（ 0 E ），用恩氏拉粘度计测得：
0
Et
t℃时200毫升油的流出时间 20℃时200毫升水的流出时间
2.发热量计算式
固、液体燃料发热量的计算公式：
Q低 339.1C 用 1256H 用 108.9(O用 S 用 ) 25.12(9H 用 W 用 )(KJ / Kg )
气体燃料发热量的计算公式：
Q低 127.7CO用 108H 2用 359.6CH 4湿 598.7C2 H 4湿 711.8Cm H n湿 231H 2 S 湿
2燃料概论
2.2 燃料的组成和特性
3）氧 氧是燃料中的不可燃元素； 常用的气体燃料和石油基液体燃料中一般均含有少量的氧； 煤中的氧则是以化合状态存在，在各种煤中的含量差别很大。 4）氮 氮是燃料中的惰性元素，一般情况下不参与燃烧过程； 燃料中的氮含量一般都不高。 5）硫 各种燃料中均含有一定量的硫； 液体燃料中的硫小部分为无机硫，大部分为硫与其它元素
低位热值之间的关系为： Qgr = Qnet＋25 (9H＋M) （2-18） H，M——燃料中氢和水分的质量百分数 ，%。
对于干燥基和干燥无灰基，由于不存在水分，又： Qgr,d = Qnet,d＋225Hd （2-19） Qgr,daf = Qnet,daf＋225Hdaf （2-20）
位热值换算成高位热值。
2.2 燃料的组成和特性
2）不同基准热值间的换算
一般燃料的热值
2.3 固体燃料
2.2 燃料的组成和特性
燃烧计算中以燃料收到基低位发热量（低热值）为基准。 对固体或液体燃料，水分以质量分数计：
Qgr Qnet Lm w
对气体燃料，水分以体积分数计： Q Q L
gr net v
（2-15）
（2-16）
水分以质量计量的汽化（潜）热Lm与以体积计量的汽化
（C、H、O等）结合成的复杂化合物； 气体中的硫主要以H2S的形式存在，且含量低，一般在0.5％ 以下； 煤中的硫一般以三种形式存在：有机硫、黄铁矿硫和硫酸盐 硫。
2.2 燃料的组成和特性
6）水分 液体燃料的水分含量较低； 气体燃料在输送、储存过程中有时也混有少量水分；
固体燃料中的水分包括内在水分和外在水分两部分。 水分是燃料中不可燃的有害组分，它的存在降低了燃料中可 燃质的含量。
固液气燃料的异同点
液体燃料主要为石油（或称原油）及其制品，锅炉燃用的主要是重油，轻柴油则作为锅炉点火时的用油，重柴油也只在个别电厂作为锅炉低负荷助燃燃料。
从原理上，石油的炼制方法主要分两类：一类是利用石油中各种成分的物理特性不同，主要是沸点不同，用蒸馏的方法加以分离；另一类是用各种方法将烃的分子进行改造。蒸馏的方法又有两种，一种是常压蒸馏，另一种是减压蒸馏。而分子改造的方法又包括裂化、重整等。
按前苏联及国际分类法规定，褐煤与烟煤的分界线是：＜23849kJ/kg的煤属于褐煤，＞23849kJ/kg的煤则属于烟煤。
褐煤燃烧中最困难的问题是防止由于灰熔融温度低(一般ST小于1200℃)而造成的燃烧结渣问题。
我国褐煤主要分布于内蒙、东北、云南、山东、广西等地。
优缺点：
固体燃料的优点是便于储存,便于运输。缺点是燃烧产生的污染性气体较多,因为固体中会含较多污染的元素,如S元素等。
固体燃料是一种新型燃料，它用一根火柴便可点燃，能加热食品，引燃蜂窝煤，携带方便，很受人们欢迎。随着旅游业的日益发展，人们生活水平的不断提高，固体燃料无疑会有很大的市场。
固体烯料，国内主要以煤为主。下面介绍-煤的特性
采用煤的煤化程度参数来区分无烟煤、烟煤和褐煤，贫煤属于烟煤的一种。无烟煤煤化程度的参数采用干燥无灰基挥发份Vdaf和干燥无灰基氢Hdaf作为指标，以此来区分无烟煤的小类。烟煤采用两个参数来确定类别，一个是烟煤煤化程度的参数，另一个是表征烟煤粘结性的参数。烟煤煤化程度的参数采用干燥无灰基挥发份Vdaf作为指标；烟煤粘结性的参数是根据粘结性的大小不同选用粘结指数、胶质层最大厚度作为指标，以此来区分烟煤中的类别。褐煤煤化程度的参数采用透光率作为指标，用以区分褐煤和烟煤，以及褐煤中划分小类，并采用恒湿无灰基高位发热量为辅来区分烟煤和褐煤。
