燃烧理论之燃烧与热化学补煤

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1、1煤的计算1.试求1kg如下成分燃料燃烧时理论所必需的空气量： Car=37.2%, Har=2.6%, Sar=0.6%, Nar=0.4%, Oar=12%,Mar=40%,Aar=7.2%。还求过量空气系数 为1.2时燃烧产物的容积。 2.试求40kg煤和60m3发生炉煤气的燃料混合物的燃烧 产物。煤的成分为Car=47.4%, Har=3.2%, Sar=2.5%, Nar=1.3%, Oar=9.7%, Mar=11.0%, Aar=24.9和煤气的成分为H2S=1.2%, CO2=6.5%, CO=25%, H2=14.0%, CH4=2.2%, CmHn=0.3%, O2=0.2

2、%, N2=50.5% 3.试求燃料的收到基成分。若已给出燃料成分为 Cdaf=85%,Hdaf=6%,Sdaf=4%,Odaf=5%,并已知收 到基水分Mar=18.6%,干燥基灰分Ad=30%。还要求 这种燃料的发热量，再求燃烧空气温度为300C和过 量空气系数为1.25时的理论燃烧温度。2燃料与燃烧（补充）燃料与燃烧（补充）1. 燃料的性质2. 燃料的燃烧过程3. 烟气体积计算4. 燃烧过程中硫氧化物的形成5. 颗粒污染物的形成6. 其他污染物的形成3毛主席影响中国最为深远的十句话 1、一条千古不变的真理：“枪杆子里面出政权！” 在蒋介石背信弃义，背叛革命，毛泽东痛定思痛的在血的教训前得

3、出的经验！ 2、最鼓舞人心的一句话：星星之火，可以燎原。 在当时复杂艰苦的环境下，经过科学的分析，这句话对革命来说，无疑是一针兴奋剂！ 3、最豪迈，最傲气的一句话：切反动派都是纸老虎！ 不管是国民党的百万大军，还是美国的原子弹！或是后来的苏联百万大兵压境。又算得了什 么呢？ 4、最谦虚的一句话：这只是万里长征的第一步！ 领导中国人民推翻三座大山，开创中华民族的新纪元。原来还只是万里长征的第一步！ 5、最震憾人心，最震憾世界的一句话：中国人民从此站起来了！ 不管在建国后所犯的错误或多或少，这个由带领无数仁人志士苦苦探索，追求，奋斗，实现 的梦想，已足可奠定其在中国历史上的位置！ 6、最正气凛然的

4、一句话：人不犯我，我不犯人。 我们渴望和平，但我们从不害怕战争！我们不对任何无核国家威胁使用核武器，也不会首先 使用核武器。能够并敢于说出这句话的世界上只有中国。 7、最无奈又最具神秘性的一句话：天要下雨，娘要嫁人，由他去吧！ 8、最充满希望的一句话：你办事，我放心。 9、最有志气的一句话：自己动手，丰衣足食！ 10、令贪官们最为警醒的一句话：为人民服务。（面对大海）4第一节 燃料的性质1. 燃料的分类按获得方法分 按物态分 天然燃料 人工燃料 固体燃料 木柴、煤、油页岩 木炭、焦炭、煤粉等 液体燃料 石油 汽油、煤油、柴油、 重油 气体燃料 天然气 高炉煤气、发生炉煤 气、焦炉煤气 52.

5、燃料的化学组成典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分62. 燃料的化学组成典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分（续）典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分（续）73. 燃料组成对燃烧的影响碳：可燃元素。1 kg纯碳完全燃烧时，放出32860 kJ的热量。当 不完全燃烧生成CO时，放出9268kJ的热量。纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤中的碳不是单质状态存在，而是与氢 、氮、硫等组成有机化合物。煤形成的地质年代越长，其挥发性 成分含量越少，而含碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳量约 90%98%，一般煤的含碳量约50%95%。氢：是燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量为 2%10%

6、，以碳氢化合物的形式存在，1 kg氢完全燃烧时能放出 120500 kJ的热量。 83. 燃料组成对燃烧的影响氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量氮：燃料中含氮量很少，一般为0.5%1.5%硫：以三种形态存在：有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两 种能放出热量，称之为挥发硫。硫燃烧生成产物为SO2和SO3，其中SO2占95%以上。93. 燃料组成对燃烧的影响水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部水分要放在干 燥箱中加热到102105C，保持2h后才能除掉。灰分：是燃料中不可燃矿物质，

7、为燃料中有害成分。104.煤的分类和组成 煤的基本分类q褐煤 最低品味的煤，形成年代最短，热值较低 q烟煤 形成年代较褐煤长，碳含量75%90。成焦性较强，适 宜工业一般应用 q无烟煤 煤化时间最长，含碳量最高（高于93），成焦性差,发热 量大114.煤的分类和组成 煤的成分分析工业分析（ proximate analysis ）测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热 值，是评价工业用煤的主要指标。元素分析（ ultimate analysis ）用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢 、氮、硫和氧的含量。124.煤的分类和组成 煤的工业分析 水分： 一定重量13mm

