第一章燃料与燃烧概述

我国汽油的牌号
异辛烷C8H18的辛烷值 100 正庚烷C7H16的辛烷值 0 研究法辛烷值 （RON） 马达法辛烷值 （MON） 不同配比的标 准油样，ON
抗爆指数 （Ai）
我国柴油的牌号
军用柴油—两个级各有3种牌号 轻柴油---三个级各有 6种牌号 重柴油---2种牌号

十六烷烃的十六 烷值C16H34 a-甲基萘C11H10 （或七甲基壬烷 的十六烷值）
100 0 不同配比的标 准油样, CN
国产重油的牌号

60oC重油恩氏黏度数值命名 有多种牌号（如20号、60号等）
1.1.3 气体燃料
气体燃料分为人造煤气和天然气 人造煤气：是由液体燃料或固体燃料经过加工而 得到的主产品或副产品。 人造煤气包括： 以CO、H、甲烷为主体的煤气系列，

闪点和燃点

燃点（着火温度、着火点）
燃油在常压空气中能自行燃烧起来的最低温度 称为燃点，也称为着火温度或着火点。

闪点
燃油被加温到某一温度，油面上的油蒸汽发生 闪火现象，此时油温叫做油的闪点。
通常燃点较闪点高10～30℃。 闪点是燃油储存中的防火指标。

凝固点和沸点
凝固点 盛有燃油的试管倾斜45o ，燃油油面在1分钟 内仍保持不变时的温度。 凝固点越高，流动性越好 凝固点越低，流动性越差 沸点 无固定沸点，只有一个温度范围，沸腾从某一 温度开始，随温度升高而连续进行。 石油蒸馏就是收集不同沸点的镏出物


航空汽油--馏出温度40-180oC 车用汽油（90号以下）--馏出温度35-205oC 车用汽油（90号以上）--馏出温度35-195oC 轻柴油--馏出温度205-360oC 煤油--馏出温度200-320oC 航空煤油--馏出温度150-250oC 重油--馏出温度300oC以上 大型船用柴油机燃料--馏出温度350oC以上 渣油--馏出温度高于500-520oC
几个概念：



标准煤: 燃料的每释放出29300kJ(7000kcal)热 量就折算为1公斤标准煤。（按低位发热量） 中国煤炭: 燃料的每释放出20934kJ(5000kcal) 热量就折算为1公斤标准油煤。（按低位发热 量） 标准油（原油）: 燃料的每释放出41868kJ (10000kcal)热量就折算为1公斤标准油煤。（按 低位发热量） 标准燃气（油气）: 燃料每释放出 9500kcal热 量就折算为1公斤标准燃气。 燃料每释放出 133300kcal热量就折算为1公斤标 准油气。（按低位发热量），水分 逸出后，有机物开始热分解并逸出的各种气 态可燃物质。 挥发分对煤的着火过程有重大影响。挥发分 高的煤容易着火，也容易燃尽。 挥发分是煤进行分类的主要依据。 挥发分高低和焦炭结块的难易程度（焦结 性）对煤的燃烧特性有很大的影响。 固定碳 ：从煤中扣除水分、灰分及挥发分后 剩下的部分就是固定碳，是煤中主要可燃物 质。
粘结性
煤的分类：

根据干燥无灰基挥发分、收到基低位发热 量、以及其他成分作为参考标准，大致把煤 粉锅炉用煤分为五大类。 低质煤 褐煤 烟煤 贫煤 无烟煤
A
碳 化 程 度
无烟煤的特点
炭化程度最高的煤 含碳高50%~95%、坚硬 挥发分少Vdaf=6.5％-10％， 收到基低位发热量21MJ/kg 适于长途运输 可燃性较差，不易着火
K r：温度修正系数，单位1 / ℃； r ：t℃时油的密度和4℃时纯水密度比； r420： 20℃时油的密度和4℃时纯水密度比；
t 4
燃油粘度

表征油输送和雾化的难易程度 粘度大，流动性差、雾化效果也差。 表征粘度的方法 运动粘度 m2/s 动力粘度 kg/(m·s) 恩氏粘度 0E

恩氏粘度： 温度toC时200毫升燃油通过恩氏粘度 计标准容器时间，与同体积20oC蒸馏水通过恩氏 粘度计标准容器时间之比。 恩氏粘度与运动粘度之间换算为： v=8.00E-8.64/0E,mm2/s(当1.35< 0E<3.20) v=7.60E-4.0/0E,mm2/s(当0E>3.20) 或统一用v=7.7530E-1.784/0E,mm2/s 燃油的粘度值与它的化学成分、馏程、温度和压力 等多因素有关。
燃煤新技术概述
煤的气化 通过煤与空气、氢气、氧气、蒸汽、二氧化碳 中的一种和几种的混合物的化学反应得到气态 产物，即煤气的过程。 煤的液化 煤炭液化是把固态状态的煤炭通过化学加工， 使其转化为液体产品的技术。煤炭通过液化可 将硫等有害元素以及灰分脱除，得到洁净的二 次能源。 煤浆燃料
煤浆燃料
液体燃料特点
含硫量低。 基本没有灰分。 低位发热量在40MJ/kg左右。 各种燃油的燃烧特性差异较大。 液体燃料的相对密度和粘度对液体燃料的 燃烧特性影响很大。

