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1、会计学1燃料及燃烧燃料及燃烧(rnsho)产物产物第一页，共58页。气体燃料：天然气，液化石油气，沼气，焦炉煤气，高炉(gol)煤气及发生炉煤气等。22221 1 1 1 气体燃料和液体燃料气体燃料和液体燃料气体燃料和液体燃料气体燃料和液体燃料(y t rn lio)(y t rn lio)(y t rn lio)(y t rn lio)天然气煤矿矿井气：5260 CH4，35 N2，热值18800kJ/Nm3气田煤气：9498 CH4，压力高，热值36000kJ/Nm3油田煤气：7587 CH4，10的C2H6和C3H8，510%CO2，热值45000kJ/Nm3凝析气田气：含有石油的轻质馏
2、分 优点：点火容易，易与空气(kngq)混合达到完全燃烧，调节方便 用途：制取合成氨、炭黑、乙炔等化工产品的原料气，优质的燃料气第1页/共58页第二页，共58页。高炉(gol)煤气：炼铁时的副产品，主要成分CO，其余为惰性气体CO2和N2，热值为 33604200 kJ/Nm3 沼气(zhoq)：60%CH4，35%CO2，还有少量的H2和CO，热值为14630 kJ/Nm3 液化石油气：开采和炼制石油过程中而获得(hud)的一部分炭氢化合物，主要成分为C3H8，C3H6，C4H10，C4H8，习惯上称C3,C4，热值为91960121220kJ/Nm3 第2页/共58页第三页，共58页。炼焦
3、炉煤气：冶金工业(y jn n y)炼焦炉的副产品，是煤受热所析出的挥发分，主要成分5060 H2，20%CH4，其余为少量CO2和N2，热值为1500020000 kJ/Nm3 空气煤气：煤在空气不足的条件(tiojin)下燃烧，所生成的CO，主要成分30%CO，56%N2，10%H2，热值小于6000kJ/Nm3 发生炉煤气水煤气：用水蒸汽与炽热的煤反应，可生成(shn chn)水煤气，主要成分4050%CO，4555%H2，其余为少量的CO2和N2，热值为830010500kJ/Nm3 第3页/共58页第四页，共58页。锅炉(gul)燃用的油主要是重油和柴油重油(zhn yu)：由不同成
4、分的炭氢化合物组成的复杂混合物，由碳、氢、氧、氮、硫、灰份、水分等组成，Car8187，Har1114，Sar，Oar，Nar总量约为13，Mar=13%，Aar8-19较难着火及燃烧完全低挥发份烟煤 20-30易着火及燃烧完全高挥发份烟煤 30-40易着火及燃烧完全褐煤40-50易着火及燃烧完全动力燃料(rnlio)用煤的分类方法第7页/共58页第八页，共58页。C+H+O+N+S+A+M=100%可燃质惰性质(xngzh)用百分比表示(biosh)煤的成份：第8页/共58页第九页，共58页。炭(C)是燃料的主要成分，以煤中可燃性成分重量为100，炭占煤成分的5098，则植物纤维含炭4455
5、，泥煤含炭5060，褐煤含炭6077，无烟煤含炭9098，1kg炭完全燃烧(rnsho)约可放出热量32700kJ/kg，不完全燃烧(rnsho)（生成CO）可放出热量9270kJ/kg。氢(H)是燃料中仅次于炭的可燃成分，发热量120370kJ/kg，煤中可燃质含氢28，重油含氢1213，炭氢化合物多的燃料易着火。氮(N)主要由成煤植物中蛋白质转化而来，含量13，在煤燃烧(rnsho)时氮常呈游离状态逸出，不产生热量。第9页/共58页第十页，共58页。氧(O)不能产生热量，形式(xngsh)上为有机成分，实为燃料内部杂质，地质年代高的煤含氧量低，相反则高。硫(S)是煤中可燃成分之一，但也是有
6、害的成分。发热量9100 kJ/kg，燃烧产物为SO2、SO3气体。煤中硫可以分为(fn wi)有机硫和无机硫，我国煤中大约6070的硫为无机硫，3040为有机硫还有磷(P)（含量不超过1）和其它(qt)稀有元素，如汞（Hg）、砷（As）、硒（Se）、锗(Ge)、镓(Ga)、铍(Be)、锂(Li)、钒(V)及放射性元素铀(U)等，一般含量甚微。第10页/共58页第十一页，共58页。煤种元素炭氢氧氮褐煤(lignite orbrown coal)607565301031烟煤bituminous coal75905410231无烟煤anthracite90984231炭、氢、氧、氮四种元素在不同(
