河北工业燃烧学2燃料

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1、第一篇燃料概论Date1河北工业大学能源与环境学院燃料的分类物态天然燃料人工燃料气体天然气：世界探明储量 14.1T立方米，56年（ 0.17T立方米，57年）高炉煤气、焦炉煤气、 液化石油气等液体石油：世界探明储量 137.3Gt，45年（3.3Gt ，23年）汽油、柴油、煤油、重 油、煤焦油等固体木柴、煤：世界探明储 量1043Gt，320年（ 114Gt，587850年）木炭、焦炭、煤粉、型 煤等Date2河北工业大学能源与环境学院世界石油储量1020亿吨Date3河北工业大学能源与环境学院我国的常规能源储量（数据来源于中国统计年鉴2008）Date4河北工业大学能源与环境学院近年来能源

2、生产总量Date5河北工业大学能源与环境学院近年来能源消耗总量及构成Date6河北工业大学能源与环境学院石油平衡数据石油需求的58%依赖进口，依赖程度仅次于美国Date7河北工业大学能源与环境学院天然气主要依赖进口Date8河北工业大学能源与环境学院煤炭平衡数据Date9河北工业大学能源与环境学院能源加工转换效率Date10河北工业大学能源与环境学院我国一次能源消耗结构（） 煤炭 石油 天燃气 矿物燃料总量 水电 核能及新能源 1953年94.333.810.0298.16 1.840 1980年72.220.73.196 4.00 1993年75.820.32.198.2 1.80 2000

3、年70.0619.073.5392.66 6.670.067 2020年 67.7514.955.5488.24 8.753.05 2050 年 603.195.1568.34 6.1525.51可见我国能源基本情况：以煤炭为主Date11河北工业大学能源与环境学院我国燃煤设备利用率 燃煤设备 效率 工业锅炉60-65 火电发电厂30-35（热效率为80-90%） 工业炉窑 20-30 民用炉窑 16 燃煤机车 5-8基本情况：能源利用率低，另外污染严重、设备控制技术落后。Date12河北工业大学能源与环境学院国内外能耗对比火电单位煤耗较国际先进水平高22.5%吨钢可比能耗较国际先进水平高21

4、%水泥综合能耗高45%，乙烯综合能耗高31%机动车百公里耗油比欧洲高25%，比日本高20%，比 美国高10%单位建筑面积采暖能耗是同纬度发达国家的2-3倍Date13河北工业大学能源与环境学院污染情况Date14河北工业大学能源与环境学院保罗.罗伯茨石油的终结“到2020年，全世界所烧掉的煤炭的2/5、 所消耗石油的1/10、所消耗电力的1/7，都是旧 中国所为。而所有以能源为基础的二氧化碳排放 中的1/5都要归咎于中国”世界十大烟雾污染城市中，中国占据了七个 ！Date15河北工业大学能源与环境学院能源是国民经济和社会发展的物质基础，就 目前的形势来看，前景不容乐观。我国单位GDP能源消耗量

5、是日本的8倍、德国 的6倍、美国的4倍。主要原因是能源结构不合理（ 以煤为主）、利用过程中效率低（工业化阶段、重 工业集中）、浪费严重等造成。所以提倡“发展循环经济、建立节约型社会” 。循环经济：强调资源消耗的减量化、再使用和再 生利用，其目标是环境保护和预防污染。节约型社 会：则以节约资源为最终目的，通过节约来实现环 境保护的间接目标。Date16河北工业大学能源与环境学院陈海玲，“中国变煤炭净进口国 拉闸限电现象此起彼伏 ”，广州日 报2010.8.201、中国已有煤炭出口国 转变为净进口国2、石油对外依赖程度高 达55%（50%为警戒线）原因：1、煤电上网电价过低，煤电0.3元/度，风电

6、0.6元/度 ，太阳能4元/度。2、生产水平、模式落后，单位GDP的煤 消耗量，中国是日本的15倍，是美国的8.7倍。 3、我国主要 GDP增长点都是高能耗产业。 Date17河北工业大学能源与环境学院中国能源发展战略：节能效率优先，环境发展协调，内外开 发并举，坚持以煤炭为主体，以电力为中心 ，降低石油消耗，开发新能源可再生能源技 术。调整优化能源结构、保障国家能源安全 。2010年1月28日，国家能源委员会成立，由温家宝总 理出任主任。主要职责是：负责研究拟订国家能源发展 战略，审议能源安全和能源发展中的重大问题，统筹协 调国内能源开发和能源国际合作的重大事项。 Date18河北工业大学能