气体燃料特点及常用燃气成分和特性
气体燃料的特性和普通气体的成分和特性一、气体燃料的特性1．具有基本无污染燃烧的综合特性气体燃料是一种比较清洁的燃料。
它的灰分、含硫量和含氮量较煤和油燃料要低得多。
燃气中粉尘含量极少。
近年来。
由于气体燃料脱硫技术的进步，在燃烧时几乎可以忽略SOx的发生。
气体燃料中所含的氮，与其他燃料相比，燃烧时转化成NOx少，并且对于高温生成的NOx量的抑制，也比其他燃料容易实现。
因此，对于保护环境提供了有利条件。
同时，气体燃料由于采用管道输送，没有灰渣，基本消除了在运输、贮存过程中发生的有害气体、粉尘和噪声干扰。
燃烧烟气也可以直接加热热水或干燥材料。
在有些情况下，利用降低烟气温度，使烟气中大量蒸汽析出，回收凝结水，甚至比其他方法制取软水更为合算。
2. 易于燃烧调节燃烧气体燃料时，只要喷嘴选择合适，便可以在较宽范围内进行燃烧调节，而且还可以实现燃烧的微调，使其处于最佳状态。
燃气燃料不仅能适应低过氧化物燃烧，而且具有能够迅速适应负荷变动的特性，从而为降低燃料消耗、增大燃烧效率提供了有利条件。
3. 良好的可操作性与油燃料相比，气体燃料输送消除了一系列粘度降低、保温、加热预处理等装置，在用户处也不需要贮存措施。
因此，燃气系统简单，操作管理方便，容易实现自动化。
另外，燃气几乎没有灰分，允许大幅度提高烟气流速，受热面的积灰和污染远比燃煤、燃油时轻微，不需要吹灰设备。
在其他条件相似的情况下，燃气锅炉的炉膛热强度高于燃煤、燃油锅炉。
因此，燃气锅炉的体积小，金属、耐火、保温等材料以及建设投资大大降低。
4．易于调节热值特别是在燃烧液化石油气燃料时，在避开爆炸范围的部分加入空气，可以按需要任意调整发热量。
因此，在液化石油气储存和分配站，通常安装鼓风机或使用压缩空气稀释燃料气。
气体燃料的主要缺点是它与空气按一定比例混合形成爆炸性气体，而且气体燃料大多数成分对人和动物是窒息性的或有毒的，对使用安全技术提出了较高的要求。
二、常见气体的组成和特性为了便于了解我国燃气的特性，表1-2列出了几种常用燃气的成分与特性数据，这些燃气具有一定的代表性，可供参考。
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爆炸极限（%）
名称
爆炸极限（%）
下限
上限
下限
上限
甲烷
5.0
15.0
戊烯
1.4
8.7
乙烷
2.9
13.0
苯
1.2
8.0
乙烯
2.7
34.0
氢气
4.0
75.9
乙炔
2.5
80.0
一氧化碳
12.5
74.2
丙烷
2.1
9.5
汽油
1.4
8.0
丙烯
2.0
11.7
煤油
1.4
7.5
正丁烷
1.5
8.5
重油
1.2
6.0
丁烯
工具
与
媒体
计算机、打印机、录像、课件、图纸、笔、橡皮、专业相关资料等。
授课教案
一、气体燃料的基本概念
1.气体燃料：指在常温、常压下保持气态的燃料，简称燃气。
2.燃气的特点：易点火、易燃烧、易操作、易实现自动调节，而且燃烧产物中无废渣和废液，烟气中SOx和NOx的含量少。燃气是最理想的洁净燃料。
二、燃气的组成
2.人工燃气
以煤或石油为原料，经过各种热加工过程制得的可燃气体，称为人工燃气，分为：干馏煤气、气化煤气、油制燃气、高炉煤气。具体发热量见下表。
类型
低位发热量Qnet（MJ/m3）
干馏煤气
15~17
气化煤气
5~15
油制燃气
热裂解法
35
催化裂解法
17
部分氧化法
10
加氢裂解法
25~33.5
高炉煤气
