单元二洁净燃烧技术1
水煤浆代油洁净燃烧技术应用
广东化工 2012年第16期· 90 · 第39卷总第240期水煤浆代油洁净燃烧技术应用张志强(胜利油田石油化工总厂，山东东营 257000)[摘要]水煤浆是一种新型洁净燃料，通过对燃油锅炉改水煤浆的实践表明，该技术成熟、可靠，采用水煤浆流化悬浮高效洁净锅炉实现了低温及循环燃烧,锅炉实际运行过程中，可在锅炉炉床石英砂底料中掺杂石灰石脱硫剂，在锅炉低温燃烧过程中实现直接脱硫，保护环境，同时减少了废气排放，降低了企业的燃料油消耗，有利于节约能源，降低企业运营成本，提高企业经济效益。
文章结合胜利石化总厂燃油锅炉改烧水煤浆工程，就改造工程的技术特点、经济效益等作了较详尽的论述。
[关键词]锅炉；水煤浆；燃烧；经济效益[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2012)16-0090-02Coal Water Slurry Technology Application as a Clean Fuel Substitute for Oil-fuelZhang Zhiqiang(Shengli Oilfield Petrochemical Plant, Dongying 257000, China)Abstract: Coal water slurry is a new clean fuel technology. The successful practice of changing the fuel fired boiler to coal water slurry fired boiler proves that it is a mature and reliable technology. The application of high efficient and clean boiler fired by fluidization suspension combustion technology of coal water slurry can realize low temperature and circulating combustion. The injection of limestone desulfurization agent into the hearth-bottom quartz sand in the operating process of the boiler can achieve direct desulfurization during low temperature combustion, so as to protect environment and reduce the discharge of waste gas. It will reduce the fuel oil consumption and save energy, thus decreasing the operating cost and enhancing economic benefit of enterprises. The paper will introduce the technical features and economic benefits of the reformation project from oil fired boiler to coal water slurry fired boiler in details based on the reformation experience of Shengli Oilfield Petrochemical Plant.Keywords: boiler；coal water slurry；combustion；economic benefit1 装置概述胜利石油化工总厂有两个动力站，一动力站有三台35 t/h中温中压燃油锅炉，配2台3 mW的背压式汽轮发电机组。
锅炉燃烧调整技术
