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1、资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第六章 固体燃料煤的燃烧基础 固体燃料种类、特性，碳的燃烧化学反应过程，煤的固体燃料种类、特性，碳的燃烧化学反应过程，煤的各种燃烧方法各种燃烧方法碳的燃烧化学反应过程碳的燃烧化学反应过程 本章简要介绍煤燃烧的一些基本知识，为进一步研本章简要介绍煤燃烧的一些基本知识，为进一步研本章简要介绍煤燃烧的一些基本知识，为进一步研本章简要介绍煤燃烧的一些基本知识，为进一步研究煤燃烧奠定基础。究煤燃烧奠定基础。究煤燃烧奠定基础。究煤燃烧奠定基础。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化
2、而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值6.1 固体燃料n n煤、木柴、甘蔗渣等都是碳氢化合物，可作为固煤、木柴、甘蔗渣等都是碳氢化合物，可作为固煤、木柴、甘蔗渣等都是碳氢化合物，可作为固煤、木柴、甘蔗渣等都是碳氢化合物，可作为固体燃料。体燃料。体燃料。体燃料。天天然然固固体体燃燃料料 木质燃料木质燃料矿物质燃料矿物质燃料矿物质燃料矿物质燃料煤煤煤煤 冶金生产：炼焦和气化冶金生产：炼焦和气化工业炉窑工业炉窑 锅炉锅炉锅炉锅炉 大型热电厂大型热电厂大型热电厂大型热电厂 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，
3、其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n n煤占我国一次能源消费的煤占我国一次能源消费的煤占我国一次能源消费的煤占我国一次能源消费的70%70%70%70%以上；以上；以上；以上；n n消费的煤中消费的煤中消费的煤中消费的煤中80%80%80%80%以上用于燃烧；以上用于燃烧；以上用于燃烧；以上用于燃烧；n n我国是少有的以煤为主的国家；我国是少有的以煤为主的国家；我国是少有的以煤为主的国家；我国是少有的以煤为主的国家；n n煤的燃烧比较复杂，木柴等容易燃烧；煤的燃烧比较复杂，木柴等容易燃烧；煤的燃烧比较复杂，木柴等容易燃烧；煤的燃烧比较复杂，木柴等容易燃烧；n n煤中焦炭占煤中可燃质重量的
4、煤中焦炭占煤中可燃质重量的煤中焦炭占煤中可燃质重量的煤中焦炭占煤中可燃质重量的5555555597%97%97%97%，焦炭的发，焦炭的发，焦炭的发，焦炭的发热量也占煤的总发热量的热量也占煤的总发热量的热量也占煤的总发热量的热量也占煤的总发热量的6060606095%95%95%95%。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值一、煤的种类及其化学组成n n煤的种类煤的种类煤的种类煤的种类 根据生物学、地质学和化学方面的判断，煤是由古代植根据生物学、地质学和化学方面的判断，煤是由古代植根据生物学、地质学和化学方面
5、的判断，煤是由古代植根据生物学、地质学和化学方面的判断，煤是由古代植物变来的，中间经过了极其复杂的变化过程。物变来的，中间经过了极其复杂的变化过程。物变来的，中间经过了极其复杂的变化过程。物变来的，中间经过了极其复杂的变化过程。根据母体物质炭化程度的不同，可将煤分为四大类根据母体物质炭化程度的不同，可将煤分为四大类根据母体物质炭化程度的不同，可将煤分为四大类根据母体物质炭化程度的不同，可将煤分为四大类:泥煤泥煤泥煤泥煤褐煤褐煤褐煤褐煤烟煤烟煤烟煤烟煤无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价
6、值n n泥煤泥煤泥煤泥煤n n最年青的煤，由植物刚刚变来的煤。最年青的煤，由植物刚刚变来的煤。最年青的煤，由植物刚刚变来的煤。最年青的煤，由植物刚刚变来的煤。n n在结构上，它尚保留着植物遗体的痕迹，质地疏松，吸水性在结构上，它尚保留着植物遗体的痕迹，质地疏松，吸水性在结构上，它尚保留着植物遗体的痕迹，质地疏松，吸水性在结构上，它尚保留着植物遗体的痕迹，质地疏松，吸水性强，含天然水份高达强，含天然水份高达强，含天然水份高达强，含天然水份高达4040以上，需进行露天干燥。以上，需进行露天干燥。以上，需进行露天干燥。以上，需进行露天干燥。n n在化学成分上，含氧量最多，高达在化学成分上，含氧量最多
