北京市能源管理师培训-第四章燃料与燃烧

化学分析方法测定气体燃料各组分的体积百分比。
CH 4 C2 H 4 C2 H 6 CO H 2 … O2 N2 CO2 100
（1） 气态燃料成分分析的两种表示基准
湿成分基准
干成分基准 ◆ 湿成分基准为包括燃料中水蒸汽组分的表示基准； ◆ 干成分基准为不包括燃料中水蒸汽组分的表示基准。
思考：同一燃料的元素成分哪一种基准的成分最高？
(6）燃料成分基准的换算
上述各个基准之间存在换算关系，可以通过通分运算进行 相互换算 各种基准之间的换算系数
已知成分的基 所 收到基 1 求 成 分 的 基 干燥基 干燥无灰基 空气干燥基
收到基
100 M ad 100 M ar
1
100 100 M ar 100 100 M ad
◆ 灰熔点越低，结渣率越高； ◆ 灰分含量越高，结渣率越高； ◆ 无机硫含量越高，结渣性越强；
◆ 还原性气氛中结渣率高。
6、 液态燃料的组成
液态燃料的主要成分与固态燃料相似；
包括碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、
硫（S）、灰分(A)和水分（M）等。 ◆ 作为燃料使用的液态石油产品主要为： 汽油、煤油、柴油和重油四类。 ◆ 工业燃烧设备中使用的燃油主要是重油。
◆ 思考：如果不是空气，比如富氧燃烧，如何计算？
（4）气体燃料的理论空气量的计算
已知气体燃料湿成分（体积百分数）为：
CO H Cn H H2S CO O N H2O 100
固定碳代表燃料中不挥发性可燃物的含量。
（2）元素分析组成：
燃料中主要化学元素组分碳（C）、氢（H）、氮（N）、
硫（S）和氧（O）以及灰分（A）和水分（M）的质量 百分比。
C H O N S A M 100
◆ M是燃料全水分的质量百分比， 包括内在水分和外在水分；
◆ 水分M及灰分A与工业分析相同；
高 低
高
5、煤的特性
（1）煤的热解挥发特性 挥发分是煤在隔绝空气条件下加热至一定温度时， 煤中部分有机质和矿物质热分解析出的气态产物， 其占煤样的质量百分比称为挥发分产率，简称挥发分。
挥发分的主要成分为：H2、CO、CO2、CmHn （如CH4、C2H4）等。 挥发分不是以析出状态自然存在。
（2）煤的焦结性：焦炭的粘结程度称为煤的焦结性，
初始温度使其中水蒸汽凝结成水所放出的热量。
（2）低位热值 Qnet（低位发热量）：单位质量（或单位体积） 常温下燃料完全燃烧后，将燃烧产物冷却到初始温度 ，但水分仍以水蒸汽形式存在时所放出的热量。
注意点：
◆ 高位热值和低位热值两者之间差别为燃烧产
物中水分的汽化热。
◆ 实际上燃料燃烧后，其产物中的水分基本上 以
（4）干燥无灰基（daf下标）
以去掉全部水分和灰分的燃料作为100%的表示基准。
Cdaf Hdaf Odaf Nd成分灰分和水分变化的影响， 比较准确地反映了燃料的实质，便于区别不同种类的燃料。
（5）各成分的表示方法及其组成的相互关系
重点：计算题可能出在此部分
一、完全燃烧和不完全燃烧（概念要知道）
完全燃烧：燃料中所有的碳全部氧化为二氧化碳、所有的硫 都氧化为氧化硫、所有的氢都氧化为水蒸气，这种 燃烧称为完全燃烧； 不完全燃烧：燃料中有一些可燃物分子不能被充分氧化而生成 H2、CO等； ◇ 燃烧产物的组成 完全燃烧反应：CO2、H2O、SO2、N2及少许的氧； 不完全燃烧反应：除CO2、H2O、SO2、N2及少许的氧， 尚有CO、H2、CH4等。
三 燃料的热值（发热量） 1 定义 燃料热值是指单位质量或者单位体积的燃料 完全燃烧时所能释放的最大热量。 ◆ 固体、液态燃料热值单位：kJ/kg ◆ 气态燃料热值单位：kJ/Nm3 ◆ 高位热值和低位热值之分
2、 燃料热值的表示方法
（1）高位热值 Qgr（高位发热量）：单位质量（或单位体积）
常温（25 ℃）下燃料完全燃烧后，燃烧产物冷却到
1
100 100 M ar Aar 100 100 M ad Aad 100 100 Ad
1
空气干燥基
100 M ar 100 M ad
100 M ar 100 100 M ar Aar 100
干燥基
100 M ad 100 100 M ad Aad 100
Car Har Oar Nar Sar Aar M ar 100
空气中的氧气含量为21%时， 1kg燃料完全燃烧所需的理论空气量为：
V
0
1 0.21
(1.866
Car 100
5.55
H ar 100
0.7
Sar 100
0.7
Oar 100
)
（4.2-6）
◆ 重点：要会计算，记住公式；
是指煤粒在隔绝空气条件下加热后形成一定