2.4 燃煤对环境的污染特性
燃煤发电锅炉的环境污染： • 烟尘污染，超细粉尘污染； • 有害气体污染：SO2,NOx,CO,N2O等； • 温室气体CO2污染； • 热污染； • 重金属污染； • 污水排放；
3、 锅炉炉型及其燃烧设备特点
• 切园燃烧锅炉（四角切园、六角切园、 直流燃烧器）； • 墙式燃烧锅炉，旋流燃烧器，前墙布 置，前后墙对冲布置； • “W”火焰锅炉； • 循环流化床燃烧锅炉
燃煤对受热面腐蚀性能的变化；
燃煤磨制性能的变化。
2.2 煤的破碎和磨制性能
煤的磨制性能影响制粉过程的电耗、制
粉设备的磨损消耗、制粉系统的出力能力以 及煤粉的粒度分布状态等。 制粉系统形式的选择需要考虑燃煤的磨 制性能。
2.3 燃煤对受热面的影响
•煤的积灰和结渣特性； •燃煤对受热面的高温腐蚀和低温腐蚀； •煤灰对受热面的磨损；
3.2、墙式燃烧锅炉
• 锅炉结构特点：燃烧器布置在墙面上； • 燃烧器种类及特点：独立燃烧性能；煤 种适应性能和调整性能； • 燃烧器的配风调整：均匀要求、着火距 离、洁净燃烧； • 启停过程的节油； • 炉内温度分布和烟温偏差；
3.2、墙式燃烧锅炉
3.3、“W”火焰锅炉燃烧设备特点
3.3、“W”火焰锅炉燃烧设备特点
——混煤燃烧特性及配煤技术
• 目前，世界许多国家对配煤技术和混煤的燃烧 性能进行了深入地研究。配煤已经成为一项不
可忽视的火力发电技术。
• 在我国，由于煤炭市场状况以及对配煤技术的
认识和研究不深，在配煤方面的技术和资源投
入不足，管理投入也比较欠缺，大都处于一种 被动状态，仅仅是解决煤源不足的问题，锅炉 燃烧混煤的总体效果较差。
——混煤燃烧特性及配煤技术
洁净煤技术考试要点
煤的热稳定性是指煤在燃烧和气化过程中对热的稳定程度，即煤块在高温状态下保持原来粒度的能力。对于使用块煤作原料的固定床气化工艺来说，煤的热稳定性差将会增加煤料层内气体流动的阻力和带出物量，降低气化效率。
5.煤的机械强度
煤的机械强度是指煤块的抗碎、耐磨及抗压等综合性物理和机械性能。它涉及煤在输送和气化过程中能否保持所要求的粒度和筛分组成，机械强度较低的煤不能直接作为固定床气化的原料。
型煤质量标准测定方法
水分、灰分、灰熔融性、热强度、热稳定性、反应性、结渣性、转鼓强度、耐水强度
5.水煤浆制煤的意义，水煤浆的特点，质量要求，如何实现级配
意义：它可以象油一样运输、储存、雾化和稳定着火燃烧，其热值相当于燃料油的一半，因而它可以直接替代燃煤、燃油作为工业锅炉和电站锅炉的直接燃料；水煤浆还是理想的气化原料，产生的煤气可以用于煤化工或联合循环发电；特制精细水煤浆可以作为燃气轮机的燃料
烟气脱硝技术的发展滞后于烟气脱硫技术，目前发达国家已开发出的具有工业应用价值的烟气脱硝技术主要有选择性非催化还原工艺（SNR）和选择性催化还原工艺（SCR）。
碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，简称CCS，也被译作碳捕获与埋存、碳收集与储存等）是指将大型发电厂所产生的二氧化碳（CO2）收集起来，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。这种技术被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、可行的方法
2.煤的粘结性
煤的粘结性是指煤被加热到一定温度时，受热分解而先变为塑性状态，然后煤粒之间受膨胀压力的作用再相互粘结在一起的程度。它会影响气体在料层内流动的通畅性与在料层截面上分布的均匀性。传统煤气化用煤采用弱粘结性的煤
3.煤的结渣性
洁净煤技术 --精选
水的低pH值使得鱼的骨骼畸形生长，最 终导致死亡
引起树木的大量不正常死亡
能源与动力工程学 院
严重腐蚀建筑物
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天昏昏兮人郁郁 此句古诗是形容阴雨连绵的日子里，天 昏昏沉沉, 人也打不起。如果是酸雨, 除了气压低, 湿度 大之外, 再加上酸性物质引起的皮肤瘙痒，眼角膜红肿， 气管哮喘，人就不止是昏昏沉沉, 而是昼夜难熬了。人的 许多疾病多由精神而起, 长期精神郁闷, 必将导致疾病缠 身。