7、，高达在化学成分上，含氧量最多，高达在化学成分上，含氧量最多，高达28283838 ，含碳较少。，含碳较少。，含碳较少。，含碳较少。n n在使用性能上，泥煤的挥发分高，可燃性好，反应性强，含在使用性能上，泥煤的挥发分高，可燃性好，反应性强，含在使用性能上，泥煤的挥发分高，可燃性好，反应性强，含在使用性能上，泥煤的挥发分高，可燃性好，反应性强，含硫量低，机械性能很差，灰分熔点很低。硫量低，机械性能很差，灰分熔点很低。硫量低，机械性能很差，灰分熔点很低。硫量低，机械性能很差，灰分熔点很低。n n用途：烧锅炉和做气化原料，制成焦炭供小锅炉使用。用途：烧锅炉和做气化原料，制成焦炭供小锅炉使用。用途：烧
8、锅炉和做气化原料，制成焦炭供小锅炉使用。用途：烧锅炉和做气化原料，制成焦炭供小锅炉使用。n n地方性燃料。地方性燃料。地方性燃料。地方性燃料。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n n褐煤褐煤褐煤褐煤n n褐煤是泥煤经过进一步变化后褐煤是泥煤经过进一步变化后褐煤是泥煤经过进一步变化后褐煤是泥煤经过进一步变化后 生成的，由于能将热碱水染成生成的，由于能将热碱水染成生成的，由于能将热碱水染成生成的，由于能将热碱水染成 褐色而得名；褐色而得名；褐色而得名；褐色而得名；n n与泥煤相比，密与泥煤相比，密与泥煤相比，
9、密与泥煤相比，密 度较大，含度较大，含度较大，含度较大，含 碳量较高，氢和氧的含量较小，碳量较高，氢和氧的含量较小，碳量较高，氢和氧的含量较小，碳量较高，氢和氧的含量较小，挥发分较低；挥发分较低；挥发分较低；挥发分较低；n n褐煤的使用性能是粘结性弱，褐煤的使用性能是粘结性弱，褐煤的使用性能是粘结性弱，褐煤的使用性能是粘结性弱，极易氧化和自燃，吸水性较强。极易氧化和自燃，吸水性较强。极易氧化和自燃，吸水性较强。极易氧化和自燃，吸水性较强。新开采出来的褐煤机械强度较新开采出来的褐煤机械强度较新开采出来的褐煤机械强度较新开采出来的褐煤机械强度较 大，但在空气中极易风化和破碎；大，但在空气中极易风化
10、和破碎；大，但在空气中极易风化和破碎；大，但在空气中极易风化和破碎；n n地方性燃料。地方性燃料。地方性燃料。地方性燃料。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n n烟煤烟煤烟煤烟煤n n表面呈灰黑色，有光泽，质松软表面呈灰黑色，有光泽，质松软表面呈灰黑色，有光泽，质松软表面呈灰黑色，有光泽，质松软n n一种炭化程度较高的煤；一种炭化程度较高的煤；一种炭化程度较高的煤；一种炭化程度较高的煤；n n与褐煤相比，它的挥发分较与褐煤相比，它的挥发分较与褐煤相比，它的挥发分较与褐煤相比，它的挥发分较 少，密度较大，吸
11、水性较小，少，密度较大，吸水性较小，少，密度较大，吸水性较小，少，密度较大，吸水性较小，含碳量增加，氢和氧的含量含碳量增加，氢和氧的含量含碳量增加，氢和氧的含量含碳量增加，氢和氧的含量 减少；减少；减少；减少；n n烟煤的最大特点是具有粘结烟煤的最大特点是具有粘结烟煤的最大特点是具有粘结烟煤的最大特点是具有粘结 性，这是其他固体燃料所没性，这是其他固体燃料所没性，这是其他固体燃料所没性，这是其他固体燃料所没 有的，因此它是炼焦的主要有的，因此它是炼焦的主要有的，因此它是炼焦的主要有的，因此它是炼焦的主要 原料，是冶金工业和动力工原料，是冶金工业和动力工原料，是冶金工业和动力工原料，是冶金工业和
12、动力工 业不可缺少的燃料，也是近业不可缺少的燃料，也是近业不可缺少的燃料，也是近业不可缺少的燃料，也是近 代化学工业的重要原料。代化学工业的重要原料。代化学工业的重要原料。代化学工业的重要原料。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n n无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤n n燃烧时没有煤烟，仅有很短的青燃烧时没有煤烟，仅有很短的青燃烧时没有煤烟，仅有很短的青燃烧时没有煤烟，仅有很短的青 蓝色火焰，焦碳也没有粘结性。蓝色火焰，焦碳也没有粘结性。蓝色火焰，焦碳也没有粘结性。蓝色火焰，焦碳也没有粘结性。n n矿物化程度最高
