3 燃料与燃烧

A Min Mf 总量 5 1 3 100（kg）
51
97 （kg）
5
96 （kg）
91 （kg）
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其成分百分比为
C H O N S A Min Mf
80 5
5 0.5 0.5 5
1
3
82.5 5.15 5.15 0.52 0.52 5.15 1.03
83.3 5.21 5.21 0.52 0.52 5.21
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 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。
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2、其它热工性质
液体燃料：通常指石油及石油加工产品 （1）重油： （2）组成：可燃成分C+H>95% ，水分<2% ,灰分≯0.3% 。
高位热值Qgr：产物中的水以液态形式存在。 低位热值Qnet：产物中的水以汽态形式存在。
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1、基本热工性质——发热量（热值）
（3）发热量确定方法： 实验测定: 如氧弹式量热计测定固体或液体热值 ，
用气体量热计测定气体的热值 近似计算: 根据元素分析或工业分析数据，选用
能源折标准煤系数＝某种能源实际热值/标准煤热值
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2、其它热工性质
（1）挥发分V 称 取 一 定量的空气干燥煤样，放在带盖的瓷坩埚中 ，在(900士10)℃ 下，隔绝空气加热 7min。以减少的质 量占煤样质量的百分数，减去该煤样的水分含量作为 煤样的挥发分。 挥发分对燃烧过程的影响：
挥发分高，火焰长、着火温度低、易着火。
以干燥无灰基的挥发分将煤分为： 烟煤：10~46%；无烟煤：≤10%；褐煤：≥46% 返回
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2、其它热工性质
（2）灰分 称 取 一 定量的空气干燥煤样，放人马弗炉中，以一定的速 度加热到(815士10)℃，灰化并灼烧到质量恒定。以残留物的 质量占煤样质量的百分数作为煤样的灰分，用“A”表示
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2、其它热工性质
（5）可燃硫 煤中的硫分： 可燃硫： 不可燃硫 ： SO2 和SO3排放到大气中，造成了大气环境的污染 过量硫、氯的存在，易在预热器中形成结皮现象。
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2、其它热工性质
（6）固定碳：用“Fc”表示 实际上是煤中的有机质在一定加热制度下产生
3.1.4 如何选用燃料？（了解）
（1）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。如：垃圾焚烧、代用燃料等
（2）满足工艺要求: （3）来源充足，保证供应，能满足生产需要，综 合成本低 。
水泥窑：烟煤、无烟煤 玻璃窑：煤气、重油、天然气 陶瓷窑：依据装坯方式选用各种燃料
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100 21
Car 12
H ar 4
Sar 32
Oar 32
22.4 21
(Nm3 / kg)
❖实际空气量
❖ 例题3-1
Va Va0 (Nm3 / kg)
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分析计算法（掌握）
例3-1:已知煤的组成（%）如下：
Car Har Oar Nar Sar Aar Mar
S O2 SO2
（1）理论空气量Va0、理论氧气量VO20
Va0
V0 O2
100 21
(Car 12
Har 4
Sar 32
Oar ) 100 22.4 32 21 100
理论空气量Va0
Car 12
H ar 4
Sar 32
Oar 32
22.4 21
(48 5 0.3 16 )100 22.4 5.08(Nm3 / kg) 12 4 32 32 21 100
3.2 燃烧计算
3.2.1 燃料燃烧的基本概念（掌握） 3.2.2 燃烧所需空气量的计算（掌握） 3.2.3 烟气量及烟气组成（掌握） 3.2.4 燃烧温度计算（了解）
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3.2.1 燃料燃烧的基本概念（掌握）
完全燃烧：
不完全燃烧：
（1）化学不完全燃烧：产物中含有CO等 （2）机械不完全燃烧：灰渣中含有C等。
