燃料与燃烧
燃料及燃烧

2燃料及燃烧2」冶金企业常用燃料1、概述燃料的定义:凡燃烧时能放出大量的热,该热量能经济而有效地用于现代工业生产或日常生活的所有物质,统称燃料。
冶金生产大多数需要在高温下进行,其所需热量,除电炉外,大部分仍靠燃烧燃料供给,所以燃料是冶金生产不可缺少的重要原材料之一。
冶金生产所使用的燃料,一般应具备如下条件:(1) 燃烧所放出的热量必须满足生产工艺要求;(2) 便于控制和调节燃烧过程;(3) 蕴藏量丰富,成本低,使用方便;(4) 燃烧产物必须是气体,对人、动植物、厂房、设备等无害。
燃料的种类很多,按物态可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料三类;按来源可分为天然产品和加工产品两种。
工业用燃料分类见表2—1。
燃料的一般分类表表2 —1来源燃料的固态-----------------------------------------------------天然产品加工产品固体燃料木柴、煤、油页岩等木炭、焦炭、粉煤高炉煤气、焦炉煤气、气体燃料天然煤气发生炉煤气等冶金工业生产是燃料的巨大消耗者,冶金工作者必须熟悉各种燃料的性质,会正确选用,并能合理组织燃烧过程,以降低燃料消耗量。
2、常用燃料的特性常用燃料的特性主要包括以下两方面:第一:燃料的化学组成。
必须分清哪些组成物是发热的,哪些组成物是有害的。
第二:燃料的发热能力。
这是评价燃料质量的重要指标。
⑴燃料的化学组成及其成分换算①气体燃料的化学组成及干湿成分换算气体燃料是由几种较简单的化合物所组成的机械混合体。
其中:CO、H2、CH4、C2H4、C m H n、H2S等是可燃性气体成分,能燃烧放出热量。
CO2、N2、SO2、H2。
、02等则是不燃成分,不能燃烧放热,故其含量均不宜过多,以免降低燃料的发热能力。
C m H n总称为重碳氢化合物,,包括C3H6、C2H6、C2H2……等。
每单位体积(m2)重碳氢化合物燃烧,约放出71176 kJ热量。
气体燃料中的氧,在高温预热的情况下,能与可燃成分作用,从而降低气体燃料燃烧时的放热量。
燃料与燃烧

化碳遇氧后,还有旨继续氧化成二氧化碳,又放出238OOKJ/kg热量,从而补足全部热量。
六、液体燃料和气体燃料的燃烧
液体燃料主要指燃油,汹的沸腾温度低于其着火温度。因此,它们总是先蒸发成蒸气,然后才能进行燃烧,即以蒸气状态进行燃烧。
当液体燃料滴经过加热后,在其表面先蒸发产生蒸气,蒸气向四周扩散,和周围的空气混合,进一步被加热着火燃烧。因为燃烧速度快,蒸发速度慢,液体燃料的燃烧快慢取决于其蒸发速度。
3.充裕的时间
燃烧是有一定速度的,因此,燃烧完全需要一定的时间,可燃气体能进行燃烧前时间取决于它们在炉膛内停留的时间,也就是取决于炉膛的容积。为此,必须保证足够的炉膛容积(燃烧空间)。
对于火床燃烧的机械化炉排,煤燃烧时间取决于煤在炉排上停留的时间,为此,要设计合适的炉排结构和面积。尽量设法提前着火,以保证有充裕的燃烧时间。
上述燃烧过程的各个阶段,在实际的燃烧设备中是不能截然分开的,它们常常是互相重叠,交错进行的。
五、煤的燃烧条件
为了使煤的燃烧过程进行得快(单位时间内燃烧得多,放出热量多),未完全燃烧损失少,即迅速而完全的燃烧,必须保证下述三个最基本的条件:
1.较高的温度
温度是燃烧的首要条件。因为燃烧要从着火开始,在着火前的准备阶段中,干燥与干馆过程都要吸收热量。因此要求炉膛具有较高的温度,提供足够的热量。无烟煤挥发分少,着火温度高,需要炉膛具有更高的温度。褐煤,着火温度低,但是往往水分较多,而且劣质褐煤灰分也多,发热量低,燃烧放出热量少,也需要炉膛具有较高温度。其他劣质煤,为了保证着火也需要较高的炉膛温度,如果仅从着火考虑,炉膛温度越高越好。
燃料与燃烧知识点归纳

第六章 燃烧与燃料第一节 燃烧与灭火一.燃烧的条件(重点)1.燃烧:是可燃物跟氧气发生的剧烈的发光、发热的氧化反应。
