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1、24第二章 固体与液体燃料2-1 固体燃料天然燃料主要是煤，煤在我国动力燃料构成占 80%（统治地位）（一）煤的种类煤的分类方法很多，都是据某一方面特征为基础，按碳化程度及煤令分：1泥煤：最年青，保留植残体，C 化浅5070%，W 40%；O2838%低，民用燃料dQ2褐煤：泥煤进一步 C 化，能将热碱水染成褐色得名。 比泥煤坚实，C ：7080%， =4555%，易着火燃烧， 、 较多，rVAW较低，易风化、自燃dQ气 化 及 化 工 燃 料民 用 燃 料3烟煤：继续 C 化，C=8090%， 1045%， 、 不多，rV最高，较坚实，强度大，易着火，最优质固燃 yd 化 工动 力冶 金最大
2、特点：焦结性（其它固燃没有）炼焦主要原料4无烟煤：C 化最深，C90%， 小 01%，水分也少，HrV少 较烟煤低，致密，硬度大，几乎全由固定碳组成，易dQ运存。因为 少，着火难，耐烧，火焰兰色，无烟，另一rV缺点：受热后易爆裂成碎片。我国煤常按可燃基挥发分 及胶质层最大厚度分（粘结性指标） 。r十大类。更多小类：无烟煤，贫，瘦，焦，肥煤胶质层不大 or 不稳定，属不粘 or 弱粘，不宜烧焦，作动力用煤25气煤，弱粘结煤，不粘结煤，长焰煤，褐煤几个煤种统称烟煤按开采加工方式分 L低 质 煤水 采 煤 洗 煤筛 选 煤未 加 工 煤,按用途分 ,化 工动 力冶 金按粒度分。 。 。 。 。 。
3、。按灰分分。 。 。 。 。 。 。 。按锅炉用煤分。 。 。 。 。（二）煤的使用性能为合理 制 定 工 艺 技 术 方 案 需 了 解 它 们设 计 燃 烧 设 备利 用 煤 资 源一、煤的工业分析煤分析 dfgdfff QCVAW百 分 含 量 及测 定工 业 分 析 确 定 元 素 组 成元 素 分 析 ,:测定方法：GB212-77 煤工业分析方法规定。隔绝空气条件下，加热煤（干馏）随 煤将发生以下变化：t表 图解示意如下：26GB 规定工业分析 蒸发水分150t fW 测（分析基试样，无外水）（ min）隔绝空气（坩埚中）9t7t fV 测 通空气，燃烧掉0 fgdAC 测据工业分
4、析结果：把燃料组成百分比写成 %10ffffgdWAVC（固定碳由此式计算得到）同样可用四种基准表示工业分析成分 10yygdgAVC%rrgd四种基准可以相互换算。用工业分析结果，可估算煤的元素组成如烟煤： rrrr rrrVNHSC012.3.35.71.048.027O 的组成可用 100其它组成，上述估算 C、S 是合并在一起计算的。二、煤的发热量可采用前述方法测定或门氏公式估算外，亦可用工业分析值估算。我国煤炭科学院提出下列公式烟煤： KJ/kg )950(187.4QKACQyygdyd P9（1-6 ）褐煤（1-5 ） ，无烟煤（1-7）K常数，据 ，yVP 表9高、低位发热量之
5、差Q，%18yV yyWA6)10(97.2，6三、比热，导热系数=20， =0.841.67 KJ/(kg)， tpCCp泥煤 1.38 褐煤 1.21烟煤 1.001.09经验式：KJ/kg t =20 10/%)65.0%24.0(187. yyrp AWCC=0.2320.348 W/m可用下式估算炼焦煤（烟煤）W/m62310/54.10/54.12.0tt四、粘结性，结焦性粘结性粉碎后的煤在隔绝空气下加热到一定温度时，其颗粒相互粘结形成焦块的性质。结焦性工业炼焦条件下，一种 or 几种煤混合后的粘结性，即炼焦性质两者在本质上有相同之处，一般说，粘结性好其结焦性也好。28（有的书不加