13、的煤，也是年龄矿物化程度最高的煤，也是年龄矿物化程度最高的煤，也是年龄矿物化程度最高的煤，也是年龄 最老的煤。最老的煤。最老的煤。最老的煤。n n特点是密度大，含碳量高，挥发特点是密度大，含碳量高，挥发特点是密度大，含碳量高，挥发特点是密度大，含碳量高，挥发 分极少，组织致密而坚硬，吸水分极少，组织致密而坚硬，吸水分极少，组织致密而坚硬，吸水分极少，组织致密而坚硬，吸水 性小，适于长途运输和长期储存。性小，适于长途运输和长期储存。性小，适于长途运输和长期储存。性小，适于长途运输和长期储存。n n主要缺点是受热时容易爆裂成碎主要缺点是受热时容易爆裂成碎主要缺点是受热时容易爆裂成碎主要缺点是受热时
14、容易爆裂成碎 片，可燃性较差，不易着火。片，可燃性较差，不易着火。片，可燃性较差，不易着火。片，可燃性较差，不易着火。n n由于其发热量大，灰分少，含硫量低，而且分布较由于其发热量大，灰分少，含硫量低，而且分布较由于其发热量大，灰分少，含硫量低，而且分布较由于其发热量大，灰分少，含硫量低，而且分布较 广，因此受到重视。可以用于气化，或在小高炉和广，因此受到重视。可以用于气化，或在小高炉和广，因此受到重视。可以用于气化，或在小高炉和广，因此受到重视。可以用于气化，或在小高炉和 化铁炉中代替焦碳使用。化铁炉中代替焦碳使用。化铁炉中代替焦碳使用。化铁炉中代替焦碳使用。资金是运动的价值，资金的价值是随
15、时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值不不 同同 种种 类类 煤煤 的的 特特 点点泥煤褐煤烟煤无烟煤碳化程度密度吸水性挥发分运输储存氢氧含量可燃性发热量机械性能粘结性低高小大强弱高低差好难易高低好差低高弱最好资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值燃料种燃料种燃料种燃料种类类类类可燃可燃可燃可燃质质质质中焦炭的中焦炭的中焦炭的中焦炭的质质质质量份量份量份量份额额额额%焦炭焦炭焦炭焦炭热值热值热值热值占占占占总热值总热值总热值总热值的份的份的份的份额额额额%
16、木柴木柴木柴木柴15152020泥煤泥煤泥煤泥煤303040.540.5褐煤褐煤褐煤褐煤55556666烟煤烟煤烟煤烟煤5757888859.659.683.583.5无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤96.596.59595常见固体燃料可燃质情况常见固体燃料可燃质情况资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n n 煤的化学组成煤的化学组成煤的化学组成煤的化学组成 可燃质可燃质惰性质惰性质 碳碳碳碳(C)(C)：煤的主要可燃元素，燃烧时放出大量的热。煤的主要可燃元素，燃烧时放出大量的热。氢氢氢氢(H)(H)(H)(H)：
17、煤的主要可燃元素（可燃氢煤的主要可燃元素（可燃氢 、化合氢、化合氢 ）。）。氧氧氧氧(O)(O)(O)(O)：煤中一种有害物质。和碳、氢构成氧化物煤中一种有害物质。和碳、氢构成氧化物 。氮氮氮氮(N)(N)：一般不参加燃烧反应，是燃料中的惰性元素。一般不参加燃烧反应，是燃料中的惰性元素。硫硫硫硫(S)(S)：有机硫有机硫(S机机)黄铁矿硫黄铁矿硫(S矿矿)硫酸盐硫硫酸盐硫(S盐盐)可燃硫或挥发硫可燃硫或挥发硫 灰分灰分灰分灰分(A)(A)：煤中所含的矿物杂质煤中所含的矿物杂质(主要是碳酸盐、粘主要是碳酸盐、粘 土矿物质、以及微量稀土元素等土矿物质、以及微量稀土元素等)。水分水分水分水分(W)(
18、W)：外部水分外部水分(也叫做湿分或机械附着水也叫做湿分或机械附着水)内部水分内部水分 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值二、煤的使用性能二、煤的使用性能n n煤的工业分析值煤的工业分析值n n煤的工业分析内容煤的工业分析内容煤的工业分析内容煤的工业分析内容：测定水分、灰分、挥发分：测定水分、灰分、挥发分：测定水分、灰分、挥发分：测定水分、灰分、挥发分和固定碳的百分含量。和固定碳的百分含量。和固定碳的百分含量。和固定碳的百分含量。n n煤的工业分析方法煤的工业分析方法煤的工业分析方法煤的工业分析方法（国家
