燃烧学第二章燃料
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同期苏联为1045吨，美国为1846吨
– 设备效率低，燃烧效率太低
燃烧效率 中国
发达国家
火电厂 28-36 35-46
工业锅炉 60-70 80-85
工业炉窑 23-30 50-60
民用炉灶 15-20 50-60
四、源自文库国能源政策
? 1979年，国家提出能源政策
– 开发与节约并重，近期把节约放在优先地位。
– 我国煤的含硫量很低，一般1~2%，但南方某些煤的含硫 量较高，可达3~5%，个别达10%，
– 高硫煤：含硫量大于2%的煤质
S ? O2 ? SO2 ? 9100kJ / kg
一、燃料的元素分析
? 氧（Oxygen）
– 氧是不可燃元素，在燃料中已和碳、氢化合，使 其可燃成分相对减少
– 固体燃料的含氧量随碳化程度的加深会较少，无 烟煤含氧量 1%~2%，其他煤的碳氧量 10%左右
三、我国燃料情况
? 能源消费以煤为主
– 能源构成的百分比
煤 石油 天然气 水力 核能
中国 74
19
2
4
1
世界 30
44
18
6
2
三、我国燃料情况
? 燃料供给相对不足
– 人均消费能源低
? 2019年，中国发电业装机容量 2亿千瓦，发电量 1万
亿千瓦时，居世界第 4位，但人均发电量仅为世界的 1/3
? 1989年，世界人均煤炭储量 312.7吨，中国234.4吨，
– 是燃料的主要可燃元素，占燃料质量份额的15~90%，煤 占50~90%
– 煤的地质年代越久远，碳化程度越深，含碳越多，无烟 煤占90%
C ? O 2 ? CO 2 ? 32866 kJ / kg C ? 1 2 O 2 ? CO ? 9270 kJ / kg
纯碳的着火和燃烧很困难，煤的含炭量越多，着火与燃烧 越困难，但发热量大
温高压的条件下，由细菌作用形成的固、液、气态 的碳氢化合物
二、燃料分类
? 天然燃料
– 例如：天然气，石油和煤炭
? 人工燃料
– 煤气、沼气和人造酒精等
三、我国燃料情况
? 储量丰富
– 煤已探明储量：7800亿吨，居世界第三位
– 石油：
116亿吨，居世界第八位
– 天然气：
居世界第十六位
– 经济可采储量
– 不可燃，属于矿物杂质，主要由 SiO2、Al2O3、 CaO、MgO、Fe2O3等氧化物和碱、盐等构成
– 燃料中灰分含量相差很大，油中几乎无灰，煤 中灰分通常 10%~30% ，多者可达50%
– 按灰分的来源可分为
? 内部灰分：生成煤时混入，混合均匀 ? 外部灰分：开采、运输时混入，分布不均匀
一、燃料的元素分析
? 至今未变
2.2燃料的成分和性质
一、燃料的元素分析
? 固液、体燃料的成分
– 元素分析成分：为工程计算和应用方便，将燃 料的主要元素组成和水分、灰分测量结果习惯 上称为 元素分析成分
? 元素分析成分的构成
– 碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分
? 气体燃料的成分
– 气体的分子式
一、燃料元素分析
? 碳（Carbon）
一、燃料的元素分析
? 氢（Hydrogen）
– 可燃元素。煤的碳化程度越深，含氢量越少，煤一般 的含氢量为2~10%
2H ? 12 O2 ? H 2O ? 120370kJ / kg
一、燃料的元素分析
? 硫（Sulfor）
– 自然界中硫的存在形式包括有机硫、黄铁矿硫和硫酸盐 硫。
– 硫是可燃元素，但热值很低，同时硫燃烧产生的二氧化 硫、三氧化硫会进一步生成亚硫酸和硫酸，腐蚀金属， 造成锅炉堵灰。
三、燃料成分表示的基准
? 燃料中的灰分和水分会随着燃料的开采、
运输和储存过程而发生变化。而燃料成分 表示的是各成分的相对百分含量，为此必 须规定燃料成分表示的分母基准。
– 根据燃料中灰分和水分的变化情况分为 4种基准：
? 收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基
三、燃料元素分析基准
? 收到基ar(as received)
– 俄罗斯 2440亿吨 – 美国 2405亿吨 – 中国 1145亿吨 – 澳大利亚 909亿吨
三种主要化石能源可应用年限估计
煤 石油 天然气