6、区分）不同煤种所得焦炭，粘结，结焦特性有很大区别, 对于燃 烧 设 备 有 重 要 意 义炼 焦煤 分 类在工业分析中，测定灰分的同时，可观察坩埚中的焦渣特性 粘结特性。按国标，焦渣特征区分八类（用下序号作为特征代号）(1)粉状全部粉状，无互相粘着的颗粒。(2)粘着以手指轻压即碎成粉状。(3)弱粘结以手指轻压即碎成小块。(4)不熔融粘结以手指重压即碎成小块。焦渣上表面无光泽，下表面稍有银白色光泽。(5)不膨胀熔融粘结焦渣是扁平饼状，表面有明显银白色金属光泽。(6)微膨胀熔融粘结以手压不碎，表面有明显表面有明显银白色金属光泽且有较小膨胀泡(或小气泡) 。(7)膨胀熔融粘结表面有银白色金属光泽,明
7、显膨胀。(8)强膨胀熔融粘结表面有银白色金属光泽,焦粘膨胀高度大于 15毫米。五、耐热性耐热性指煤在加热时是否易破碎的能力。耐热性强弱 气 化 效 果燃 烧 效 果无烟煤，褐煤，耐热性差 穿妨 碍 炉 子 气 体 流 通 易 烧燃 烧 易 爆 碎气 化 or可对无烟煤进行热处理改善这是因为它坚硬、加热时 引起膨胀不均，硬裂。t29（三）煤的流态化技术（合理利用）众所周知：固体燃料煤与液体及气体燃料相比，有许多不便，麻烦与之相比 不 易 实 现 自 动 控 制环 境 污 染 严 重能 量 转 换 经 济 性 差为此，许多国家，企业纷纷投资研究煤的流态化技术，以期：从煤中提取 的燃料，合理利用煤。
8、方 便清 洁经 济现这方面研究已进入工业化及半工业性中间实验阶段。我国燃料构成以煤为主，流态化技术的研究应用也将是我国今后的一个主要研究课题，流态化技术 浆 化液 化气 化一、煤的气化煤的气化是在一定高温条件下，通过某种气化剂作用将煤可燃气体（燃气）设备：煤气发生炉，气化剂：空气+ 水蒸气（混合发生炉煤气） ；空气（空气发生炉煤气） ；水蒸汽（水煤气） 。30煤从上部加进，气化剂煤层下部通入，煤气上部口排出，据炉内所进行气化特点，可得煤层向上而下分为五层。干燥，干馏带中：煤受到高温炉气加热而放出水分和挥发分（准备阶段）还原，气化带中：将剩下焦炭进行气化反应，气化剂在氧化带中与高温焦炭（主体阶段
9、）接触进行燃烧反应放出大量热量，在还原带中主要完成 CO2 与水蒸汽的还原反应，得到 CO 和 H2 等可燃气体。上面所谈是发生炉煤气，详见第十六章，煤的气化，近几十年，人们探索研究气化新方法，不下几十种。例如： 地 下 气 化 法沸 腾 气 化 法加 氢 分 解 法 完 全 气 化 法部 分 燃 烧 法 )(二、煤的液化31出发点：煤油方法：基于改变煤的碳氢原子比 H/C煤：H/C 0.8/1 长链 &链C油：H/C 1.8/1 短链故普遍采用：加氢措施实现。具体作法 （cui）合 成 液 化 法溶 剂 萃 取 法干 馏 加 氢 法直 接 加 氢 法目前液化方法尚未进入普遍实用阶段，经济上亦
10、不合算。三、煤的浆化主要有 水 煤 浆油 煤 浆1油煤浆顾名思义：煤石油混合燃料（COM 燃料 Coal-oil mixture）制备它核心问题：如何使油，煤均匀混合乳化并能长期贮存。常见制备方法：煤磨成粉末（200 目） （74m）然后按一定比例煤粉，油以乳化剂注入混合器搅拌均匀（机械，超声）优点 替 代 油 向 油 炉 喷 吹动 力 燃 料扩 大 煤 使 用 范 围浆 状 便 于 管 通 输 送节 省 燃 油上海进行多年研究，取得一定进展，还有许多问题须解决，目前处于中试阶段。2水煤浆八十年代迅速发展起来，新型燃烧技术。方法：先将煤粉微粒净化，后按一定比例渗水+添加剂均匀拌和水煤浆燃料（C