19、标准）：将一定重量（国家标准）：将一定重量（国家标准）：将一定重量（国家标准）：将一定重量的煤加热到的煤加热到的煤加热到的煤加热到110110，使其水分蒸发，以测出水分，使其水分蒸发，以测出水分，使其水分蒸发，以测出水分，使其水分蒸发，以测出水分的含量，再在隔绝空气的条件下加热到的含量，再在隔绝空气的条件下加热到的含量，再在隔绝空气的条件下加热到的含量，再在隔绝空气的条件下加热到850850，并测出挥发分的含量，然后通以空气使固定碳并测出挥发分的含量，然后通以空气使固定碳并测出挥发分的含量，然后通以空气使固定碳并测出挥发分的含量，然后通以空气使固定碳全部燃烧，以测出灰分和固定碳的含量。全部燃烧
20、，以测出灰分和固定碳的含量。全部燃烧，以测出灰分和固定碳的含量。全部燃烧，以测出灰分和固定碳的含量。n n煤的工业分析值的应用煤的工业分析值的应用煤的工业分析值的应用煤的工业分析值的应用：确定煤的用途和制定：确定煤的用途和制定：确定煤的用途和制定：确定煤的用途和制定工艺制度时不可缺少的原始依据。工艺制度时不可缺少的原始依据。工艺制度时不可缺少的原始依据。工艺制度时不可缺少的原始依据。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n n煤的发热量煤的发热量煤的发热量煤的发热量(与炭化程度有关，含碳量与炭化程度有关，含碳
21、量与炭化程度有关，含碳量与炭化程度有关，含碳量8787时发热时发热时发热时发热量到最大值量到最大值量到最大值量到最大值)n n定义：定义：定义：定义：1kg1kg煤完全燃烧后所放出的燃烧热称为发热量，煤完全燃烧后所放出的燃烧热称为发热量，煤完全燃烧后所放出的燃烧热称为发热量，煤完全燃烧后所放出的燃烧热称为发热量，单位千卡单位千卡单位千卡单位千卡/千克。千克。千克。千克。n n用途：评价燃料质量好坏的重要指标，计算燃烧温度用途：评价燃料质量好坏的重要指标，计算燃烧温度用途：评价燃料质量好坏的重要指标，计算燃烧温度用途：评价燃料质量好坏的重要指标，计算燃烧温度和燃料消耗量时不可缺少的依据。和燃料消
22、耗量时不可缺少的依据。和燃料消耗量时不可缺少的依据。和燃料消耗量时不可缺少的依据。n n表示方法：表示方法：表示方法：表示方法：高发热量高发热量高发热量高发热量QQ高高高高：燃料完全燃烧后燃烧产物冷却到使其：燃料完全燃烧后燃烧产物冷却到使其中的水蒸气凝结成中的水蒸气凝结成0的水时所放出的热量的水时所放出的热量。低发热量低发热量低发热量低发热量QQ低低低低：指的是燃料完全燃烧后燃烧产物中的：指的是燃料完全燃烧后燃烧产物中的水蒸气冷却到水蒸气冷却到20时放出的热量时放出的热量。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价
23、值n n比热、导热系数比热、导热系数比热、导热系数比热、导热系数n n煤的比热煤的比热煤的比热煤的比热随炭化程度的提高而变小。与水分和灰分含随炭化程度的提高而变小。与水分和灰分含随炭化程度的提高而变小。与水分和灰分含随炭化程度的提高而变小。与水分和灰分含量成线性关系。量成线性关系。量成线性关系。量成线性关系。n n煤的导热系数煤的导热系数煤的导热系数煤的导热系数随炭化程度和温度的升高而增大。随炭化程度和温度的升高而增大。随炭化程度和温度的升高而增大。随炭化程度和温度的升高而增大。n n反应性和可燃性反应性和可燃性反应性和可燃性反应性和可燃性n n煤的反应性煤的反应性煤的反应性煤的反应性：煤的反
24、应能力，即燃料中的碳与二氧化：煤的反应能力，即燃料中的碳与二氧化：煤的反应能力，即燃料中的碳与二氧化：煤的反应能力，即燃料中的碳与二氧化碳及水蒸气进行还原反应的速度。反应性的好坏是用碳及水蒸气进行还原反应的速度。反应性的好坏是用碳及水蒸气进行还原反应的速度。反应性的好坏是用碳及水蒸气进行还原反应的速度。反应性的好坏是用反应产物中反应产物中反应产物中反应产物中COCO的生成量和氧化层的最高温度来表示。的生成量和氧化层的最高温度来表示。的生成量和氧化层的最高温度来表示。的生成量和氧化层的最高温度来表示。COCO的生成量越多，氧化层的温度越低，则反应性就越的生成量越多，氧化层的温度越低，则反应性就越
25、的生成量越多，氧化层的温度越低，则反应性就越的生成量越多，氧化层的温度越低，则反应性就越好。好。好。好。n n煤的可燃性煤的可燃性煤的可燃性煤的可燃性：燃料中的碳与氧发生氧化反应的速度，：燃料中的碳与氧发生氧化反应的速度，：燃料中的碳与氧发生氧化反应的速度，：燃料中的碳与氧发生氧化反应的速度，即燃烧速度。即燃烧速度。即燃烧速度。即燃烧速度。n n煤的炭化程度越高，则反应性和可燃性就越差。煤的炭化程度越高，则反应性和可燃性就越差。煤的炭化程度越高，则反应性和可燃性就越差。煤的炭化程度越高，则反应性和可燃性就越差。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，