SO2 NOx
H2SO4 HNO3
酸雨使森林退化，湖泊酸化，鱼类死亡，水生生物种群减少， 农田土壤酸化、贫瘠，有毒重金属污染增强，粮食、蔬菜、瓜果大 面积减产，使建筑物和桥梁损坏，文物面目皆非。
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pH值小于5.6的雨水。 1.概念：
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燃烧煤、石油、天然气等，不断向大气 2.原因： 中排放二氧化硫和氧化氮等酸性气体。
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1.3.3氮氧化物与光化学烟雾污染 (1)氮氧化物 A燃料型 B热力型 C瞬时型 （2）危害 A NOx损伤肺部，刺激鼻咽喉，降低输血能力 B 光化学烟雾污染
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（3）光化学烟雾污染
SO2、NOx、飘尘 光化学烟雾
光化学烟雾：碳氢 化合物和NOx在太 阳光作用下发生光 化学反应而生成的 中间产物和最终产 物组成的特殊混合 物。造成人们眼睛 红肿、咽炎、呼吸 道疾病恶化乃至思 维紊乱，肺水肿等 疾病。
能源与动力工程学 院
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能源生产和消费中存在的问题：
（1）目前相对平衡，但能源相对短缺将是伴随我国 经济社会发展整个过程的长期问题 （2）能源的利用率低 （3）各部门的比重不合理
燃烧学-第1讲-基本概念解析
(1) 水分（M）
在燃料中水分是以游离水和化学水两种状态存在的。游离水 包括外在水Mf和内在水Minh。 外在水是吸附在内部毛细孔内的水，可用加热方式测出。而 内在水又称为固有水，是指吸附在内部毛细孔内的水，可以 用加热的方法去除。 化合水又称为结晶水，是一部分氢和氧化合并与燃料总化合 物结合的水，该水分含量较少，用加热的办法不能测出。
固体燃料、液体燃料：
• 元素分析组成 碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分等七种成分
• 工业分析组成 水分（M）、挥发分（V）、灰分（A）、 固定碳（FC）（Fixed Carbon）四种成分。
• 各组成成分表示用质量百分数,有四种“基”表示方法: 收到基（as received） ，空气干燥基（air dry） 干燥基（dry），干燥无灰基（dry ash free）。
实现优化燃烧问题
解决的问题
什么是燃料
如何评价燃料品质
3.1.1 燃料的种类
燃料：是指在燃烧过程中能够发出 热量并能利用的可燃物质。
矿物燃料
按物态分：固体燃料、液体 燃料和气体燃料
按获得的方法分：天然燃料和 量高的农作物 为生产原料，通过发酵和糖分转 化等加工程序制成酒精。
按照挥发分的含量可以将煤分为：褐煤、烟煤、贫煤和无烟煤 (3) 灰分（A）
灰分是指 815 ℃完全燃烧后的残留物，是煤中矿物质的转化 产物。灰分的主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO及MgO, 此外，还有Ka2O、Na2O和SO3（以硫酸盐形式存在）。煤中 矿物组成及（灰分）含量对煤焦煤尽影响比较复杂。灰分含量 增大，一方面会妨碍氧在煤焦内部的扩散，另一方面会增加灰 分中的空隙而使氧在煤焦内部的扩散截面积提高。
燃烧学 第3版 第1章 绪论
从炉排前部观察的商品型煤燃尽状态
内燃机
燃气轮机，涡轮/涡扇发动机
火箭发动机
液体火箭发动机
固体火箭发动机
燃料分类
类 别
天然燃料
人工燃料
固体燃料