7、源与环境学院Date19河北工业大学能源与环境学院第一章固体燃料Date20河北工业大学能源与环境学院第一节 煤的分类Date21河北工业大学能源与环境学院Date22河北工业大学能源与环境学院Date23河北工业大学能源与环境学院Date24河北工业大学能源与环境学院 泥煤：形成年代最近，质地疏松、吸水性强，含水量 高达40以上。 与其他煤种相比，含氧量高，2838左右；含碳 量少。挥发分高，可燃性好；含硫量低，灰分熔点比 较低。 只适用于作为地方燃料，不能长途运输。Date25河北工业大学能源与环境学院煤的化学组成 煤的主要成分：碳C、氢H、氧O、氮N、硫S（煤的可燃质） ；水分W、灰分A

8、（煤的惰性质）。 碳：主要可燃元素，碳化程度越高含碳量也大。但是碳较难 燃烧，因此含碳量越高越不易着火；但碳燃烧释放的热量比 较多，因此含碳量越高热值越高。存在形式有两种，一种以 与氢、氧的化合态存在，另一种以游离态存在。 氢：主要可燃元素，发热量为碳的三倍半，但是含量少。两 种存在形式，一种是与碳、硫结合的可燃氢，另一种是与氧 结合的化合氢。前者可燃，称为有效氢。 氧：是煤中的有害元素，与碳、氧结合形成的氧化物不能进 行燃烧反应。 氮：惰性元素，但是在高温下形成NOx，是燃烧产生的有害 气体之一。Date26河北工业大学能源与环境学院 硫：有害物质；以有机硫、黄铁矿硫、硫酸盐硫三种形式 存在

9、；前两种称为可燃硫。燃烧后形成二氧化硫、三氧化 硫等有害气体。 灰分：有害成分。指煤中所含有的矿物杂质在燃烧过程中 经过高温分解和氧化作用后生成的固体残留物，主要是碳 酸盐、粘土矿物质以及微量稀土元素等。 灰分含量高容 易造成燃烧设备的积灰、磨损以及传热恶化；如果灰分的 熔点过低，容易造成结渣，影响燃烧。 水分：有害成分，燃烧时水分的蒸发消耗热量。分两种， 一种是外部水分，是机械附着在燃料表面的水分，与外界 条件有关，可干燥除去；另一种是内部水分，风干后依然 残留在燃料的内部，只有在高温燃烧时才可以除去。 化学 分析的水分就是指这部分水分。Date27河北工业大学能源与环境学院煤的成分表示方法

10、及其换算 应用基：按实际进入燃烧装置的燃料来计算成分 ，计入全部水分与灰分。（收到基） 干燥基：将燃料经过干燥去除水分之后来计算成 分。 由于去掉不稳定的水分，燃料的干燥基比较稳定 。Date28河北工业大学能源与环境学院 可燃基：按去除水分与灰分之后来计算燃料成分。相 对来讲，可燃基的成分更稳定，更合理反映煤的特性 。（干燥无灰基） 分析基：实验室研究过程中去除外部水分之后来计算 燃料成分。（空气干燥基） 各种基之间的关系：Date29河北工业大学能源与环境学院Date30河北工业大学能源与环境学院成分换算系数 由于 并且因为燃料各成分的量不变 根据和分比定律：Date31河北工业大学能源与

11、环境学院Date32河北工业大学能源与环境学院煤的工业分析 燃料的发热量：指在某一温度下（通常是在15至25度 之间测定的），单位质量的燃料（1kg或者1Nm3）在 与外界无机械功交换条件下，完全燃烧后再冷却到原 来温度时所释放出的热量。(kJ/kg) 高位发热量：在实验条件下测定发热量的时候，燃烧 产物最终被冷却到初始温度，此时燃料产物中的水蒸 气温度将凝结为水，并将汽化潜热释放出来，因此此 时测定的发热量称为高位发热量Qgr。 低位发热量：在燃烧设备中，产物一般温度较高，水 蒸汽不能凝结，此时得到的发热量是低位发热量Qnet。发热量是评价燃料质量的重要指标之一，也是热力计算的基本数据，需要

