无机材料热工基础-第三章燃料及其燃烧

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①固体和液体燃料的组成与换算
元素分析法——用元素表示燃料组成的分析
方法。C、H、O、N、S、A（灰分）、M
（水分） 碳以有机化合物形式存在
受热分解后燃烧
C O 2 C2 O 4.0 8 k8 /J mol
C
煤中含量：53～99％ 重油中含量：86%
固、液燃料的主要热能来源
H
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2021/3/密18 度略为减小。
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闪点、燃点、着火点
闪点：当有火源接近时，出现蓝色闪光，此 时的油温；
燃点：用火源接近油表面里蓝光闪现后能持 续燃烧（不少于5秒）；
着火点：再继续提高油温，则油表面的蒸气 即使无火源接近也会自发燃烧起来，发生 自燃，此时的油温。
燃油的闪点与组成有关：油的密度越小，闪 点越低。
灰分：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、 Na2O、SO3
元素分析中的O、N、S、M、A 均为燃料的有害成分
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固体和液体燃料各化学组成的质量百分含量 用以下三种基准表示：
收到基：实际使百度文库的燃料的组成，用下角标 “ar”表示：
Car %+Har %+Oar %+Nar %+Sar %+Aar %+Mar %=100％
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①固体燃料
固体燃料
木柴
煤√
可燃页岩
泥褐 烟 无
煤煤 煤 烟
煤
洁净煤技术：“以煤代油”“以煤造油”
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褐煤
性质：刚开采出的褐煤的水分约为20％～40 ％，风干后为12～30％，Ad=0.5％～50％， 发热量约为1300～17000 kJ/kg。
用途：制造煤气
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电能
热能
以电为热源
热利用率高，利于提高产品质量，操作 条件好，但资源有限，成本高。
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3.1 燃料的种类和特性
3.1.1 燃料的种类 燃料：凡在物理、化学反应中能放出大量热
量并能够有效地利用于工业和其它方面的 物质。 燃料分类： ①固体燃料 ②液体燃料 ③气体燃料
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用途：适用于水泥立窑作燃料。
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②液体燃料
减压渣油
石油 汽油 煤油 柴油
常压渣油
裂化汽油 裂化煤气 裂化渣油
重油
重油的使用性质：
黏度：影响重油的装卸、存贮、过滤、输送及雾化。
闪点、燃点、着火点：关系到用油的安全技术及燃 烧条件。
凝固点：当油类完全失去流动性时的最高温度。
密度：重油的密度与温度有关，常随温度的增加而
干燥基：除去水分以外的燃料质量分数，角 标“ad”表示 。
Cad %+Had %+Oad %+Nad %+Sad %+Aad %=100％
干燥无灰基：无水无灰煤的组成，用下角标 “daf”表示。
Cdaf %+Hdaf %+Odaf %+Ndaf %+Sdaf %=100％
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燃料组成的换算系数
20XX年复习资料
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专 业： 班 级： 科目老师： 日 期：
第三章 燃料及其燃烧
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吴鹏 龙岩学院
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目录
3.1 燃料的种类和特性 3.2 燃烧计算 3.3 燃料燃烧过程的基本原理 3.4 燃烧方法与燃烧装置
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引言
热量
化学能 热能 由燃料燃烧产生 资源丰富，价格低廉
焦炉煤气
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气化过程
将煤或焦炭等固体
燃料，通过高温在 气化剂的作用下， 得到气体燃料的热 化学过程，称为固 体燃料的气化。
干燥带 干馏带 还原层
氧化层 灰层
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气化剂 （空气+水蒸气）
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3.1.2 燃料的组成与换算
①固体和液体燃料的组成与换算 ②气体燃料的组成与换算
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100 C d (100 A d ) C daf
Cd
100 100
Ad
C daf
100 8 .2 80 .2 10
73 .6 (%)
M
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水不能燃烧，且升温吸热， 降低燃料的品质。
少量水对燃料着火、燃烧、
传热等方面有益。
煤：4～35% 重油：1～4%
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灰分是指燃料中 不能燃烧的矿物杂质
固体燃料：一般>20％， 液体燃料：一般<0.3％
A
灰分↑，可燃成分↓，燃料发热量↓
灰分↑，燃烧速度及燃烧温度↓ 灰分↑，高温下形成液相，在窑炉内结皮、结渣, 灰分造成制品污染，影响制品成分及质量
所换算的“基”
已知“基” 收到基 干燥基
收到基 干燥基
干燥 无灰基
1
100 Mar 100
100(MarAar) 100
100 100 Mar
1
100 Ad 100
干燥 无灰基
100 100(Mar Aar)
100 100 Ad
1
2021/3/18 例：已知Cad、Mar、Mad，求Car
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水煤浆
水 煤 浆 由 70% 左 右 的 煤 ， 29% 的 水 及 少 量 化学添加剂制成，是一种浆体燃料，可以 像油一样泵送、雾化、贮存和稳定燃烧的 煤基液态燃料。
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③气体燃料
天然气√
气
石油气√
体
水煤气
燃 高炉煤气
料
人造煤气
城市煤气
发生炉煤气√
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烟煤
性质：挥发物10％～45％，固定碳35％～75 ％，灰分7％～30％； 水分3％～18％；发 热量21000～29000 kＪ/kg；着火温度400～ 500℃ 。
用途：适合于水泥回转窑作燃料。
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无烟煤
性质：含固定碳高，可达90％以上；挥发分 少，一般小于10％；水分和灰分一般也较 低 ； 发 热 量 一 般 为 25000 ～ 29000kJ/kg ； 着火温度较高（一般为650～700℃）。
例
已知煤的干燥无灰基组成（％）为： Cdaf Hdaf Odaf Ndaf Sdaf 80.2 6.1 11.6 1.4 0.7
收到基时水分Mar=3.5％，干燥基时灰分Ad=8.2％ 求：收到基时Car的百分含量。
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解
先由Cdaf换算成Cd（%），再由Cd换算成Car（%）
自由氢（净氢）：与碳和硫的化 合物—可燃并放出大量的热量
化合氢：与氧相结合成水，不能 燃烧
固体燃料： 4～ 5%
液体燃料：
14%
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O、 N
氧和氮不能燃烧 降低了燃料的燃烧能力
固液体燃料中 含1～3％或更少
金属硫化物—可燃
燃烧产物对
有机硫化物—可燃
设备及环境有害
无机硫酸盐—不可燃
S
固体燃料：<2%，液体燃料：0.1～3.5%。