7、b tn)煤中的含量（）第11页/共58页第十二页，共58页。水分(shufn)(M)：外部(wib)水分内部水分煤样置于105110的烘箱中使干燥(gnzo)至恒重，失去的水分化合结晶水分：石膏CaSO42H2O，高岭土Al2O3 2SiO2 2H2O 煤中的不可燃成分，降低煤的发热量推迟着火，在燃烧过程中汽化吸热，降低炉膛温度，使着火困难降低锅炉效率易引起低温受热面处发生腐蚀水分对锅炉运行的影响第12页/共58页第十三页，共58页。煤种褐煤烟煤无烟煤在地下自然状态603015442在空气中风干之后40108121煤中的水分煤中的水分煤中的水分煤中的水分(shu(shu fn)fn)含量含量
8、含量含量第13页/共58页第十四页，共58页。煤中所含的矿物杂质(zzh)燃烧后的固体残留物灰分(hu fn)(A)：第14页/共58页第十五页，共58页。煤中的不可燃成分，降低煤的发热量，灰份每增加1，燃料消耗即增加1 使受热面受污染影响传热，导致排烟温度升高，降低热效率 使受热面磨损 易产生炉内结渣，并会腐蚀金属管壁 除灰渣(hu zh)系统任务重灰分对锅炉(gul)运行的影响：第15页/共58页第十六页，共58页。灰熔点表示了灰的熔化特性，一般在10001600之间，变形温度DT（Deformation Temperature)开始软化温度ST（Softening Temperature
9、）熔化温度FT(Fluid Temperature)注：同一煤质，在还原性气氛中要比在非还原性气氛中的熔化温度(wnd)低，是由于Fe2O3被还原为FeO，形成了低熔点的2FeOSiO2物质易熔灰：ST1400C，适于固态排渣炉第16页/共58页第十七页，共58页。煤的成分通常用质量百分数表示，由于灰份和水份因外界(wiji)条件而变化，为了实际应用的需要通常采用如下四种基准：干燥(gnzo)无灰基(dry and ash free):即可燃基，以可燃质的成份作为100%干燥基(dry)：以除去(ch q)水分之外的可燃质和灰份为100%收到基（as received）：即应用基，以包含水分、
10、灰分和可燃质为100%空干基（air dry）：即分析基，煤样在试验室中放置，在室温20相对湿度60（颗粒0.2mm）的一般正常条件下，它会失去一些水份，以这种空气干燥过的分析用试样为100%22223 3 3 3 煤的成分基准及换算煤的成分基准及换算煤的成分基准及换算煤的成分基准及换算第17页/共58页第十八页，共58页。收到基：收到基：Mar+Var+FCar+Aar=100%Mar+Var+FCar+Aar=100%空干基：空干基：Mad+Vad+FCad+Aad=100%Mad+Vad+FCad+Aad=100%干燥干燥(gnzo)(gnzo)基：基：Md+Vd+FCd+Ad=100%
11、Md+Vd+FCd+Ad=100%干燥干燥(gnzo)(gnzo)无灰基：无灰基：Mdaf+Vdaf+FCdaf+Adaf=100 Mdaf+Vdaf+FCdaf+Adaf=100%煤的元素(yun s)分析成份不同基准的表达：收到基：Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%空干基：Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%干燥(gnzo)基：Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad =100%干燥(gnzo)无灰基：Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf =100%煤的工业分析成份不同基准的表达：注：一般煤的元素分析、工业分析以及发热量等测定
