09燃烧过程工程计算.ppt

燃烧过程工程计算 燃 料 燃料 燃料的定义 有机燃料 有机燃料的成分 有机燃料的元素组成 燃料的成分表达基准 燃料的发热量 发热量的定义 发热量的换算 发热量的经验值和经验关系式 固体燃料 煤的工业分析 煤的分类 其他燃料 燃料的定义 燃料是指从技术经济上讲适宜于用来获取大量热量的物质。 一般可以将燃料分为两个大类：有机燃料和核子燃料，后者用于核反应堆，不属于常规能源的范畴，我们以下所说的燃料一般是指有机燃料。 有机燃料 是指主要元素成分为碳和氢的物质，它在空气中燃烧时可以释放出大量的热量。 最重要的有机燃料是化石燃料。所谓化石燃料是指埋藏在地下的远古生物的遗体，经过长期的地质作用所形成的物质，主要有煤、石油、天然气、油页岩和煤页岩，也包括石油伴生气和煤层气（瓦斯气），以及目前还难以开采的天然气水合物。 生物质也是比较常见的有机燃料，主要是柴薪和各种农林废弃物，如甘蔗渣、稻壳、木屑、农作物秸秆等等。城市生活垃圾和某些工业废弃物中也含有可以燃烧的有机组分，适当处理后也可以看成一种有机燃料。 有机燃料按照其状态可以分为三类：固体燃料、液体燃料和气体燃料。 有机燃料的元素组成（1） 有机燃料由有机物和无机物组成。有机组分一般含有碳C、氢H、氧O、氮N、硫S五种元素，而无机组分一般认为是由水分M和灰分A组成的，通常将以上七个组分称为有机燃料的元素组成。 有机燃料的元素组成（2） 碳 C 它是有机燃料中的最主要的可燃组分，在空气中完全燃烧时每千克碳可以放出32866千焦的热量，其完全燃烧产物是二氧化碳。 氢 H 它是有机燃料中重要的可燃组分，在空气中完全燃烧时每千克氢可以放出千焦的热量，所以含氢较多的燃料一般发热量也较高，它的燃烧产物是水蒸气。 有机燃料的元素组成（3） 氧O 它存在于燃料的有机组分中，是一种不可燃组分。燃料有机组分中的氧元素和其它元素之间总是要由化学键连接起来，氧元素的存在必然会降低燃料的化学能，使得燃料的发热量下降，所以含氧量较多的燃料的发热量必然较低。 氮N 它也是存在于燃料的有机组分之中的不可燃组分。燃料中的氮在燃烧之后绝大部分转化成氮气，少部分经过复杂的中间过程生成各种氮的氧化物即NOX（主要是NO），烟气中这部分NOX称为燃料型NOX。 有机燃料的元素组成（4） 硫 S 硫也是一种可燃组分，每千克单质硫燃烧生成二氧化硫时可以释放出的热量。燃料中的硫可以存在于有机组分和无机组分中，分别称为有机硫和无机硫。有机硫以硫醚、噻吩或其它形式存在于燃料有机质的大分子中，燃烧之后被氧化成硫的氧化物（SO2或SO3，统称SOX）。无机硫有两种存在形式，分别为硫铁矿和硫酸盐，相应地称作硫铁矿硫和硫酸盐硫，其中硫铁矿中的硫份在燃烧过程中生成SOX进入烟气，硫酸盐根据燃烧条件可以分解释放出SOX或者维持原型进入灰渣。 硫份是燃料中最为有害的成分。燃烧过程中生成的SOX进入烟气之后，会对后续的受热面产生腐蚀，并且是受热面上产生粘结性积灰的重要原因之一，所以燃料中的硫份对于设备的工作有严重的不利影响。另外，有机燃料的燃烧产生的SOX也是我国大气污染最大的污染源。 有机燃料的元素组成（5-1） 水分 M 燃料中的水分有多种可能的赋存方式。 存在于燃料中的游离水分称为外在水分，外在水分的含量极其不稳定，容易随着环境条件的变化而变化； 以表面力或其它方式吸附或凝聚在微孔隙之中的水分称为内在水分，它相对比较稳定，只有在燃料受热时才会释放出来； 以结晶水的方式存在于矿物质中的水分称为结晶水。通常所说的燃料的水分不包括结晶水. 有机燃料的元素组成（5-2） 水分 M 水分对燃料的燃烧过程有多方面的影响。燃料受热后，所含水分的蒸发过程需要吸收大量的热量，所以含水量较高的燃料着火比较困难，这是水分的有害的方面；但是，水分的团聚作用可以降低火床燃烧过程的飞灰量，更重要的是，烟气中的水蒸汽可能直接或间接地参与燃烧反应，这是其有利的方面。 燃料所含的水分在燃烧过程中以蒸汽状态进入烟气，所以燃料的含水量影响到烟气中水蒸汽的含量，从而影响到烟气的性质，进一步影响到受热面的工作过程，包括辐射传热和对流传热过程，以及受热面的腐蚀和积灰等。 有机燃料的元素组成（6-1） 灰分 A 燃料的无机组分中，除了水分之外，就是各种矿物质，它在灼烧之后是各种氧化物的混合物，常见的组分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、V2O5等等，其中SiO2和Al2O3是酸性组分，其余为碱性组分。矿物质基本上是不可燃组分，被视作燃料中的杂质，含矿物质多的燃料常常称为劣质燃料。 有机燃料的元素组成（6-2） 灰分 A 燃料中的灰分是指燃料灼烧之后的剩余物，所以严格