12、实验测 定。Date33河北工业大学能源与环境学院 高位发热量与低位发热量之间的换算关系： 其中水的汽化潜热是2512kJ/kg，括号内是单位燃料所 固有的水分与能够形成的水分之和。Date34河北工业大学能源与环境学院 煤的工业分析内容包括测定水分、灰分、挥发分以及 固定碳的含量。 其中固定碳含量为：Date35河北工业大学能源与环境学院 在隔绝空气的情况下煤将经历以下变化：因此110摄氏度可以测定水分；850摄氏度测量挥发分；然后通入 空气完全燃烧，测定灰分；其余部分就是固定碳Date36河北工业大学能源与环境学院 粘结性：指煤粉碎后在隔绝空气加热到一定温度时， 颗粒之间相互粘结形成焦块的

13、性质。 结焦性：指工业炼焦条件下，一种或者几种煤混合后 的粘结性。 反应性：指煤的反应能力，燃料中碳与二氧化碳及水 蒸气进行还原反应的能力。 可燃性：是指碳与氧气发生氧化反应的能力。煤的碳 化程度越高，可燃性与可燃性就越差。Date37河北工业大学能源与环境学院工业链条锅炉煤层燃烧Date38河北工业大学能源与环境学院第二章液体燃料Date39河北工业大学能源与环境学院小知识“石油”一词的最早出现于公元977年中国北宋编著的太平广记 一书。沈括曾在“梦溪笔谈”描述说：“生于水际，砂石与泉 水相杂，惘惘而出。”国外称石油为“魔鬼的汗珠”、“发光的 水”等，中国称“石脂水”、“猛火油”、“石漆”等

14、。 目前就石油的成因有两种说法：无机论 即石油是在基性岩浆中 形成的；有机论 既各种有机物如动物、植物、特别是低等的动 植物像藻类、细菌、蚌壳、鱼类等死后埋藏在不断下沉缺氧的海 湾、泻湖、三角洲、湖泊等地经过许多物理化学作用，最后逐渐 形成石油。电影天地英雄Date40河北工业大学能源与环境学院延州诗二郎山下雪纷纷旋卓穹庐学塞人化尽素衣冬未老石烟石烟多似洛阳尘沈括长庆油田Date41河北工业大学能源与环境学院石油产品及其性质 原油：黑色黏稠液体，有各种碳氢化合物组成，主要是 烷烃、芳香烃、环烷烃和烯烃等；另外含有硫化物、氧 化物、氮化物以及水分、矿物质等。 石油加工方法：1、分馏：利用产物的沸

15、点不同将之分离、提取出来的方 法称为分馏。有常压分馏与减压分馏两种，前者可以提 取石油气、汽油、挥发油、煤油、柴油等沸点350度以下 的产品；后者则可以提取到粗柴油、润滑油等。2、裂解：将分馏后的残渣进一步在高温高压下进行分解 的方法。有热裂解与催化裂解两种。Date42河北工业大学能源与环境学院石油催化裂化Date43河北工业大学能源与环境学院重油 工业加热设备使用的液体燃料一般是重油。 重油：是原油加工后剩余的粘渣油。 重油中的水分是运输储存过程中掺混进去的，如果含 水过多将影响燃烧，因此需要分离；但是少量的水存 在10以下利于燃油的乳化，促进燃烧。Date44河北工业大学能源与环境学院闪点、燃点、着火点 闪点：燃油温度提高时，油蒸汽逸出，温度越 高蒸汽的浓度越高；当蒸汽浓度达到一定程度 时，遇到小火焰将发生闪火现象，此时的温度 称为闪点。瞬间现象。80130摄氏度左右。 燃点：等油温超过闪点之后，蒸发速度加快， 以至于闪火之后燃烧将持续，此时的温度称为 燃点。比闪点高10度左右。 着火点：如果继续提高油温，蒸汽将自动燃烧 起来，自燃，此时的温度称为着火点。500度以 上。 是重油的主要性能指标，关系到运输、储存、 使用安全。Date45河北工业大学能源与环境学院粘度 粘度是表示流体质点之间摩擦力大小的一个物理指标 。重油的粘度与加工方式有关；随着温度的提