26、其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值6.2 碳的燃烧化学反应n n煤的燃烧过程大致可分为煤的燃烧过程大致可分为煤的燃烧过程大致可分为煤的燃烧过程大致可分为5 5 5 5步：步：步：步：n n干燥干燥干燥干燥。100100100100左右，析出水分；左右，析出水分；左右，析出水分；左右，析出水分；n n热解热解热解热解。约。约。约。约300300300300以后，燃料热分解析出挥发分，为气态以后，燃料热分解析出挥发分，为气态以后，燃料热分解析出挥发分，为气态以后，燃料热分解析出挥发分，为气态的碳氢化合物，同时生成焦和半焦；的碳氢化合物，同时生成焦和半焦；的碳氢化合物，同时生成焦和半焦；的碳氢
27、化合物，同时生成焦和半焦；n n着火着火着火着火。约。约。约。约500500500500，挥发分首先着火，然后焦开始着火；，挥发分首先着火，然后焦开始着火；，挥发分首先着火，然后焦开始着火；，挥发分首先着火，然后焦开始着火；n n燃烧燃烧燃烧燃烧。挥发分燃烧，焦炭燃烧。挥发分燃烧速度快，。挥发分燃烧，焦炭燃烧。挥发分燃烧速度快，。挥发分燃烧，焦炭燃烧。挥发分燃烧速度快，。挥发分燃烧，焦炭燃烧。挥发分燃烧速度快，从析出到基本燃尽所用时间约占煤全部燃烧时间的从析出到基本燃尽所用时间约占煤全部燃烧时间的从析出到基本燃尽所用时间约占煤全部燃烧时间的从析出到基本燃尽所用时间约占煤全部燃烧时间的10%10
28、%10%10%；挥发分的燃烧过程为气；挥发分的燃烧过程为气；挥发分的燃烧过程为气；挥发分的燃烧过程为气-气同相化学反应，焦炭的燃气同相化学反应，焦炭的燃气同相化学反应，焦炭的燃气同相化学反应，焦炭的燃烧为气烧为气烧为气烧为气-固异相化学反应；固异相化学反应；固异相化学反应；固异相化学反应；n n燃尽燃尽燃尽燃尽。焦炭继续燃烧，直到燃尽。这一过程燃烧速度。焦炭继续燃烧，直到燃尽。这一过程燃烧速度。焦炭继续燃烧，直到燃尽。这一过程燃烧速度。焦炭继续燃烧，直到燃尽。这一过程燃烧速度慢，燃尽时间长。慢，燃尽时间长。慢，燃尽时间长。慢，燃尽时间长。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间
29、的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n n煤的热分解煤的热分解煤的热分解煤的热分解n n煤被加热到一定温度后，进入热分解阶段。煤被加热到一定温度后，进入热分解阶段。煤被加热到一定温度后，进入热分解阶段。煤被加热到一定温度后，进入热分解阶段。n n热分解阶段释放出焦油和气体，并形成剩余焦炭，这热分解阶段释放出焦油和气体，并形成剩余焦炭，这热分解阶段释放出焦油和气体，并形成剩余焦炭，这热分解阶段释放出焦油和气体，并形成剩余焦炭，这些焦油和气体称为挥发分。些焦油和气体称为挥发分。些焦油和气体称为挥发分。些焦油和气体称为挥发分。n n挥发分由可燃气体混合物、二氧化碳和水
30、组成。其中挥发分由可燃气体混合物、二氧化碳和水组成。其中挥发分由可燃气体混合物、二氧化碳和水组成。其中挥发分由可燃气体混合物、二氧化碳和水组成。其中可燃气体包括一氧化碳、氢、气态烃类和少量酚醛。可燃气体包括一氧化碳、氢、气态烃类和少量酚醛。可燃气体包括一氧化碳、氢、气态烃类和少量酚醛。可燃气体包括一氧化碳、氢、气态烃类和少量酚醛。n n煤加热时释放出的挥发分的重量和成分取决于加热升煤加热时释放出的挥发分的重量和成分取决于加热升煤加热时释放出的挥发分的重量和成分取决于加热升煤加热时释放出的挥发分的重量和成分取决于加热升温速度、加热最终温度和在此温度下的持续时间。根温速度、加热最终温度和在此温度下
31、的持续时间。根温速度、加热最终温度和在此温度下的持续时间。根温速度、加热最终温度和在此温度下的持续时间。根据升温速度不同，将热解过程分为慢速热解和快速热据升温速度不同，将热解过程分为慢速热解和快速热据升温速度不同，将热解过程分为慢速热解和快速热据升温速度不同，将热解过程分为慢速热解和快速热解：解：解：解：n n慢速热解慢速热解慢速热解慢速热解：加热煤粒的升温速度小于：加热煤粒的升温速度小于：加热煤粒的升温速度小于：加热煤粒的升温速度小于2/s;2/s;2/s;2/s;n n快速热解快速热解快速热解快速热解：加热煤粒的升温速度大于：加热煤粒的升温速度大于：加热煤粒的升温速度大于：加热煤粒的升温速
