液体燃料的燃烧.ppt

液体燃料的燃烧 1 液体燃料的特性 石油中的碳氢化合物和胶状沥青物质1.1.1碳氢化合物 1.1.2胶状沥青物质 石油的元素组成 组成石油的元素主要是碳、氢、氧、氮、硫五种。其中主要的是碳和氢两种元素，碳的含量占84~87%，氢的含量占11~14%。除了上述五种主要元素外，在石油中还发现有极微量的金属元素和其它非金属元素。金属元素有钒、镍、铁、铝、钙、钠、镁、钴、铜等，非金属元素中主要有氯、硅、磷、硒、砷等。 石油的炼制 直接蒸馏法，即按石油中各组分不同的沸点，将其分成若干馏分，每种馏分包含了沸点相近的各种烃类。在常压下，直接对石油加热(300~325℃左右)分馏，石油中各馏分按其沸点高低先后馏出。最先馏出的是沸点最低的馏分如汽油(沸点范围约40~180℃)，然后依次为重汽油(沸点范围约120~230℃)，煤油(沸点约150~300℃)和柴油(沸点范围约200~350℃)等，剩下沸点高的重质油则从分馏塔塔底排出，称之为常压重油。 减压蒸馏的办法 把高沸点的常压重油加热到400℃以上可以继续分馏出各种重质油来。一般采用减压蒸馏的办法(图5-2)来提取，即根据气压降低、沸点下降的原理，把常压重油加热到400℃左右送入到减压蒸馏塔中，其中压力约在0.01MPa以下，这样重油中烃的沸点可降低200℃多，把原来沸点约700℃以下的各种烃都可分馏出来，其中较轻的重柴油从塔顶馏出，而各种腊油(作润滑油用的原料)从塔侧流出，塔底排出的是分子更大，沸点更高的重质油，称为减压重油(或减压渣油)。常压重油和减压重油两者统称直馏重油。 燃油的主要技术特点 凝固点 沸点、闪点、燃点 比重 发热量 比热 粘度 导热系数 表面张力 重油燃烧的基本过程 重油燃烧的特点 重油滴的燃烧，既不同于轻油，又有别于煤粉，而介于这两者之间，因此过程比较复杂。 影响重油燃烧的各种因素 氧浓度的影响 温度的影响 风速的影响 在理想情况下，风速等于零，液滴的蒸发和燃烧是球对称的，即油滴对称地蒸发，在油滴直径5至10倍处形成一球形燃烧表面，油滴的燃烧速度主要取决于蒸发速度，(对单滴在O2=21%下燃烧)，实际上，燃烧产生高温，和周围介质产生对流现象，因此即使无风速，亦出现燃烧球面变形，当有风速时，或油滴与气流有相对运动时，有迎风面上，油气边界层开始变薄，而被吹至油滴尾部并出现有回流区，一般回流区长度为油滴直径的1.2~1.3倍， 风速的影响 此时火焰形状形成火炬形随着速度的增高，油滴前部边界层越变越薄，蒸发速度越来越快，油气迅速被带至油滴后部，因有回流区形成稳燃器作用，当流速提高一定值后，由于气流速度大于油气火焰传播速度，油滴前半部火焰已无法驻定，油气的燃烧只能在回流区(低速区)尾部存在，因此整个油滴没有火焰，而在油滴后不远处存在火焰，此时油滴只起蒸发作用，当气流中氧浓度越低，越易出现这种现象。 气流脉动速度的影响 无论是直流或旋转火炬，都具有一定的湍流度，气流的湍流度愈大，表示气流微团的脉动速度愈大，但是油滴的比重比烟气大得多，直径愈大，重量愈重，故大于一定直径时，脉动的气流微团就不能带动液滴一起脉动，此时脉动速度对氧气混合的影响最大，，当液滴足够小以致基本上随气流一起脉动，亦即它们之间的相对速度等于零，脉动作用降至最小。当油滴大于100微米后，已基本上不大随气流脉动，因此混合比较强烈，有利于燃烬 燃料的特性 燃料中碳氢比例(C/H)愈大，在炉内产生的碳黑可能性愈多，愈是轻质燃料C/H愈低，油炬中可能产生的碳黑愈少，此外燃料的粘度愈小，雾化的颗粒度越细，燃烧越完全，若重油粘度太高，可用加热办法来降低粘度，试验表明，随着重油加热温度的提高，离开炉膛的碳黑和焦碳残核降低。应该指出，出现碳黑烟囱冒黑烟，产生污染，对燃烧热损失并不严重，例如碳黑数为七级(即最严重，全部冒黑烟)，对于轻质重油(Cdaf=86%)，碳黑含量0.05克/米3，对于重质重油(Cdaf=89%)，碳黑含量为0.3克/米3，此时相应的机械未完全燃烧损失为q4=0.05~0.3%，总量是不大的。 蒸汽雾化的影响 采用蒸汽雾化，汽耗率一般均为2%以上，增加部分水蒸汽对燃烧是否有好处?目前还未有肯定的结论，一般认为加入部分水蒸汽可以使重油火炬中碳黑减少，火炬变短，其反应可能如下: 特别是低氧燃烧，容易出现炭黑时，采用蒸汽雾化有一定好处，其蒸汽雾化细度往往较机械雾化为优，较易适应于低氧燃烧。 重油加水的影响 重油中加水的目的一般有三:a 使炉子有适应低氧燃烧;b.提高燃烧效率,节省燃油;c.减少污染。并不是所有加水燃烧的炉子都能同时满足上述三个目的，目前的实践往往主要针对一个目的进行。 油滴在静止气流中的蒸发 我们最关心的几个参数是燃烧的速度、火焰的位置及火焰的温度，而最重要的参数是燃烧速度。