8、以下粒度的煤样，在干燥箱内318323K温 度下干燥8h，取出冷却，称重 外部水分 将失去外部水分的煤样保持在375380K下，约2h后，称 重 内部水分挥发分： 失去水分的试样密封在坩埚内，放在1200K的马弗炉中加 热7min，放入干燥箱中冷却至常温再称重 134.煤的分类和组成 煤的工业分析（续）固定碳 失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在80020C的 环境中灼烧到重量不再变化时，取出冷却。焦炭所失去的 重量为固定碳灰分： 从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳144.煤的分类和组成煤中灰分的组成：我国煤炭的平均灰分含量为25 灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染

9、和出渣量154.煤的分类和组成 煤的元素分析 碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO2和H2O的生成量测定 氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收， 滴定 硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，S SO42-，滴 定164.煤的分类和组成 煤中硫的形态174.煤的分类和组成 煤的成分的表示方法 要确切说明煤的特性，必须同时指明百分比的基准 ，常用的基准有以下四种：收到基（又称应用基）：锅炉炉前使用的燃料，包 括全部灰分和水分 空气干燥基（又称分析基）：以去掉外部水分的燃 料作为100%的成分，即在实验室内进行燃料分析时 的试样成分 184.煤的分类和组成 干燥基：以去掉全部水分的燃料作为100

10、%的成分，干燥 基更能反映出灰分的多少 干燥无灰基（又称可燃基）：以去掉水分和灰分的燃料 作为100%的成分194.煤的分类和组成 煤的成分的表示方法及其组成的相互关系 204.煤的分类和组成 我国部分煤种的分析结果 214.煤的分类和组成 我国部分煤种的分析结果(续） 225.其他燃料 石油 液体燃料的主要来源 链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物 主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧 氢含量增加时，比重减少，发热量增加 天然气 典型的气体燃料 一般组成为甲烷85、乙烷10、丙烷3235.其他燃料 非常规燃料 城市固体废弃物 商业和工业固体废弃物 农产物和农村废物 水生植物和水生废物

11、污泥处理厂废物 可燃性工业和采矿废物 天然存在的含碳和含碳氢的资源 合成燃料非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题246.燃料组成的表示方法: CxHySzOwNv Sample: C: 77.2%, H: 5.2%, N: 1.2%, S: 2.6%, O: 5.9% and ash: 7.9% by weight. Determine the normalized molar composition.Element Wt % mol/100g mol/mol(碳)C 77.2 12 = 6.43 6.43 = 1.00H 5.20 1 =

12、5.20 6.43 = 0.808N 1.20 14 = 0.0857 6.43 = 0.013S 2.60 32 = 0.0812 6.43 = 0.013O 5.90 16 = 0.369 6.43 = 0.057ash 7.9 6.43 = 1.23 g/molC The normalized molar composition:CH0.808N0.013S0.013O0.057 25燃烧过程计算内容：燃料发热值燃烧用理论和实际空气量热效率燃料用量烟气流量及组成燃料与燃烧过程的计算26气体燃料的发热值 1标准立方米燃料完全燃烧时所放出的热量，单位kJ/Nm3。 高发热值： 低发热值： 发

13、热值 计算燃料油发热值1公斤燃料完全燃烧时所放出的热量，单位kJ/kg。 (1)根据燃料油元素组成（质量百分数）计算: 高发热值： 低发热值： (2)根据燃料油的相对密度计算:(3)由燃料油相对密度指数及含氢量计算(2-6)(2-11)式27燃料燃烧过程 1.影响燃烧过程的主要因素燃烧过程及燃烧产物 完全燃烧：CO2、H2O不完全燃烧： CO2、H2O & CO、黑烟及其他部分氧化产物如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO空气中的部分N可能被氧化成NO热力型NOx281.影响燃烧过程的主要因素 燃料完全燃烧的条件（3T） 空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失 温

14、度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度 时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间 燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分混合291.影响燃烧过程的主要因素典型燃料的着火温度301.影响燃烧过程的主要因素典型锅炉热损失与过剩空气量的关系312.燃料燃烧的理论空气量 建立燃烧方程式的假定： 空气组成 20.9%O2和79.1%N2，两者体积比为：N2/ O2 = 3.78燃料中固定氧可用于燃烧 燃料中硫主要被氧化为 SO2 不考虑NOX的生成 燃料中的N在燃烧时转化为N2 燃料的化学式为CxHySzOw322.燃料燃烧的理论空气量 燃烧方程

15、式：燃烧方程式： 燃料重量燃料重量 = 12= 12x x+1.008+1.008y y+32+32z z+16+16ww 理论空气量：理论空气量： 煤煤 47 m47 m3 3/kg/kg，液体燃料，液体燃料1011 m1011 m3 3/kg/kg332-2 理论空气量与过剩空气系数按化学反应的需氧量而供给的空气量。 液体燃料完全燃烧时所需的理论空气量C+O2CO 燃烧1kg碳需用氧=2.67 kgH2+O2H2O 燃烧1kg氢需用氧=8 kgS+O2SO2 燃烧1kg硫需用氧=1 kg 燃烧1kg燃料由空气供给的理论用氧量为：燃烧1kg液体燃料需要的理论空气量为：气体燃料所需的理论空气用量：理 论 空 气 量34 3.66.0 褐煤 一般煤的理论空气量