233 40
66
三、我国燃料情况
? 发展迅速
– 燃料总产量（折合亿吨标准煤）
年 1950 年产量 0.2
1960 1
1970 3
1980 6
1990 10
– Car+Har+Oar+Nar+Sar+Mar+Aar=100%
? 空气干燥基ad(air dry)
? 灰分含量对燃烧过程的影响
– 燃料发热量少 – 着火、燃烧困难 – 积灰、结渣，影响传热 – 磨损受热面 – 污染环境
? 灰在燃烧前后可能不完全一致，化合物可能会分
解，但在 800℃之后，基本不变，测定会成分时规 定：测量温度 815±10 ℃
一、燃料的元素分析
? 水分（Water，Moisture）
? 水分对燃烧过程的影响
– 燃料的发热量 – 着火、燃烧过程吸收大量热量，降低燃烧温度 – 排烟热损失 – 受热面腐蚀 – 堵灰 – 制粉、干燥和运输
二、燃料成分的表示
? 固液体燃料
– 七种元素分析成分的质量分数 – C+H+O+N+S+A+M=100%
? 气体燃料
– 不同分子成分的体积百分数 – H2+O2+CH4+CO+CO2……=100%
– 油的含氧量很少， 1%左右
一、燃料的元素分析成分
? 氮（Nitrogen）
– 通常情况下不可燃，条件满足时可生成 NOx，但 生成量很少，一般认为是不可燃元素
– 煤中含量很少，一般 1%~2% – 油中含量0.05%~0.4% – 能造成空气污染，须严格控制其生成
一、燃料的元素分析
? 灰分（Ash）
– 不可燃，属于杂质 – 油中含量1~3%，煤中变化较大 2~50% – 水分构成
? 内部水分（固有水分）105~110 ℃ ? 外部水分（表面水分）45~50 ℃ ? 化合水分（结晶水）灰分的一部分
– 瓷土Ａｌ２Ｏ３．２ＳｉＯ２．２Ｈ２Ｏ
– 水分含量随开采、运输、储存条件而变化
一、燃料的元素分析
燃烧学
第2章
燃料
2.1燃料及其概况
一、什么是燃料？
? 燃料：是各种（有机和无机）复杂化合物的混合物，
通过燃烧可以将其化学能转化为热能的物质，同时 在技术上是可行的，经济上是合理的
– 例如：天然气、石油、煤炭等 – 金刚石可以燃烧，但不作为燃料，经济上不合理
? 燃料是远古时代的动、植物被埋于地下，在缺氧高
– 设备效率低，燃烧效率太低
燃烧效率 中国
发达国家
火电厂 28-36 35-46
工业锅炉 60-70 80-85
工业炉窑 23-30 50-60
民用炉灶 15-20 50-60
四、源自文库国能源政策
? 1979年，国家提出能源政策
– 开发与节约并重，近期把节约放在优先地位。
– 我国煤的含硫量很低，一般1~2%，但南方某些煤的含硫 量较高，可达3~5%，个别达10%，
– 高硫煤：含硫量大于2%的煤质
S ? O2 ? SO2 ? 9100kJ / kg
一、燃料的元素分析
? 氧（Oxygen）
– 氧是不可燃元素，在燃料中已和碳、氢化合，使 其可燃成分相对减少
– 固体燃料的含氧量随碳化程度的加深会较少，无 烟煤含氧量 1%~2%，其他煤的碳氧量 10%左右
三、我国燃料情况
? 能源消费以煤为主
– 能源构成的百分比
煤 石油 天然气 水力 核能
中国 74
19
2
4
1
世界 30
44
18
6
2
三、我国燃料情况
? 燃料供给相对不足
– 人均消费能源低
? 2019年，中国发电业装机容量 2亿千瓦，发电量 1万
亿千瓦时，居世界第 4位，但人均发电量仅为世界的 1/3
? 1989年，世界人均煤炭储量 312.7吨，中国234.4吨，
– 是燃料的主要可燃元素，占燃料质量份额的15~90%，煤 占50~90%
– 煤的地质年代越久远，碳化程度越深，含碳越多，无烟 煤占90%
C ? O 2 ? CO 2 ? 32866 kJ / kg C ? 1 2 O 2 ? CO ? 9270 kJ / kg
纯碳的着火和燃烧很困难，煤的含炭量越多，着火与燃烧 越困难，但发热量大
温高压的条件下，由细菌作用形成的固、液、气态 的碳氢化合物
二、燃料分类
? 天然燃料
– 例如：天然气，石油和煤炭
? 人工燃料
– 煤气、沼气和人造酒精等
三、我国燃料情况
? 储量丰富
– 煤已探明储量：7800亿吨，居世界第三位
– 石油：
116亿吨，居世界第八位
– 天然气：
居世界第十六位