木柴，泥煤，烟煤，无烟煤，石煤，油页岩等（可燃冰）
木炭，焦炭，泥煤砖，煤矸石，甘蔗渣，可燃垃圾等
液体燃料
现代燃烧学的发展
燃烧科学的应用
全世界的能源结构以石油和煤为主，石油和煤的主要利用方式——燃烧； 燃料中存在有害物质：烟尘、灰、SOx、NOx →污染环境 →酸雨、温室效应等。改善燃烧工艺，控制燃烧过程，发展洁净燃烧技术。
1.2
常见的燃烧设备
电站煤粉锅炉系统简图
电站煤粉锅炉
链条锅炉
石油
汽油，煤油，柴油，甲醇，乙醇，二甲醚，水煤浆
气体燃料
天然气，煤层气，页岩气
高炉煤气，发生炉煤气，焦炉煤气，液化石油气
第一章 绪论
1.1
燃烧概述
140~150万年前，“摩擦生火第一次使人类支配了一种自然力，从而最终把人和动物分开”
燃烧是物质因剧烈氧化而发光、发热的现象－－“火”
Байду номын сангаас
17世纪末，德国斯塔尔（stahl）提出了燃素论 18世纪中叶，法国化学家拉瓦锡和俄国科学家罗蒙诺索夫根据他们的实验，分别提出燃烧是物质氧化的理论。 1774年普利斯特列发现了氧。拉瓦锡的燃烧学说得到确立，开始了揭开燃烧学本质的过程。
现代燃烧学的确立
19世纪，阐明了燃烧过程中重要的平衡热力学特性。
20世纪30年代，美国化学家刘易斯和 俄国谢苗诺夫将化学动力学的机理引入燃烧研究，认为化学反应动力学是影响燃烧速率的重要因素，初步奠定了燃烧理论的基础 。
2021-2022学年第1学期 《洁净的燃料-氢气》说课稿
5.1洁净的燃料—氢气一、教材分析本节是第五章“燃料”的第一节，前面已经学习了氧气的性质、用途和实验室制法，知道物质的性质决定用途；还学习了燃烧的有关知识及爆炸产生的原因。
本节教材是从燃料的角度学习氢气的有关知识，主要内容为氢气的物理性质，可燃性及用途，并没有把氢气的知识作全面的介绍，而是突出了燃料、能量与人类的密切关系，为后面要学习的碳燃料打好基础。
教材就氢气作为理想高能燃料的优点做了简明扼要的阐述，为学生将来开发新能源、寻找理想能源提供了依据。
二、学情分析学生动手操作能力和语言表达能力都不是太强。
针对学生实际情况，尽量训练学生描述实验操作、实验现象，危险性小的实验让学生去做。
三、教学目标1、知识与技能：（1）、知道氢气的物理性质；（2）、知道氢气的燃烧过程及产物；（3）、了解点燃氢气前必须验纯。
2、过程和方法：（1）结合演示实验，对氢气的性质进行探究；（2）遵守实验规程，让学生意识到安全操作的重要性（3）知道化学变化伴随有能量变化。
3、情感态度与价值观：认识氢气是理想的高能洁净燃料的原因，培养学生节能环保意识，为开发氢能源留下悬念，以激励学生为社会的可持续发展做贡献。
四、教学重点、难点：重点为：氢气的物理性质及氢气的燃烧；氢气的验纯难点为；点燃不纯氢气爆炸的原因。
五、设计思路本节课采用多媒体辅助教学，以航天发射视频，激发学生学习兴趣。
但是如果使用不当会发生危险，由氢气燃烧发生的火灾事故引入课题，引发学生思考，要合理使用某种物质，必须要了解它的性质，通过实验探究，学习氢气的物理性质、可燃性和验纯方法。
由于氢气的燃烧产物是水，引入氢能源及其使用。
为了能直观的观察氢气的性质，采用实验和多媒体相结合进行教学。
六、教学过程：（一）、情境引入多媒体展示航天发射视频，激发学生学习兴趣。
利用学生身边的事故，引起学生注意，生产、生活中一定要注意安全。
设问：怎样才能使用好氢气，不发生危险事故呢？要了解氢气的性质，正确的操作和使用氢气。
2019-2020学年苏教版化学必修二浙江专用学案：专题2 第二单元 第2课时 燃料燃烧释放的热量 Word版含答案
第2课时燃料燃烧释放的热量1.认识化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
2．了解提高燃料燃烧效率的方法，合理利用化石燃料，减少对环境的污染，开发高能清洁燃料。
反应热与键能一、当今社会的主要能源煤、石油、天然气等化石燃料，是当今社会的主要能源。
相比较来说，天然气是一种较为洁净的燃料。
