工程燃烧学课件2.ppt

一、固体燃料 主要内容 1、煤的用途 2、煤的分类 3、煤的化学组成 4、煤的成分表达及换算 5、煤的使用性能 工业上将煤分为四大类，每一大类中又可分为很多小类，为什么要进行细分？ 3、煤的化学组成 煤由结构极其复杂的有机化合物和一些无机矿物质组成。化合物的分子结构至今仍不十分清楚 化学组成测定方法 元素分析法 工业分析法 煤的化学组成 元素分析 C：主要可燃元素，炭化程度越高，含碳量越大 泥煤：~70% 烟煤：78~90% 褐煤：70~78% 无烟煤：90%以上 氢（H） 煤的主要可燃元素，含量较低，一般在5%以下。以两种形式存在： 有效氢 氢元素与C、S结合 热值很高，约为C的3.7倍 含碳量为85%时，有效氢含量达到最大 化合氢 氢元素与O结合形成不可燃化合物H2O 氧（O）和氮（N） 氧（O）是煤中的有害元素，与C、H结合构成氧化物，使它们失去燃烧性而降低煤的热值。炭化程度高，氧含量降低 氮（N）一般不反应。但高温下会氧化形成有害气体NOx，产生污染 一般含量为0.5~2% 干馏工业中，可作为氮素资源回收 硫（S）是一种极为有害的物质 硫在燃烧后生成SO2和SO3能危害人体健康和造成大气污染及形成酸雨 在加热炉中能造成金属的氧化和脱碳 在锅炉中能引起锅炉换热面的腐蚀 焦炭中的硫还影响生铁和钢的质量 很多情况下都要进行脱硫洗选 除掉黄铁矿硫和硫酸盐硫 焦炉洗精煤含硫量应控制在0.6%以下 灰分（A） 灰分（A）为煤中矿物杂质在燃烧过程中经高温分解和氧化作用后生成的固体残留物 是一种有害成分 影响高炉冶炼的经济技术指标 降低煤发热量 低熔点灰分易结渣，有碍于空气流通和气流的均匀，使燃烧过程受到破坏 造成不完全燃烧，及不利于设备维护和操作 水分（M） 外部水分 不被燃料吸收而是机械地附在燃料表面上的水 在大气中自然风干后即可去除 内部水分 被煤粒内部毛细孔吸附的水分，在内部均匀分布 自然风干不能去除，在105～110℃加热后去除 通常指水分就是上两种，称为全水分 化合水 矿物杂质的矿物结晶水，在200～500℃加热后去除 热解水 有机质中的氢和氧在干馏或燃烧后形成的水 4、煤的成分表达及换算 4.1 元素分析 以各元素组分的质量百分比表示 常用的分析基准 4种元素分析的成分基准（成分表达） 收到基 以包括全部七种组分在内的燃料成分总量作为计算基准，又称应用基。各组分在收到基燃料中的质量百分数称为收到基成分。 Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100 空气干燥基 以除去外部水分后的燃料成分总量作为计算基准。各组分在空气干燥基燃料中的质量百分数称为空气干燥基成分 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100 干燥基： 以除去全部水分后的燃料成分总量作为计算基准。各组分在干燥基燃料中的质量百分数即为干燥基成分 Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100 以Ad表示灰分含量更为准确 干燥无灰基： 以除去水分和灰分后的燃料成分总量作为计算基准，又称可燃基 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100 成分换算 相对于收到基成分，干燥成分被放大了100/(100-Mar)倍，因此 干燥成分/收到基成分 ＝ 100/(100-Mar) 相对于收到基成分，可燃成分被放大了100/(100-Mar-Aar)倍，因此 可燃成分/收到基成分 ＝ 100/(100-Mar-Aar) 相对于干燥成分，可燃成分被放大了100/(100-Ad)倍，因此 可燃成分/干燥成分 ＝ 100/(100-Ad) 例、试将下列煤的成分换算成收到基成分 根据 首先应求出灰分的收到基含量Aar Aar=Ad*(100-Mar)/100=12.5*(100-20)/100=10 Car=Cdaf*(100-Mar-Aar)/100=50.4 Har=3.5 Oar=14.0 Nar=1.4 Sar=0.7 4.2 煤的工业分析 煤的元素分析工作量大，复杂，工程应用多用工业分析成分。内容是测定水分、灰分、挥发分和固定碳的百分含量 方法：干馏，即把煤在隔离空气的情况下加热 把煤加热到110oC，使水分蒸发，测出水分含量 在隔绝空气下加热到850oC，测出挥发分含量 然后通入空气使焦块全部燃烧，测出灰分和固定碳含量 煤干馏过程 首先全水分蒸发M 接着逸出的全部气体称为挥发分V 矿物结晶水、挥发性成分、热分解产物 比如有CO2、CO、H2、CH4、CmHn、N2、热解水蒸汽、矿物结晶水蒸汽 然后形成的固体残留物为焦块 固定碳 FC＝100－（M＋V＋A） 灰分 最后通入空气燃烧剩下的是灰分A 提问 1、如何保证干馏过程煤与空气隔绝 2、水分