– 经济可采储量
– 不可燃，属于矿物杂质，主要由 SiO2、Al2O3、 CaO、MgO、Fe2O3等氧化物和碱、盐等构成
– 燃料中灰分含量相差很大，油中几乎无灰，煤 中灰分通常 10%~30% ，多者可达50%
– 按灰分的来源可分为
? 内部灰分：生成煤时混入，混合均匀 ? 外部灰分：开采、运输时混入，分布不均匀
一、燃料的元素分析
? 至今未变
2.2燃料的成分和性质
一、燃料的元素分析
? 固液、体燃料的成分
– 元素分析成分：为工程计算和应用方便，将燃 料的主要元素组成和水分、灰分测量结果习惯 上称为 元素分析成分
? 元素分析成分的构成
– 碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分
? 气体燃料的成分
– 气体的分子式
一、燃料元素分析
? 碳（Carbon）
一、燃料的元素分析
? 氢（Hydrogen）
– 可燃元素。煤的碳化程度越深，含氢量越少，煤一般 的含氢量为2~10%
2H ? 12 O2 ? H 2O ? 120370kJ / kg
一、燃料的元素分析
? 硫（Sulfor）
– 自然界中硫的存在形式包括有机硫、黄铁矿硫和硫酸盐 硫。
– 硫是可燃元素，但热值很低，同时硫燃烧产生的二氧化 硫、三氧化硫会进一步生成亚硫酸和硫酸，腐蚀金属， 造成锅炉堵灰。
三、燃料成分表示的基准
? 燃料中的灰分和水分会随着燃料的开采、
运输和储存过程而发生变化。而燃料成分 表示的是各成分的相对百分含量，为此必 须规定燃料成分表示的分母基准。
– 根据燃料中灰分和水分的变化情况分为 4种基准：
? 收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基
三、燃料元素分析基准
? 收到基ar(as received)
– 俄罗斯 2440亿吨 – 美国 2405亿吨 – 中国 1145亿吨 – 澳大利亚 909亿吨
三种主要化石能源可应用年限估计
煤 石油 天然气
233 40
66
三、我国燃料情况
? 发展迅速
– 燃料总产量（折合亿吨标准煤）
年 1950 年产量 0.2
1960 1
1970 3
1980 6
1990 10
– Car+Har+Oar+Nar+Sar+Mar+Aar=100%
? 空气干燥基ad(air dry)
? 灰分含量对燃烧过程的影响
– 燃料发热量少 – 着火、燃烧困难 – 积灰、结渣，影响传热 – 磨损受热面 – 污染环境
? 灰在燃烧前后可能不完全一致，化合物可能会分
解，但在 800℃之后，基本不变，测定会成分时规 定：测量温度 815±10 ℃
一、燃料的元素分析
? 水分（Water，Moisture）
? 水分对燃烧过程的影响
– 燃料的发热量 – 着火、燃烧过程吸收大量热量，降低燃烧温度 – 排烟热损失 – 受热面腐蚀 – 堵灰 – 制粉、干燥和运输
二、燃料成分的表示
? 固液体燃料
– 七种元素分析成分的质量分数 – C+H+O+N+S+A+M=100%
? 气体燃料
– 不同分子成分的体积百分数 – H2+O2+CH4+CO+CO2……=100%
– 油的含氧量很少， 1%左右
一、燃料的元素分析成分
? 氮（Nitrogen）
– 通常情况下不可燃，条件满足时可生成 NOx，但 生成量很少，一般认为是不可燃元素
– 煤中含量很少，一般 1%~2% – 油中含量0.05%~0.4% – 能造成空气污染，须严格控制其生成
一、燃料的元素分析
? 灰分（Ash）
– 不可燃，属于杂质 – 油中含量1~3%，煤中变化较大 2~50% – 水分构成
? 内部水分（固有水分）105~110 ℃ ? 外部水分（表面水分）45~50 ℃ ? 化合水分（结晶水）灰分的一部分
– 瓷土Ａｌ２Ｏ３．２ＳｉＯ２．２Ｈ２Ｏ
– 水分含量随开采、运输、储存条件而变化
一、燃料的元素分析
燃烧学
第2章
燃料
2.1燃料及其概况
一、什么是燃料？
? 燃料：是各种（有机和无机）复杂化合物的混合物，
通过燃烧可以将其化学能转化为热能的物质，同时 在技术上是可行的，经济上是合理的
– 例如：天然气、石油、煤炭等 – 金刚石可以燃烧，但不作为燃料，经济上不合理
? 燃料是远古时代的动、植物被埋于地下，在缺氧高