大小和强度焦块的能力，是煤重要特性指标之一。 焦炭：指煤在隔绝空气条件下加热析出挥发分、 水分后所剩下的固体残留物； 焦炭由灰分、固定碳两部分组成。
（3） 煤灰的熔融性
煤灰的熔融性是表征煤灰在高温下粘塑性
变化的性质，习惯称为煤的灰熔点。
煤的灰熔点是用三个特征温度表示；
◆ 各种基准之间的低位热值换算，必须先将低位热值
换算成高位热值，再进行换算。
★ 比较复杂，一般知道到时查表计算即可。
（3） 干、湿气态燃料高位热值换算关系
100 H 2O Q Qgr 100
w gr
w
注：气体燃料换算希望知道。
四、燃料的分析方法
一般了解即可，不做为重点。
第二节 工程燃烧计算
二、工程燃烧计算的规定（要清楚）
1、在燃烧反应计算的过程中，氧化剂多数是空气， 少数是氧气或富氧。 空气的主要成分：氧气、氮气、水蒸汽。 干空气的成分：按质量：氧占23.2％，氮占76.8％； 按体积：氧占21％，氮占79％. 空气中水蒸气的含量：通常按某温度下的饱和水蒸 汽含量计算。 2、在燃烧反应计算时，对于固、液体燃料用收到基 成分计算；气体燃料用湿成分计算。 3、在燃烧反应计算的过程中，氧化剂（空气或氧气） 和燃烧产物应当成理想气体来进行计算。
3、元素组成的表示基准
燃料中的灰分和水分会随着燃料的开采、运输和储存过程而
发生变化。而燃料成分表示的是各成分的相对百分含量，
为此必须规定燃料成分表示的分母基准。 根据燃料中灰分和水分的变化情况，分为4种表示基准：
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）
（1）收到基（ar下表）
变形温度 软化温度 流动温度
灰分：焦炭中的可燃物（固定碳）燃烧殆尽后的残留物；
◆ 灰分是煤中的矿物杂质；
◆ 与介质性质有关系
还原性气氛中比氧化性气氛中低200~300 ℃
（4）煤的结渣性
煤的结渣性是指煤中矿物质的结块性能。
它是判断煤在气化、燃烧过程中是否容易结渣的一个重要
指标。相对于灰熔点，用结渣性来判断煤是否容易结渣更加 适宜。
（2）凝固点 凝固点是燃油刚刚失去流动性态的温度。 ◆ 燃油的凝固点越高，其低温流动性就越差。 ◆ 凝固点是确定燃油输送的一项重要技术指标。
（3）粘度（恩氏粘度）
恩氏粘度采用恩格勒粘度计在规定条件下测定。
定义：把200 ml待测燃油倒入恩格勒粘度计的标准容器
内，加热到指定温度，然后令其从规定小孔中流 出，测量燃油全部流出所需要的时间，所测时间 与20 ℃、200 ml的蒸馏水从相同容器中流出的时 间之比，称为该燃油的恩氏粘度，用符号oE表示：
7、液态燃料的主要性能和参数
（1）闪点和燃点
闪点：燃油由常温加热到适当温度后，其中沸点
较低的成分先蒸发,燃油表面将出现油蒸汽， 火源掠过油面时，油面出现短促蓝色闪光， 此时的温度称为该燃油的闪点。 ◆ 闪点分为开口闪点和闭口闪点。 燃点：是指油温超过闪点，蒸发速度加快，闪火后能使燃油 燃烧维持在5秒以上的最低温度。 ◆ 燃点一般高于闪点10～30 ℃左右。
2
（4）气态燃料干成分和湿成分的换算
干、湿气体的体积分数之间的换算按式（4.1-14）计算：
Z Zi
w i
100 H 2O 100
w
Ziw
——湿气体中某种气体组分的体积分数，%； ——干气体中某种气体组分的体积分数，%；
Zi
H2Ow ——湿气体中水蒸气的体积分数，%。
◆ 水蒸气含量一般为对应温度下的饱和水蒸气量； 由式（4.1-15）和（4.1-16）计算。
T C时200mL油的流出时间 ET = o , 20 C时200mL水的流出时间
o
o
E
二、燃料组成的表示方法
1、 燃料组成有三种： 工业分析组成、 元素分析组成 成分分析组成 ◆ 固态燃料和液态燃料： 工业分析组成和元素分析组成表示； ◆ 气态燃料：成分分析组成表示；
2、元素分析组成和工业分析组成—固、液体燃料
（1）工业分析组成： 燃料中水分（M）、挥发分（V）、灰分（A）和 固定碳（FC）4种组分的质量百分比。 M + A + V + FC = 100 ◆ 水分代表固态燃料水分的总量； 灰分代表无机矿物质的含量；这两项为非可燃组成； ◆ 挥发分和固定碳为燃料的可燃组分；
挥发分代表煤中易挥发可燃物的含量；
将全部水分和灰分都包括在内的燃料作为100%的成分
Car Har Oar Nar Sar Aar M ar 100
◇ Mar是燃料的全水分；
由于燃料全水分中的外在水分很容易受气候、输送、储
存等外在因素影响，收到基组分常常因水分的变化无法准
确反映燃料化学组成。
（2）空气干燥基（ad下标）
（2）干气体成分：以去除水蒸气后的燃料成分作为100%。