32、度大于104/s104/s104/s104/s；n n居于慢速热解和快速热解之间的热解过程为居于慢速热解和快速热解之间的热解过程为居于慢速热解和快速热解之间的热解过程为居于慢速热解和快速热解之间的热解过程为中速热解中速热解中速热解中速热解。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n n碳的晶格结构碳的晶格结构碳的晶格结构碳的晶格结构n n金刚石晶格结构金刚石晶格结构金刚石晶格结构金刚石晶格
33、结构对燃烧技术没有意义对燃烧技术没有意义对燃烧技术没有意义对燃烧技术没有意义n n石墨晶格结构：石墨晶格结构：石墨晶格结构：石墨晶格结构：由六角形组成的基面叠结由六角形组成的基面叠结由六角形组成的基面叠结由六角形组成的基面叠结而成而成而成而成。晶体内部每个碳原子三晶体内部每个碳原子三晶体内部每个碳原子三晶体内部每个碳原子三个价电子在基面内形成稳定化个价电子在基面内形成稳定化个价电子在基面内形成稳定化个价电子在基面内形成稳定化学键，第四个价电子则分布在学键，第四个价电子则分布在学键，第四个价电子则分布在学键，第四个价电子则分布在基面之间的空间内，键的结合基面之间的空间内，键的结合基面之间的空间内
34、，键的结合基面之间的空间内，键的结合力较弱。力较弱。力较弱。力较弱。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n n常温下常温下常温下常温下，碳晶格表面和周界上能吸附气体分子，称为物理吸附。，碳晶格表面和周界上能吸附气体分子，称为物理吸附。，碳晶格表面和周界上能吸附气体分子，称为物理吸附。，碳晶格表面和周界上能吸附气体分子，称为物理吸附。物理吸附不能发生化学变化。物理吸附不能发生化学变化。物理吸附不能发生化学变化。物理吸附不能发生化学变化。n n温度较高时温度较高时温度较高时温度较高时，气体分子具有较高的相对速度
35、，能侵入石墨晶格，气体分子具有较高的相对速度，能侵入石墨晶格，气体分子具有较高的相对速度，能侵入石墨晶格，气体分子具有较高的相对速度，能侵入石墨晶格表面层基面间的空间内，把基面的空间距离撑大，和碳原子形表面层基面间的空间内，把基面的空间距离撑大，和碳原子形表面层基面间的空间内，把基面的空间距离撑大，和碳原子形表面层基面间的空间内，把基面的空间距离撑大，和碳原子形成新的键。碳和氧会形成固溶络合物，该络合物可能会由于其成新的键。碳和氧会形成固溶络合物，该络合物可能会由于其成新的键。碳和氧会形成固溶络合物，该络合物可能会由于其成新的键。碳和氧会形成固溶络合物，该络合物可能会由于其他具有一定能量的氧分
36、子碰撞而结合成他具有一定能量的氧分子碰撞而结合成他具有一定能量的氧分子碰撞而结合成他具有一定能量的氧分子碰撞而结合成COCOCOCO和和和和COCOCOCO2 2 2 2。n n温度很高时温度很高时温度很高时温度很高时，单纯物理吸附不存在，晶体周界对氧分子的化学，单纯物理吸附不存在，晶体周界对氧分子的化学，单纯物理吸附不存在，晶体周界对氧分子的化学，单纯物理吸附不存在，晶体周界对氧分子的化学吸附能力增加，吸附后形成的碳氧络合物会受热分解成为吸附能力增加，吸附后形成的碳氧络合物会受热分解成为吸附能力增加，吸附后形成的碳氧络合物会受热分解成为吸附能力增加，吸附后形成的碳氧络合物会受热分解成为COC
37、OCOCO和和和和COCOCOCO2 2 2 2气体，或被其他分子碰撞而离解，离开晶体而形成自由分气体，或被其他分子碰撞而离解，离开晶体而形成自由分气体，或被其他分子碰撞而离解，离开晶体而形成自由分气体，或被其他分子碰撞而离解，离开晶体而形成自由分子。子。子。子。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值n n碳燃烧的化学反应机理碳燃烧的化学反应机理碳燃烧的化学反应机理碳燃烧的化学反应机理 碳燃烧是一个气固间的异相化学反应过程，此时碳和氧碳燃烧是一个气固间的异相化学反应过程，此时碳和氧碳燃烧是一个气固间的异相化学