11、WM 燃料）32添加剂作用 浓 度 稳 定 性保 证 燃 料 一 定 的 流 动 性 ,优点 环 境 污 染 改 善燃 烧 效 率 比 煤 高方 便 使 用贮 存 容 易分送便 于 管 理 ,这样技术目前国内外都在积极研究中和推广应用中。2-2 液体燃料油 页 岩 炼 出 各 种 燃 料 油煤人 造 燃 料 石 油 及 加 工 产 品天 然 燃 料 ,（一）石油的加工及其产品石油黑褐色粘稠液体由各种不同族和不同分子量的 CH 化合物组成 矿 物 杂 质水 分氮 化 物 氧 化 物少 量 硫 化 物烯 烃芳 香 烃 环 烷 烃烷 烃 ,L按轻馏分多少分 重 质 原 油轻 质 原 油按所含 CH
12、化合物种类分：1石腊基原油， （含石腊族：烷烃 CnH2n+2 多）大庆，中东石油属此类2烯基原油（含烯烃 CnH2n 多）3中间基原油（上两基含量差不多）4芳香基原油（芳香烃较多，C nH2n-6）台湾原油各种燃料从石油中炼制： 加工方法（常见） 裂 解 减 压常 压分 馏33一、分馏法方法：加热原油，利用各分馏产物沸点不同，而把它们分别提取出来。1常压分馏塔内压力接近大气压力，分馏出沸点350）的常压重油 沸点。P34二、裂解法（商人为了充分榨油，算到骨头。 ）为进一步 原油中轻质油产品，将分馏塔出来的残渣，重质油品在 下分解)5.1(604MPaC高 压高 温 o（二）重油的理化性质和使
13、用性能工业炉、锅炉使用的液主要是重油重点介绍它35一、重油的来源和种类重油原油加工后各种残渣油的总称须 加 轻 质 油 调 质 使 用不 易 燃 烧裂 化 重 油 需 配 部 分 柴 油 使 用流 动 性 差沥 青 质减 压 可 直 接 作 炉 用 燃 料常 压直 馏 重 油渣 油 , ,商品重油：各种渣油+轻油配制成我国：四个牌号：20 # 60# 100# 200#以 50的恩式粘度值 E50 来确定牌号二、重油的化学组成是残渣油，与石油类似，多种碳氢化合物混合而成。对重油中各种 CH 化合物分析困难，采用元素分析法元素成分燃烧计算各地重油元素成分基本相近Cr Hr Or+Nr Sr Wy
14、 Ay Qyd8588%1013%0.51.0%0.21% 3%0.3%3980042000KJ/kg主要元素 C. H. 大ydQH 杂质少，易着火燃烧，且较少结渣、受热面磨损然而：HH 2O 与 S 结合生成硫酸 灰堵污 染腐 蚀要严控制 S1%三、重油的特性指标应指出虽各地重油元素成分相近，但特性指标往往差异较大，其主要指标有：1闪点、燃点、着火点油加热，其表面上出现油蒸气 油 气油 表 面 上气 t当蒸气浓度大到一定值，遇火种能闪出火花并立即消灭。这叫闪燃对应的油温叫闪点36超过闪点，点火到能持续燃烧 5min 以上对应的油温油t叫燃点。油蒸气能自燃（不点火）对应的油温叫着火点油t一般重油：闪点 燃点 着火点80130 比闪点高 1020 500600防止火灾（火花） 鉴别燃烧 燃烧室温的一个重要指标 点火条件的指标 度的指标2粘度反映燃油流动性能的物性指标大小 油 雾 化油 输 送粘度表示方法很多，我国常用恩氏粘度表示，用恩氏粘度计测，定义： 蒸 馏 水 流 量 时 间时 油 流 出 时 间时 20mlC20otEtt恩格尔度称粘度计常数s,1520燃油锅炉：一般要求重油喷咀前 Et4在常温下： 我国商品重油能满足要求？（E 50） 20# 60# 100# 200#不能！怎么办？必须把油加热使用， 与 t