燃油相对密度
燃油的相对密度用t℃时油的密度和4℃时水 密度之比表示，即
r r K r (20 t )
t 4 20 4
固体燃料基成分表示法
收到基（应用基） 空气干燥基（分析基） 干燥基 干燥无灰基 （可燃基）

收到基（应用基）
燃料进入燃烧装置前的元素组成。 下标ar表示
Car H ar Oar N ar S ar War Aar 100%
空气干燥基（分析基）
C
去掉燃料外部水分后的元素组成。下 标ad表示
QGW=4.187(81C+300H-26(O-S)) kJ/kg QDW=4.187(81C+246H-26(O-S)-6W) kJ/kg
QGw和 QDw的换算
Qar , Dw Qar ,Gw 25129 H ar / 100 War / 100
Qad , Dw Qad ,Gw 25129 H ad / 100 Wad / 100
1.1.2 液体燃料
液体燃料指物质形态为液态的可燃物质。 天然液体燃料：石油 工业用液体燃料：通常是原油经过一系列 炼油工艺加工而形成的。 包括汽油、煤油、轻柴油、重柴油、重 油、渣油等石油产品。 还包括焦油和酒精。

石油的组成

石油的组成元素 主要因素：C、H、O、N、S C：84%~87%（质量分数含量） H：11%～14% O：0.1％～1％ N：<0.2% 微量金属因素：钒、镍、铁、铝、钙、 镁、钴、 铜等 微量非金属因素：氯、硅、磷、硒、砷等


灰分：煤中的不可燃矿物质。有害成分，也是影响 燃烧质量的主要成分。 灰分大，可燃物含量减少，发热量降低； 灰分大，不易燃烧完全； 灰分大，烟气中灰粒增多，受热面磨损严重； 灰分大，污染环境； 灰分大，受热面积灰增多，传热能力下降，燃烧设 备热效率降低。 水分：不可燃，有害成分。
煤的工业分析
煤的工业分析：通过实验测出煤中的水分 （W）、灰分（A）、挥发分（V）和固定碳 （FC）的质量的百分比以及煤的发热量。 煤的工业分析，又叫煤的技术分析或实用分 析，是评价煤质的基本依据。 通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出 的，而固定碳是用差减法计算出来的。 广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和 发热量的测定， 又叫煤的全工业分析。

褐煤的特点
碳化程度较低 易风化、易氧化、自燃 不适于远地运输和长期储存 含碳较高40%~50% 挥发分较少 Vdaf>40％ 收到基低位发热量 11.5~21 MJ/kg 易燃烧，不粘结

低质煤的特点
发热量低 灰分高 含水量高 高硫量 易结渣 一般不能单独燃用

水煤浆技术的发展及应用


70年代石油危机后，掀起了开发煤油混合燃料 (COM)的热潮。为此水煤浆燃料(CWM)的研究迅 速倔起。 到80年代初在制备方面的技术大体上已成熟，并 已对水煤浆燃料进行了很多大规模的燃烧试验。 水煤浆技术开发应用先进的国家有日本、美国、 瑞典，加拿大、意大利、法国、德国、英国、中 国等国自80年代起也进行了一系列开发研究。
油煤浆：30%煤粉+70％的油 水煤浆：50～70％的煤粉和水与少量的添 加剂混合成的 （1）易于运输 （2）能代油燃烧 （3）降低SO2和NO

（4）减少环境污染
水煤浆的特点
水煤浆是20世纪80年代起发展起来的一种 煤代油燃料； 其特征是外观象油，流动性好、粘度低； 储运稳定、不沉淀； 能用槽罐车、船舶或管道运输，无自燃着 火和爆料，使用起来比煤和油安全。
R
贫煤的特点
炭化程度次高的煤 含碳高50%~70%、坚硬 挥发分少-
Vdaf>6.5％-10％ 收到基低位发热量 18.5MJ/kg
适于长途运输 可燃性较差，不太易着火
烟煤的特点
碳化程度较高的煤 具有粘结性 分为长焰煤、气煤、肥煤、结焦煤、瘦煤 含碳较高40%~70% 挥发分较少Vdaf=20%-27%（中）和27%40%（高） 收到基低位发热量 16.5/15.5 MJ/kg 容易着火。
第一章 燃料与燃烧概述
刘雪玲
天津大学热能工程系
1.1 燃料的燃烧特性
燃料：指在空气中容易燃烧，并能够比较 经济地利用其燃烧热的物质的总称。 燃料按其状态可分为： 气体燃料、液体燃料、固体燃料。 燃料按其获得途径分为： 天然燃料和人造燃料。

1.1.1 固体燃料
天然的固体燃料有煤、泥煤和木柴等。 人造的固体燃料有焦炭、煤球、煤粉以及木 炭等。 泥煤特点 挥发分高、 可燃性好 反应性强、 含硫量低 机械性能差、灰分熔点低
热值


单位质量或体积的液体燃料完全燃烧所释放出 的热量。 油的C、H含量较煤多，因此油的热值远大于 煤。通常燃油热值在38.5~44MJ/kg 油质越重，H含量越少，热值越低 例如：汽油热值高，重油热值低 液体燃料热值测定 氧弹量热仪测定 根据元素分析用门捷列夫公式计算