3.8~4.2
1.可燃组分
一氧化碳(CO)、氢气(H2)和碳氢化合物(CmHn)等。
2.不可燃组分
氮气(N2)、氧气(O2)和二氧化碳(CO2)等。
3.有害杂质
1)焦油与灰尘的危害：堵塞通道、附件及燃烧器喷嘴，影响锅炉正常燃烧。
2)萘的危害：当燃气中含萘量大于燃气温度相应的饱和含萘量时，过饱和部分的气态萘以结晶状态析出，沉积于管内而使管道流通断面减小，堵塞甚至堵死管道，造成供气中断。
3)硫化氢的危害：可燃的有害杂质，腐蚀储罐、管道、设备和燃烧器，硫化氢燃烧产生的SO2和SO3，不仅腐蚀锅炉金属受热面，而且还污染大气环境。
4)一氧化碳的危害：无色、无臭、无味、有剧毒的气体。规定燃气中一氧化碳的体积分数应小于10%。
5)氨的危害：氨对燃气管道、设备及燃烧器起腐蚀作用。燃烧时产生NO、NO2等有害气体，影响人体健康，并污染大气环境。
低位发热量Qnet≈22MJ/m3
6)水分的危害：水和水蒸汽能与液态和气态碳氢化合物作用，生成固态结晶水化物，堵塞管道、阀门、仪表（流量计、压力表、液位计等）和设备（调压器、过滤器等），影响正常供气；水蒸气还能加剧O2、H2S、SO2对管道、阀门、燃烧器及锅炉金属受热面的腐蚀作用。
7)残液的危害：液化石油气中C5及C5以上的碳氢化合物组分的沸点高，在常温、常压下不能气化，而留存在钢瓶、储罐等压力容器内，称为残液。它增加了用户更换气瓶的次数，而且增加了交通运输量。
3)凝析气田气：是一种深层的天然气，它除了含有大量的甲烷外，戊烷与戊烷以上的烃类含量较高，还含有汽油和煤油组分，低位发热量Qnet≈48 MJ/m3。
4)矿井气（煤层气）：矿井气也称为矿井瓦斯，是成煤过程中的伴生气，主要组分甲烷。甲烷的体积分数约等于30%~55%，低位发热量Qnet≈12~20 MJ/m3。
4.燃气的相对密度：燃气的平均密度与相同状态下空气的平均密度之比值称为燃气的相对密度。（标准状态下空气的平均密度为1.293kg/m3）
5.粘度：气体燃料的粘度用动力粘度、运动粘度和条件粘度表示。
随着压力↑，燃气的粘度↑，这一特性与燃料油相同。
随温度↑，燃气的粘度↑，而燃料油的粘度随温度↑而↓。
6.临界参数：当温度不超过某一数值，对气体进行加压可以使气体液化，而在该温度以上，无论施加多大压力都不能使之液化，这个温度就称为该气体的临界温度；在临界温度下，使气体液化所需的压力称为临界压力；此时的比体积称为临界比体积。上述参数统称为临界参数，分别用符号Tc、Pc、Vc表示，其单位分别为K、MPa、m3/kg。
7.燃气的体积热容
1)体积定压热容：保持燃气压力不变时，1m3燃气温度升高(或降低)1K所吸收(或放出)的热量称为气体的比定压热容。用符号Cp表示，单位为kJ/(m3•K)。
2)体积定容热容：保持燃气容积不变时，1m3燃气温度升高(或降低)1K所吸收(或放出)的热量称为气体的比定容热容，用符号Cv表示，单位为kJ/(m3•K)。
8.着火温度：燃气开始燃烧时的温度称为着火温度。单一气体在纯氧中的着火温度比在空气中的数值低50~100℃。
气体名称
氢
一氧化碳
甲烷
乙炔
乙烯
乙烷
丙烯
着火温度T/K
673
878
813
612
698
788
733
气体名称
丙烷
丁烯
正丁烷
戊烯
戊烷
苯
硫化氢
着火温度T/K
723
658
638
563
533
833
543