(1)燃烧的现象:发光、发热,反应剧烈。
(2)燃烧的反应类型:氧化反应,不一定是化合反应。
(3)燃烧的反应物:常见的燃烧都是可燃物跟氧气发生反应,但是,不是所有的燃烧都一定有氧气参加。
例如,镁就能在二氧化碳中燃烧:2Mg+CO 2点燃C+2MgO ;钠能在氯气中燃烧:2Na +Cl 2点燃2NaCl(4)燃烧的反应条件:点燃 (5)燃烧的分类及燃烧的产物注意:① “完全燃烧”和“不完全燃烧”又叫“充分燃烧”和“不充分燃烧” ② 要掌握含C 、H 、O 等元素的燃料完全燃烧的化学方程式: 2.燃烧的条件:①物质具有可燃性 ②可燃物要与氧气接触;③可燃物的温度达到其自身的着火点(即可燃物燃烧所需要的最低温度) 燃烧必须要同时满足三个条件,才能发生燃烧的现象。
二.灭火的原理:①.移走可燃物可燃物 ②.隔绝氧气③.使温度降到着火点以下1.灭火原理实质就是破坏物质燃烧的条件,三者破坏其一即可灭火。
2.几种常见的灭火方法:(1) 移走可燃物可燃物:森林火灾开辟隔离带,管道煤气着火先关掉阀门,釜底抽薪等; (2)隔绝氧气:酒精灯用等冒盖灭,油锅着火用用锅盖盖灭,向着火的木柴上覆盖沙子,少量酒精燃烧用湿抹布盖灭等;(3)使温度降到着火点以下:用水等大量的冷却剂灭火,用嘴将灯吹熄,(4)用灭火器灭火:①泡沫灭火器:可用于扑灭木材、棉布等燃烧而引起的一般火灾,不能用于扑灭电器火灾;②干粉灭火器:除了用来扑灭一般火灾外,还用于扑灭电器、油、气等燃烧引起的火灾;③液态二氧化碳灭火器:用于扑灭图书档案、贵重设备、精密仪器的火灾。
3.二氧化碳与灭火(1)原理:二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧,且密度比空气大。
(2)灭火器主要是用二氧化碳灭火,二氧化碳不能扑灭所有的火灾:如镁带燃烧就不能用二氧化碳扑灭。
4火灾处置、自救 (1)火警电话:119(2)电器、管道煤气、天然气着火,首先要关闭电源或气阀。
3 燃料与燃烧

87.91 5.49 5.49 0.55 0.55 100Car=Cad(100-Mar,f) 100Car=Cdaf(100-Mar-Aar) 其转化关系见表5-2(改错)
总量
100% 100% 100% 100%
材料工程基础-lvshuzhen
3.1.4 燃料有哪些热工性质?(掌握)
1、基本热工性质——发热量(简称:热值) 2、其它热工性质
3.1.1 燃料是如何分类的?(掌握) 3.1.2 燃料的组成有哪两种表示方法?其基准 内容 有哪些?各种基准之间如何换算?(掌握) 3.1.3 燃料有哪些热工性质?(掌握) 3.1.4 如何选择燃料?(了解)
材料工程基础-lvshuzhen
3.1.燃料的种类和组成
3.1.1 燃料是如何分类的?(掌握) 气体燃料:天然气、煤气、液化气等 液体燃料:汽油、煤油、柴油、重油 固体燃料:煤、柴禾等
根据化学反应计算空气量、烟气量、烟气组成 根据热平衡原理计算火焰温度 计算方法:分析计算法、近似计算法、操作计算法
材料工程基础-lvshuzhen
3.2.2.1 设计计算
分析计算法:已知燃料的种类和元素分析成分,通过化学 反应,根据质量守衡进行定量计算。 假定:
–气体的体积均以标准状态计算; –气体均为理想气体; –计算的基准温度为0℃; –计算时固体、液体燃料用收到基(ar),气体燃料用湿基 – 均在完全燃烧条件下计算空气量 ; – 空气由氧气和氮气组成,其体积百分比为21:79。
(2)实际空气量的计算(掌握)
Va Va0 1.2 5.08 6.09(Nm3 Kg)
例题
材料工程基础-lvshuzhen
(3)理论烟气量V0的计算(掌握)
理论烟气由以下两部分组成:
《燃料与燃烧》课件

如燃料的颗粒大小、密度、热导 率等,都会影响燃料的燃烧性能 。颗粒越小,比表面积越大,燃 烧越充分。