38、反应过程，此时碳和氧碳燃烧是一个气固间的异相化学反应过程，此时碳和氧之间的反应是在碳的吸附表面上进行的。之间的反应是在碳的吸附表面上进行的。之间的反应是在碳的吸附表面上进行的。之间的反应是在碳的吸附表面上进行的。碳燃烧释热的化学反应过程为：碳燃烧释热的化学反应过程为：碳燃烧释热的化学反应过程为：碳燃烧释热的化学反应过程为：KJKJ 表示整个化学反应的物质平衡和热平衡，是表示整个化学反应的物质平衡和热平衡，是总体反应总体反应总体反应总体反应。反应过程反应过程反应机理反应机理资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值
39、n 研究表明，碳与氧相遇后首先发生研究表明，碳与氧相遇后首先发生初次反应初次反应初次反应初次反应：n 初次反应生成的初次反应生成的CO和和CO2通过周围的介质扩散出去，通过周围的介质扩散出去，能够重新被碳表面从气体介质中吸附，在一定条件下发能够重新被碳表面从气体介质中吸附，在一定条件下发 生生二次反应二次反应二次反应二次反应。n 初次反应和二次反应同时交叉平行进行着，构成碳燃初次反应和二次反应同时交叉平行进行着，构成碳燃 烧过程的基本化学反应。烧过程的基本化学反应。或或KJ KJ资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的
40、时间价值n n碳表面有水蒸气碳表面有水蒸气碳表面有水蒸气碳表面有水蒸气存在时，还可能进一步进行以下反应：存在时，还可能进一步进行以下反应：存在时，还可能进一步进行以下反应：存在时，还可能进一步进行以下反应：n n在靠近碳表面的气体层中，还可能发生下列反应：在靠近碳表面的气体层中，还可能发生下列反应：在靠近碳表面的气体层中，还可能发生下列反应：在靠近碳表面的气体层中，还可能发生下列反应：n n上述反应过程中哪些是主要的，取决于温度、压力以及上述反应过程中哪些是主要的，取决于温度、压力以及上述反应过程中哪些是主要的，取决于温度、压力以及上述反应过程中哪些是主要的，取决于温度、压力以及气体成分等燃烧
41、过程的具体条件。气体成分等燃烧过程的具体条件。气体成分等燃烧过程的具体条件。气体成分等燃烧过程的具体条件。3C+4H2O=4H2+2CO+CO22H2+O2=2H2OCO+H2O=CO2+H2资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值1.1.初次反应初次反应初次反应初次反应 对于碳和氧的初次反应产物，有三种观点：对于碳和氧的初次反应产物，有三种观点：对于碳和氧的初次反应产物，有三种观点：对于碳和氧的初次反应产物，有三种观点：n n二氧化碳学说二氧化碳学说二氧化碳学说二氧化碳学说 碳的氧化产物中碳的氧化产物中碳的氧
42、化产物中碳的氧化产物中COCO2 2是初次产物，燃烧中的是初次产物，燃烧中的是初次产物，燃烧中的是初次产物，燃烧中的COCO是是是是COCO2 2与与与与C C相互作用形成的二次反应产物。相互作用形成的二次反应产物。相互作用形成的二次反应产物。相互作用形成的二次反应产物。n n一氧化碳学说一氧化碳学说一氧化碳学说一氧化碳学说 碳与氧反应的初次产物是碳与氧反应的初次产物是碳与氧反应的初次产物是碳与氧反应的初次产物是COCO，COCO再与氧化合生再与氧化合生再与氧化合生再与氧化合生成成成成COCO2 2。n n目前普遍接受的第三种观点目前普遍接受的第三种观点目前普遍接受的第三种观点目前普遍接受的第
43、三种观点 碳与氧首先生成碳氧络合物，络合物再生成碳与氧首先生成碳氧络合物，络合物再生成碳与氧首先生成碳氧络合物，络合物再生成碳与氧首先生成碳氧络合物，络合物再生成COCO和和和和COCO2 2。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 初次反应初次反应初次反应初次反应 ：（氧化反应）（氧化反应）（氧化反应）（氧化反应）(1)(1)当温度略低于当温度略低于当温度略低于当温度略低于13001300时时时时,碳和氧的反应机理碳和氧的反应机理碳和氧的反应机理碳和氧的反应机理:物理吸附为主，反应过程为一级反应；物理吸附为
44、主，反应过程为一级反应；物理吸附为主，反应过程为一级反应；物理吸附为主，反应过程为一级反应；氧分子落入碳晶格内生成络合物。氧分子落入碳晶格内生成络合物。氧分子落入碳晶格内生成络合物。氧分子落入碳晶格内生成络合物。由于温度不高，络合物热离解的可能性不大而处于稳定状态，一由于温度不高，络合物热离解的可能性不大而处于稳定状态，一由于温度不高，络合物热离解的可能性不大而处于稳定状态，一由于温度不高，络合物热离解的可能性不大而处于稳定状态，一 旦有能量较高的氧分子撞击此部分时，将发生以下离解反应：旦有能量较高的氧分子撞击此部分时，将发生以下离解反应：旦有能量较高的氧分子撞击此部分时，将发生以下离解反应：
