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硅酸盐热工基础---3.1(国)燃料性质讲述
3 燃料及燃烧技术 3.1燃料的性质 3.2燃料燃烧计算 3.3燃烧过程的基本理论 3.4固体燃料燃烧技术 3.1.1.2燃料的组成及表示方法 1.固体和液体燃料的组成 (1)元素分析法 燃料组成的换算系数 3.气体燃料的组成及表示方法 3.1.2 燃料的热工性质 2.燃料发热量的计算 1.固体燃料的热工性质 (1)挥发分 3.气体燃料的热工性质 * 3.1燃料的性质 3.1.1燃料的分类和组成 3.1.1.1燃料的分类 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 固体燃料 液体燃料 气体燃料 燃料 分类 按照形态分类 按来源分 天然燃料 人工燃料 C 固、液燃料的主要热能来源 煤中含量:53~99% 重油中含量:86% 碳以有机化合物形式存在 受热分解后燃烧 自由氢:与碳和硫的化合物—可燃 化合氢:与氧相结合,不能燃烧 H 固体燃料: 4~5% 液体燃料: 14% 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 煤:4~35% 重油:1~4% M 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。 S 金属硫化物—可燃 有机硫化物—可燃 无机硫酸盐—不可燃 燃烧产物对 设备及环境有害 固体燃料:2%,液体燃料:0.1~3.5%。 元素分析中的O、N、S、M、A 均为燃料的有害成分 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 A 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% (2) 工业分析法 V FC M A 燃料 = + + + 挥发分(V)、固定碳(FC)、 水分(M)、 灰分(A) 分析项目 燃料中的碳氢化合物 V↑ ,燃料着火温度低, 燃烧速度快 ,燃烧火焰长 FC ↑ ,燃料发热量高 空气干燥基:是指分析实验室里所用的空气干燥煤样 的组成,角标“ad”表示 。 2.固体和液体燃料组成的表示方法 收到基:实际使用的燃料的组成,用下角标“ar”表示。 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100% Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100% 燃料中水 内在水(Mad):空气干状态下残留在煤中的水分 外在水(Mar,f):空气干燥过程中逸出的水分 干燥基:绝对干燥的煤的组成, 用下角标“d”表示。 干燥无灰基:无水无灰煤的组成,用下角标“daf”表示。 不受燃料在开采、 运输和贮存过程中 水分变动的影响。 不受燃料在开采、运输、 冼煤和贮存过程中水分、 灰分变动的影响。 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad+Md=100% Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100% 所换算的“基” 已知“基” 干燥 无灰基 干燥基 分析基 收到基 干燥 无灰基 干燥基 分析基 收到基 1 1 1 1 【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。 【解】由于三个基准不能同时转换,因此分两步进行计算: (1)先由Cdaf换算成Cd(%) (2)再由Cd换算成Car(%) 湿成分 (用上角标“v”表示) 干成分 (用上角标“d”表示) 不可燃成分 N2、CO2、SO2和H2O等 换 算 可燃成分 H2、CO、CH4、CmHn和H2S等 组成 COv+H2v+CH4v+CmHnv+H2Sv+CO2v+N2v+O2v+H2Ov=100 % COd+H2d+CH4d+CmHnd+H2Sd+CO2d+N2d+O2d=100 % 组成表示 3.1.2.1 发热量 1. 燃料发热量的基本概念 燃料的发热量(热值):单位质量或体积的燃料完全燃烧,当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时所放出的热量称为,单位为kJ/kg(kJ/Nm3)。 高位发热量Qgr 产物中水蒸气全部凝结为水 低位发热量(Qnet) 产物中的水以20℃蒸气存在 Qnet,ar=Qgr,ar-225 Har-25 Mar 发热量 (1)固体和液体燃料发热量的计算 ①根据元素分析计算 Qnet,ar=339Car+1030Har-109(Oar-Sar)-25Mar ②根据工业分析计算 无烟煤(Vdaf≤10% ); Qnet,
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