燃烧环境
氧气浓度
氧气是燃烧反应的必要条件,氧气浓 度越高,燃烧反应越剧烈。
环境温度
环境温度影响燃料的蒸发和热解,进 而影响燃烧反应。温度越高,燃烧反 应越快。
燃烧设备
燃烧器的Байду номын сангаас计
燃烧器的设计,如喷嘴、空气混合装置等,都会影响燃料与空气的混合程度, 从而影响燃烧效果。
废气处理
对燃烧产生的废气进行净化处理,减少对环 境的污染。
废热回收
利用燃烧产生的余热进行发电或供热,提高 能源利用效率。
燃料选择
优先选择清洁能源,减少化石燃料的消耗。
05
燃料燃烧的未来发展
清洁能源的发展
太阳能
利用太阳能进行发电和供热,减少对化石燃料的依赖。
风能
通过风力发电,实现可再生能源的利用。
燃烧室的结构
燃烧室的结构,如容积、形状、出口设计等,都会影响火焰的稳定性、燃烧速 度和燃烧效率。
04
燃料燃烧的产物与污染
燃烧产物的种类
01
02
03
04
燃烧产物
燃烧过程中产生的气体、液体 和固体物质。
燃烧气体
包括二氧化碳、一氧化碳、氮 氧化物、硫氧化物等。
燃烧液体
燃烧过程中产生的油滴、水蒸 气等。
燃烧固体
燃烧过程中产生的灰烬、烟尘 等。
燃烧产物的危害
01
二氧化碳
导致温室效应,引起全球气候变暖 。
氮氧化物
形成酸雨和光化学烟雾,对环境和 人体健康造成危害。
03
02
一氧化碳
燃料与燃烧过程

燃烧环境对燃料消耗的影响
在高温、高压或特定气氛的燃烧环境中,燃料的消耗速率和效率可能会发生变 化。
燃料与燃烧的相互作用
燃料选择与燃烧装置设计
为了确保最佳的燃烧效果,需要根据燃料的特性来设计和优 化燃烧装置。
燃烧过程对燃料利用的指导
燃烧反应需要足够的温 度和氧气来引发和维持。
燃烧过程中,燃料中的 化学能被转化为热能和 光能。
燃烧反应的速率取决于 温度、压力、反应物的 浓度和化学键的特性。
燃烧的过程
预混合燃烧
动力燃烧
燃料与空气预先混合,然后进入燃烧 室进行燃烧。
燃料与空气在高温高压下快速混合并 进行燃烧。
扩散燃烧
燃料与空气在燃烧过程中混合,适用 于低速燃烧。
一氧化碳
不完全燃烧产生的有毒气体一氧 化碳,会降低血液的载氧能力, 导致人体出现头痛、恶心等症状, 严重时甚至可能导致窒息死亡。
温室气体排放
二氧化碳
燃料燃烧过程中释放的二氧化碳是导致全球气候变暖的主要温室气体之一,加剧 了温室效应,对全球环境和生态系统产生重大影响。
甲烷
燃料中的甲烷在燃烧过程中会释放到大气中,也是一种强效的温室气体,对全球 气候变暖产生影响。
能效提升
提高能源利用效率,减少能源浪费。例如,采用先进的热 力系统和设备、余热回收等技术,提高能源利用效率。
新型燃料的研发
替代燃料的研发
研发新型替代燃料,如生物质燃料、氢能等,以减少对传 统化石燃料的依赖。
燃料添加剂的研发
研发新型燃料添加剂,以提高燃料的燃烧性能和环保性能。 例如,研发能够降低氮氧化物排放的燃料添加剂。
燃料与燃烧过程
燃料与燃烧原理

煤、煤粉气流和气体燃料的着火温度
挥发份大的烟煤,活化能小,反应能力强,着 火温度低,即使周围散热条件较强,也容易稳定 着火; 挥发份很低的无烟煤,活化能大,反应能力低 ,着火温度最高,需要减小周围散热,维持高温 状态,才能稳定着火。 各种煤的着火温度: 各种煤的着火温度:
煤种 无烟煤 烟煤 400~ 400~500 褐煤 250~ 250~450
燃烧理论基础
煤粉气流火焰传播速度的影响因素 煤粉气流的火焰传播速度受多种因素的影响, 其首先决定于燃料中可燃挥发分含量的大小,其次还与 水分、灰分、煤粉细度、煤粉浓度和煤粉气流混合物的 初温及燃烧温度有关。 一般情况下,挥发分大的煤,火焰传播速度快; 灰分大的煤火焰传播速度小;水分增大时,火焰传播速 度降低。 提高煤粉细度时,挥发分析出快,并增加了燃 料的反应面积,火焰传播速度可显著提高。 提高炉膛温度时,火焰面向周围环境的散热减 少,反应速度加快,因而提高了火焰传播速度。 锅炉在高负荷运行时,炉膛环境温度较高,容 易稳定燃烧;锅炉在低负荷运行时,燃烧放热量减少, 冷却散热条件增强,需要加强稳燃措施或增加易燃的液 体或气体燃料,来帮助煤粉气流稳定燃烧,其实质是提 高火焰传播速度。