12、都要求煤的分析基试样。第18页/共58页第十九页，共58页。不同基之间的换算关系不同基之间的换算关系(以以C C元素元素(yun s)(yun s)为例为例)：已知收到基，计算分析基成份：已知收到基，计算分析基成份：已知收到基，求干燥(gnzo)无灰基的成份：1kg收到基：第19页/共58页第二十页，共58页。第20页/共58页第二十一页，共58页。还包括(boku)发热量Q、焦渣特性、灰熔点、颗粒度煤的工业分析气态物质固态物质灰分Aad（%）测定值固定炭FCad（%）求定值水分Mad(%)测定值挥发分Vad（%）测定值22224 4 4 4 煤的工业分析煤的工业分析煤的工业分析煤的工业分析(
13、fnx)(fnx)(fnx)(fnx)和燃烧特和燃烧特和燃烧特和燃烧特性性性性第21页/共58页第二十二页，共58页。煤在隔绝空气的情况下加热至一定温度时，煤中的部分有机物和矿物质便发生分解，析出的气态(qti)产物。实验室测试:90010C加热7min主要(zhyo)成分：H、CmHn、CO、CO2、少量O和N。煤的种类析出温度泥煤100110褐煤130170烟煤190贫煤390无烟煤380400挥发分开始(kish)析出的温度随煤的种类而变化煤的挥发分：煤的挥发分：煤的挥发分：煤的挥发分：第22页/共58页第二十三页，共58页。挥发份对燃烧的影响：Vdaf高，容易着火和燃烧完全。原因：Vd
14、af高，难燃的固定炭少，煤炭易于(yy)燃烧完全 大量挥发分析出并燃烧后，可放出大量的热量，有助于固定炭的着火和燃烧 挥发分析出造成煤中孔隙增大，使煤和空气的接触面积增大，加快了煤的燃烧反应速度煤种褐煤烟煤贫煤无烟煤挥发分Vdaf4060 2040 1020 0，一部分氧与自由氢化合生成水蒸汽，则RO2+O2+N2 =100%若计入(j r)与自由氢结合的氧，则假如燃料中没有自由(zyu)氢，只有当量炭，则RO2 +O2=21%RO2 +O2 21%在过量空气系数大于1时，燃料完全燃烧，其干烟气成分应为自由氢：燃料中的氢假定已与燃料中的氧化合，余下的未与氧化合的氢Har，Har=Har Oar
15、/8=Har 0.125Oar%五、干烟气的成分与燃料元素成分的关系第49页/共58页第五十页，共58页。，称燃料(rnlio)特性系数如果燃料完全燃烧而无过量(guling)空气时，此时RO2可达最大值，即RO2,max=21 RO2,max%燃料木材无烟煤 烟煤褐煤重油天然气 焦炉煤气 0.050.10.2 0.06 0.360.801.2第50页/共58页第五十一页，共58页。第51页/共58页第五十二页，共58页。理论(lln)空气的焓一、空气(kngq)焓的计算实际(shj)空气的焓二、烟气焓的计算实际烟气焓包括理论烟气焓、过量空气焓和飞灰焓三部分22227 7 7 7 空气和烟气焓
16、的计算空气和烟气焓的计算空气和烟气焓的计算空气和烟气焓的计算第52页/共58页第五十三页，共58页。而理论烟气量中含有三种(sn zhn)成分：理论(lln)烟气焓:烟气(yn q)中的飞灰焓:烟气中的飞灰焓只有当才计入第53页/共58页第五十四页，共58页。第54页/共58页第五十五页，共58页。作业(zuy)一1、已知电厂某炉在额定负荷下运行时的煤耗量为60t/h，该炉燃煤元素分析成分如下：Car=74%,Har=3%,Oar=3%,Nar=1%,Sar=1%,Aar=15，Mar=3%当该炉在1.2的情况下完全燃烧时，试确定该炉每小时实际所需的风量（Nm3/h），并求出该燃料干燥基的成分
17、？2、某煤元素分析成分为Car=66.5%,Har=4.10%,Oar=4.5%,Nar=1.2%,Sar=3.7%,Aar=14%,Mar=6%,锅炉排烟处（即低温空气预热器出口处）烟气分析结果为RO2=14.05%,O2=5.2%,试求该处的过量(guling)空气系数及燃烧产物的体积。第55页/共58页第五十六页，共58页。一个(y)大气压（0.101325MPa）、0标准情况下返回(fnhu)标准标准标准标准(biozh(biozh n)n)条条条条件件件件第56页/共58页第五十七页，共58页。返回返回(fnhu)(fnhu)烟气烟气(yn q)质量质量第57页/共58页第五十八页，共58页。