87.91 5.49 5.49 0.55 0.55 100Car=Cad（100-Mar,f） 100Car=Cdaf（100-Mar-Aar） 其转化关系见表5-2（改错）
总量
100% 100% 100% 100%
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3.1.4 燃料有哪些热工性质？（掌握）
1、基本热工性质——发热量（简称:热值） 2、其它热工性质
48 5 16 1.4 0.3 11.3 18
求（1）理论空气量Va0？ （2）若为煤粉燃烧，空气过剩系数为1.2，则实
际空气量Va为多少？ （3）理论烟气量V0？
（4）实际烟气量V？
（5）烟气组成 ？
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解：基准1kg收到基煤
C O2 CO2
H2
1 2
O2
H 2O
3.1.1 燃料是如何分类的？（掌握） 3.1.2 燃料的组成有哪两种表示方法？其基准 内容 有哪些？各种基准之间如何换算？（掌握） 3.1.3 燃料有哪些热工性质？（掌握） 3.1.4 如何选择燃料？（了解）
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3.1.燃料的种类和组成
3.1.1 燃料是如何分类的？（掌握） 气体燃料：天然气、煤气、液化气等 液体燃料：汽油、煤油、柴油、重油 固体燃料：煤、柴禾等
Sar 22.4 32 100
0.3 22.4 0.0021 32 100
Nm3 / kg
V0 N2
N ar 28
22.4 100
Va0
79 100
1.4 22.4 5.07 79 4.02Nm3 / kg
28 100
100
V0
V0 CO2
V0 H 2O
V0 SO2
V
ຫໍສະໝຸດ Baidu
0 N2
Car 12
结论: 各组成的数值随着“基准” 的不同而不同.
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3.1.2 表示燃料的组成有哪两种方法？其基准 有哪些？各种基准之间如何换算？（掌握） 4、各种基准之间如何换算？（掌握）
不同基准间的换算方法： 依据：质量守恒，即不同基准间所共有成
分的质量不变 例题：
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根据化学反应计算空气量、烟气量、烟气组成 根据热平衡原理计算火焰温度 计算方法：分析计算法、近似计算法、操作计算法
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3.2.2.1 设计计算
分析计算法：已知燃料的种类和元素分析成分，通过化学 反应，根据质量守衡进行定量计算。 假定：
–气体的体积均以标准状态计算； –气体均为理想气体； –计算的基准温度为0℃； –计算时固体、液体燃料用收到基（ar），气体燃料用湿基 – 均在完全燃烧条件下计算空气量 ； – 空气由氧气和氮气组成，其体积百分比为21:79。
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燃料燃烧所需空气量的计算（掌握）
(1) 固液体燃料
已知：燃料元素组成为Car、Har、Oar、Nar、Sar、Aar、Mar
求：
❖ 理论需氧量
V0 O2
Car 12
H ar 4
Sar 32
Oar 32
22.4 100
(Nm3 / kg)
❖理论空气量
Va0
V0 O2
例题：
一份煤收到基总量100kg，其各成分的质量为
C H O N S A Min Mf 总量
80 5 5 0.5 0.5 5 1 3 100（kg）
求：收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基的组成？
解：
CH
80 5 80 5 80 5 80 5
ON S 5 0.5 0.5 5 0.5 0.5 5 0.5 0.5 5 0.5 0.5
（2）实际空气量的计算（掌握）
Va Va0 1.2 5.08 6.09(Nm3 Kg)
例题
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（3）理论烟气量V0的计算（掌握）
理论烟气由以下两部分组成:
一是燃烧生成的CO2、H2O、SO2、N2
C O2 CO2
S O2 SO2
H2
1 2
O2
H 2O
二是由空气带入的N2；
固体燃料：挥发分、灰分、结渣性能、含水量、可 燃硫量、固定碳 液体燃料：粘度、闪点、燃点、着火点、凝固、水 分、可燃硫含量、机械杂质 气体燃料：分子量和密度、平均比热。
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1、基本热工性质——发热量（热值）