着火温度℃ 700~ 着火温度℃ 700~800
煤粉气流中煤粉颗粒的着火温度: 煤粉气流中煤粉颗粒的着火温度:煤种无源自煤贫煤烟煤褐煤
着火温度℃ 着火温度℃
1000
900
650~ 650~840
550
燃烧理论基础
反应物浓度的影响 燃烧过程中,参加反应物质的浓度是不变的, 燃烧过程中,参加反应物质的浓度是不变的, 但实际上,在炉内各处.在燃烧反应的各个阶段中, 但实际上,在炉内各处.在燃烧反应的各个阶段中,参 加反应的物质的浓度变化很大。 加反应的物质的浓度变化很大。 在燃料着火区,可燃物浓度比较高, 在燃料着火区,可燃物浓度比较高,而氧浓度 比较低。这主要是为了维持着火区的高温状态, 比较低。这主要是为了维持着火区的高温状态,使燃料 进入炉内后尽快着火。 进入炉内后尽快着火。但着火区如果过分缺氧则着火就 会终止,甚至引起爆炸。 会终止,甚至引起爆炸。因此在着火区控制燃料与空气 的比例达到一个恰到好处的状态, 的比例达到一个恰到好处的状态,是实现燃料尽快着火 和连续着火的重要条件。 和连续着火的重要条件。反应物浓度对燃烧速度的影响 关系比较复杂。 关系比较复杂。
节能基础知识--燃料与燃烧

(四)煤的分类
煤一般可以分为无烟煤、烟煤、贫煤、褐煤、石煤与煤矸石。见表 ! * %。
表!*% 特性 煤种 石 煤 褐 矸 煤 石 煤 !类 无烟煤 "类 #类 贫 煤 !类 烟 煤 "类 #类
注:!+,-. 6 %&!787+9
工业用煤分类表 水分 灰分 (() 1 )# 1 )# 应用基低位热值 ( +,-. / +0) !### 2 ")## !)## 2 ")## "### 2 3)## 4 )### 1 )### 1 )### 1 %)## 1 "5## 2 35## 1 35## 2 %5## 1 %5##
一、燃料知识 (一)燃料的分类
燃料按状态可分成三类:固体燃料、液体燃料和气体燃料。 固体燃料有煤炭、油页岩、木柴和植物燃料(如农作物秸秆) 。其中煤炭应用最为 普遍,在我国目前和今后相当长时间内都是最基本的能源。 液体燃料有石油(原油)及其加工产品等。石油在常压下蒸馏可分别提炼出汽油、 煤油、柴油等高质量燃料。 气体燃料有天然气及人造煤气。天然气多从油田或煤田附近地层逸出,是一种高质 量的燃料。人造煤气种类很多,有石油气、焦炉煤气、高炉煤气、水煤气、发生炉煤气 及城市煤气等。
注:+"#$% 3 *)+(/("4
(三)煤的工业分析
对煤进行工业分析的主要目的是为了判断其燃料特性,从而在锅炉运行中采取相应 的技术措施,调节和控制燃烧过程。煤的工业分析项目有挥发物、固定碳、灰分、水分 和发热量等。 :煤加热到一定温度,首先排放出一些气体,开始着火燃烧,这些 +) 挥发物(5) 气体就是挥发物,如一氧化碳、氢气和各种碳氢化合物等。挥发物析出后就很快着火燃 烧,使煤粒周围形成一层火膜,将煤粒迅速加热到较高的温度,同时挥发物析出后煤粒 中间出现孔隙,增加煤与空气的接触面积。当煤的挥发物含量相当比例时,容易着火, 有利于燃烧;但当煤的挥发物含量过高时,相对减少了固定碳的含量,使煤发热值降 低。一般锅炉用煤的挥发物含量最好在 2,! 以上。 :煤中的挥发物燃烧后,剩下是固定碳和灰分。固定碳在完全燃烧 2) 固定碳( 6) 时和氧化合成二氧化碳,将放出 00.,*"4 & "’((,-,"#$% & "’)热量。 :煤燃烧后,残留下来不能燃烧的固体杂质便是灰分。主要是混入煤 0) 灰分(7) 中的砂石、灰土、氧化铁、氧化钙等,灰分是煤中的有害成分,它含量过大,使煤发热 —