45、旦有能量较高的氧分子撞击此部分时，将发生以下离解反应：简化方程式就可写成：简化方程式就可写成：简化方程式就可写成：简化方程式就可写成：或或络合：络合：离解：离解：燃烧反应由溶解、络合、在撞击下离解等诸环节串联而成。燃烧反应由溶解、络合、在撞击下离解等诸环节串联而成。燃烧反应由溶解、络合、在撞击下离解等诸环节串联而成。燃烧反应由溶解、络合、在撞击下离解等诸环节串联而成。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值氧消耗速度氧消耗速度(即燃烧速度即燃烧速度)为：为：k1络合速度；k2 撞击下离解的速度常数；Cb 氧的表
46、面浓度。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值1C Cb b很小时很小时很小时很小时：，则，则 一级反应，与氧气的一次方成正比，反应速度取决于离解速度一级反应，与氧气的一次方成正比，反应速度取决于离解速度2C Cb b很大时很大时很大时很大时：，则，则 零级反应，反应速度取决于络合速度，而与氧气浓度无关零级反应，反应速度取决于络合速度，而与氧气浓度无关 通常空气中不会很大，碳的化学反应是一级反应通常空气中不会很大，碳的化学反应是一级反应通常空气中不会很大，碳的化学反应是一级反应通常空气中不会很大，碳的化学反应
47、是一级反应：资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 (2)(2)温度在温度在温度在温度在16001600以上时，碳和氧的反应机理：以上时，碳和氧的反应机理：以上时，碳和氧的反应机理：以上时，碳和氧的反应机理：高能氧分子份额增多了，但同时已溶解的氧分子的解脱作用也加高能氧分子份额增多了，但同时已溶解的氧分子的解脱作用也加高能氧分子份额增多了，但同时已溶解的氧分子的解脱作用也加高能氧分子份额增多了，但同时已溶解的氧分子的解脱作用也加 大了；大了；大了；大了；碳和氧的一次反应通过晶体边界的棱和顶角的化学吸附完成；碳
48、和氧的一次反应通过晶体边界的棱和顶角的化学吸附完成；碳和氧的一次反应通过晶体边界的棱和顶角的化学吸附完成；碳和氧的一次反应通过晶体边界的棱和顶角的化学吸附完成；高温下氧分子撞击碳表面的频率增大，但此时高温下氧分子撞击碳表面的频率增大，但此时高温下氧分子撞击碳表面的频率增大，但此时高温下氧分子撞击碳表面的频率增大，但此时化学反应取决于较化学反应取决于较化学反应取决于较化学反应取决于较 慢的化学吸附速度慢的化学吸附速度慢的化学吸附速度慢的化学吸附速度，与氧分子浓度和撞击频率无关。属于零级反，与氧分子浓度和撞击频率无关。属于零级反，与氧分子浓度和撞击频率无关。属于零级反，与氧分子浓度和撞击频率无关。
49、属于零级反 应。应。应。应。化学吸附形成络合物：化学吸附形成络合物：化学吸附形成络合物：化学吸附形成络合物：高温下自行热分解：高温下自行热分解：高温下自行热分解：高温下自行热分解：简化方程式可写成：简化方程式可写成：简化方程式可写成：简化方程式可写成：燃烧反应包括吸附、络合、热分解三个环节。燃烧反应包括吸附、络合、热分解三个环节。燃烧反应包括吸附、络合、热分解三个环节。燃烧反应包括吸附、络合、热分解三个环节。络合：络合：热分解：热分解：资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值化学吸附速度化学吸附速度(即燃烧速度
50、即燃烧速度)为：为：碳与氧反应的速度公式统一表示为：碳与氧反应的速度公式统一表示为：碳与氧反应的速度公式统一表示为：碳与氧反应的速度公式统一表示为：（一级反应）一级反应）撞击下分解的速度常数：撞击下分解的速度常数：k1化学吸附的速度常数：化学吸附的速度常数：k1反应机理反应机理阿累尼乌斯定律：阿累尼乌斯定律：k资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2.2.二次反应二次反应二次反应二次反应(气化反应或二氧化碳的还原反应气化反应或二氧化碳的还原反应气化反应或二氧化碳的还原反应气化反应或二氧化碳的还原反应)KJ n