（1）概念： 单位燃料完全燃烧，当然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。 kJ／kg（kJ/Nm3） 。 （2）发热量有两种表示法：
无过剩氧气。
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（3）理论烟气量V0：
V0 CO2
Car 12
22.4 100
48 22.4 0.896Nm3 / kg 12 100
V0 H2O
( H ar 2
M ar 18
)
22.4 100
(5 2
18) 22.4 18 100
0.784Nm3
/ kg
V0 SO2
危害：热耗增加，燃料消耗量增大。
空气过剩系数
实际空气量 理论空气量
Va Va0
理论空气量Va0—指纯粹从化学反应的角度出发，使燃料
中的可燃成分完全燃烧所需的空气量。
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3.2.2 燃烧所需空气量的计算（掌握）
计算目的、内容 为设计或操作窑炉系统提供必须的数据：空气量、烟气量、 烟气组成、烟气密度、火焰温度 计算条件： 燃料组成、燃烧方法、燃料热值、燃料和空气初始温度 计算原理 ： 原理：
（4）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。
（5）凝固点
当油类完全失去流动性时的最高温度叫凝固点。
（6）水分
（7）机械杂质
指重油在储存和加热过程中，生成的重质粘稠物质和难溶解性 物质。
易堵塞燃烧器、燃烧速度变慢。
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（3）重油的粘度：通常用恩式粘度0E表示:
0 Et
t 0c时由粘度计小孔中流出200ml油所需时间（s） 200 c时由粘度计小孔中流出200ml蒸馏水所需时间（s）
是液体燃料工作性能的评判指标之一。 重油粘度越大，油的雾化不好，点火困难，燃烧不好
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2、其它热工性质
H ar 2
M ar 18
Sar 32
N ar 28
22.4 100
Va0
79 100
Nm3
/ kg
例题
P241式（5-6）~（5-10）计算。 在查找K值之前，应把空气干燥基的挥发份换算
成干燥无灰基挥发份（表5-3改错）
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1、基本热工性质——发热量（热值）
（4）标准燃料的概念： 以低位发热量定义
标准煤：7000kcal/kg（或29.2MJ/Kg） 标准油：10000kcal/kg（或41.82MJ） 标准气：10000kcal/Nm3
第三章 燃料及其燃烧
3.1 燃料的种类和组成 3.2 燃料燃烧计算 3.3 燃料燃烧理论
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熟悉燃料的基本概 念和基本性质
掌握燃料发热量、标 准燃料、燃烧温度。
重点内容
精通燃烧计算
熟悉燃烧过程的基 本概念及基本规律
难点：燃料燃烧机理
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3.1.燃料的种类和组成
灰分含量越高，煤的发热量越少，煤的燃烧速度越慢。
灰分的组成
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2、其它热工性质
（3）结渣性 ：与煤中的灰分有关： 一般：灰分越多，熔点越低，越易结渣，操作困难 机械不完全燃烧量多。
（4）水分：指煤的内在水分或固有水分，不包括结 晶水分。
水分高，燃烧速度慢，火焰长，热耗高。
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3.1.2 燃料的组成有哪两种表示方法？其基准 有哪些？各种基准之间如何换算？（掌握）
1、燃料的组成的表示方法
固体和液体燃料（掌握）
（1）通常采用质量百分比表示其组成；
（2）基本单元成分采用两种方法表示：
A. 工业分析法：V+FC+A+M=100%
B. 元素分析组成：C+H+O+N+S+A+M=100%
气体燃料
（1）通常采用体积百分比表示其组成；
（2）表示方法：干基和湿基。
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3.1.2 表示燃料的组成有哪两种方法？其基准 有哪些？各种基准之间如何换算？（掌握）
3、固、液体燃料有哪些基准表示其组成？（掌握） 收到基“ar”：水分=内在水分+外在水分 空气干燥基“ad” ： 干燥基“d” ： 干燥无灰基“daf”：