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【燃料及其燃烧过程】燃料与燃烧
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第三章燃料及其燃烧过程与设备
硅酸盐制品需要消耗大量的热量。
热量的来源:
1、燃烧燃烧产生,即化学能转化为热能。
资源丰富,但价格低廉
2、以电为热源,即电能转化为热能。
效率高,但相对短缺。
目前硅酸盐行业热源以燃烧为主。
第一节燃料的种类及组成
燃料:在燃烧过程中能过发出热量并能利用的可然物质燃料的种类按状态分:
固体燃料:木碳,煤等。
其中煤又分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。
液体燃料:石油及其制品。
气体燃料:天然气、人造煤气。
按来源分:
天然原料:
人工原料:
一、固体燃料:
煤的种类及特点:
按国家标准,分为三类:褐煤、烟煤、无烟煤
1)、褐煤:外观褐色,光泽黯淡。
水分含量高,热值低,密度较小,含氧量高,化学反应强,极易氧化和自然。
常作为加压气化燃料,锅炉燃料
2)、烟煤:挥发份含量高、灰分及水分较少,发热量高。
可划分贫煤、焦煤、气煤3)、无烟煤:挥发份含量低,燃点较高,燃烧时没有粘结性。
、固体燃料的组成及换算:
常用两种表示方法:
元素分析法:
C、II、0、N、S、
A、M工业分析法:挥发分、固定碳、
A、M
1、元素分析法:
C、H、0、N、S、
A、M
C:煤中含量最多的可燃元素,一般含量为15-90%
以两种形式存在:碳氢化合物:碳与氢、氮、硫等元素结合成有机化合物
碳呈游离状态:
II、可燃元素,一般含量为3-6%
以两种形式存在:化合氢
自由氢:与化合物组成的有机物,如Cnllm空气干燥基干燥基
干燥无灰基1)收到基:
以实际使用的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。
收到基
收到基水分Mar有两种:外在水和内在水2)空气干燥基:以实验室使用的风干煤样为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。
空气干燥基分析基
干燥基:
以无水的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。
干燥基干燥基
干燥无灰基:
以无水、无灰的煤为基准而测出的煤各元素的质量百分组成。
干燥无灰基
各种基之间的转化
例如:收到基与空气干燥基之间的转换。
设:已知Cad、Mar、Mad ,求Car。
解:取100kg收到基煤为基准,相当于空气干燥基煤为:二者含碳质量相等:收到基含碳质量二空气干燥基含碳质量
即:
2、工业分析法:
挥发分+固定碳+A+M二100%工业分析规程:
煤在隔绝空气的条件下加热,随温度升高发生的变化:100450°C :碳氢化合物分解释放出可燃气体。
矿物结晶水逸出- 850 °C :气体挥发停止
10001c n低位热值之间的转换参见表4—着火温度。
着火温度:由缓慢氧化反应转变为剧烈氧化反应的瞬间叫一着火II,转变时的最低温度叫作着火温度。
着火温度范围表4-20
二、着火浓度范围
指燃料和空气的比例必须在一定的范围内才燃烧
三、固定碳的燃烧
C的燃烧是氧化反应过程与扩散过程的结合。
要使C迅速燃烧,02必须扩散至C表面,在高温下与C氧化生成碳氧化物,然后这些碳氧化物必须迅速从C表面扩散出去,以使新的02再扩散至C表面。
n碳燃烧反应速度应该与化学反应速度与扩散速度有关。
n低温时,k大,燃烧反应速度主要取决于扩散速度,不随燃料性质而变,与温度关
系不大,而和气流速度关系很大,此时称为扩散燃烧区。
n 二者之间为过渡区。
三、可燃气体的燃烧连锁反应,以燃烧反应为例:。