9.爆炸极限：当可燃气体或油气与空气混合物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。例如一氧化碳与空气混合的爆炸极限为12.5%～74%。可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分别称为爆炸下限和爆炸上限，这两者有时亦称为着火下限和着火上限。在低于爆炸下限时不爆炸也不着火；在高于爆炸上限时不会爆炸，但能燃烧。这是由于前者的可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用，阻止了火焰的蔓延；而后者则是空气不足，导致火焰不能蔓延的缘故。当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度时，具有最大的爆炸威力(即根据完全燃烧反应方程式计算的浓度比例)。常见物质的爆炸极限见下表。
《锅炉与锅炉房设备施工》教案
模块一：锅炉房设备的基本知识
单元三：锅炉燃料
1.3.3气体燃料的组成及特性
学院内蒙古建筑职业技术学院
院（部）机电与暖通工程学院
教师王思文
气体燃料的组成及特性
教
学
目
的
通过课程教学，挖掘学生潜在创造力，激发学生的工程设计能力。以工作任务形式组织学生进行项目训练，培养学生团队意识，组织协调能力、创新思维能力，沟通交流能力，自我学习能力、分析问题和解决问题的能力。通过学习，学生能够掌握锅炉与锅炉房的基本知识，为今后继续学习锅炉打下结实的基础。
任务
与
案例
任务：根据教学内容，掌握燃气的组成成分及基本特性。
案例：1.利用教材的内容进行理论学习。
重点难点及
解决方法
重点：1.燃气的组成成分及基本特性。
难点：无
参考
资料
《锅炉与锅炉房设备》夏喜英主编哈尔滨工业大学出版社
《锅炉及锅炉房设备》杜渐主编中国电力出版社
《工业锅炉设备》丁崇功主编机械工业出版社
三、燃气的基本特性
1.气体燃料的体积分数：在相同温度和压力条件下，燃气中各单一组分的体积和燃气总体积的比值称为体积分数。（示例氢气）
2.燃气的平均密度：单位体积的燃气所具有的质量称为燃气的平均密度，用符号ρ表示，单位为kg/m3。
3.燃气的比体积：单位质量的燃气所占有的体积称为燃气的比体积，用符号ν表示，单位为m3/kg或Nm3/kg7
11.3
戊烷
1.4
8.3
10.燃气的发热量
1)燃气的发热量是指标准状态下单位体积燃气完全燃烧时所放出的全部热量，用符号Q表示，单位为kJ/m3或kJ/kg。
2)分为：高位发热量、低位发热量。
3)燃气发热量的确定：实验方法测定或根据燃气的组分用公式进行计算。
11.华白数（W、kJ/m3）：华白指数是衡量燃气热流量大小的特性指数，也是不同类型燃料互换性的一个重要指标。燃烧器喷嘴前压力不变时，燃具热负荷Q与燃气热值H成正比，与燃气相对密度的平方根成反比，而燃气的高热值(kJ/m3)与燃气相对密度（S）的平方根之比称为华白数。
3.液化石油气：以凝析气田气、石油伴生气和炼厂气（石油炼制时的副产品）为原料气，经加工而制得的可燃物，称为液化石油气。
气态液化石油气的低位发热量Qnet≈92MJ/m3
液态液化石油气的低位发热量Qnet≈46MJ/kg
4.生物气（沼气）
各种有机物在隔绝空气的条件下发酵，并在微生物作用下形成的可燃气体。
四、燃气的分类
1.天然气
1)气田气（纯天然气）：从气井直接开采出来的可燃气体，其主要组分CH4的体积分数大于90%，低位发热量Qnet≈36MJ/m3。
2)油田伴生气：指与石油共生的天然气，包括气顶气和溶解气两种。油田伴生气的主要组分CH4的体积分数≥80%，乙烷及其以上烃类含量一般较高，低位发热量Qnet≈48 MJ/m3。
教学
目标
能力（技能）目标
知识目标
素质目标
1．具有分析气体燃料基本特性的能力。
1．掌握燃气的组成成分。
2．掌握燃气的基本特性（体积分数；平均密度；比体积；相对密度；粘度；临界参数；体积热容；着火温度；爆炸极限；发热量；华白数）
1．挖掘学生潜在创造力，激发学生的自主学习积极性；
2．培养学生的与人交流、与人合作的能力，培养学生解决问题、自我学习能力。