二、燃料燃烧过程放出能量的大小1．定性判断燃料燃烧过程放出能量的大小，取决于反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小。
2．定量计算一定物质的量的燃料燃烧释放出的热量，等于一定物质的量的生成物化学键形成时所释放的总能量减去一定物质的量的反应物(可燃物与氧气或其他助燃剂)化学键断裂时所消耗的总能量。
反应物化学键断裂时所消耗的总能量越少，生成物化学键形成时所释放的总能量越多，燃料放出的热量越多。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)O2―→2O过程需要释放能量。
()(2)所有化学反应中，反应物的总能量一定大于生成物的总能量。
()(3)断裂1 mol H—Cl键吸收的能量和形成1 mol H—Cl键释放的能量相同。
()(4)断裂1 mol H—Cl键和1 mol H—I键所需能量：前者小于后者。
()(5)1 mol H2和1 mol Cl2的总能量大于2 mol HCl的能量。
()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√2．在25 ℃、101 kPa的条件下，断裂1 mol H—H键吸收436 kJ能量，断裂1 mol Cl—Cl 键吸收243 kJ能量，形成1 mol H—Cl键放出431 kJ能量。
H2＋Cl2===2HCl的化学反应可用如图表示：请回答下列有关问题：(1)反应物断键吸收的总能量为________。
(2)生成物成键放出的总能量为________。
(3)判断H2＋Cl2===2HCl是________(填“吸收”或“放出”)能量的反应。
《洁净煤技术》复习思考题
流态化：就是指固体颗粒（又称床料）在自下而上的流体（气体或液体）作用下，在床内形成的具有流体性质的流动状态。
移动床气化法：又称固定床气化法，从流态化角度来讲，气体相对于固体床层的速度未达到流化速度，气固系统处于固定床状态。
但与层燃炉有所区别的是，在气化炉内，固体原料并不是像层燃炉那样静止在炉蓖上，而是从炉顶加入，在向下移动过程中与从炉底通入的气化剂逆流接触，进行充分的热交换并发生气化反应，故称移动床。
间接液化：煤的间接液化是先通过煤气化生产合成气（CO+H2），将煤原有的大分子结构完全破坏，然后通过高活性的催化剂作用下合成油产品。
问答题：三、发电用煤的质量要求有哪些？发电用煤质量指标有：①挥发分。
是判明煤炭着火特性的首要指标。
挥发分含量越高，着火越容易。
根据锅炉设计要求，供煤挥发分的值变化不宜太大，否则会影响锅炉的正常运行。
供煤时要尽量按原设计的挥发分煤种或相近的煤种供应。
②灰分：灰分含量会使火焰传播速度下降，着火时间推迟，燃烧不稳定，炉温下降。
③水分：水分是燃烧过程中的有害物质之一，它在燃烧过程中吸收大量的热，对燃烧的影响比灰分大得多。
④发热量：为的发热量是锅炉设计的一个重要依据。
由于电厂煤粉对煤种适应性较强，因此只要煤的发热量与锅炉设计要求大体相符即可。
⑤灰熔点。
由于煤粉炉炉膛火焰中心温度多在1500℃以上，在这样高温下，煤灰大多呈软化或流体状态，所以要根据锅炉的排渣方式决定采用不同灰熔点的原料煤。
⑥煤的硫分：硫是煤中有害杂质，虽对燃烧本身没有影响，但它的含量太高，对设备的腐蚀和环境的污染都相当严重。
因此，电厂燃用煤的硫分不能太高，一般要求最高不能超过2.5%。
六、简述微生物助浮脱硫的原理？由于细菌能够自行吸附在固体表面,一般在15min内即完成,细菌的表面化学性质与矿物相差悬殊,因此强烈地影响了矿物在处理过程中行为,由于微生物能选择性地黏附在矿石和黄铁矿表面,故能够利用微生物通过浮选进行脱硫。
科粤版九年级化学上册《洁净的燃料氢气》(知识梳理+例题演练)含解析
干净的燃料——氢气【学习目的】1. 认识氢气的物理性质和化学性质；理解氢气的燃烧过程及产物。
2. 知道点燃氢气之前必须验纯；初步学习如何检验氢气的纯度。
3. 认识氢气是理想的高能干净燃料的原因。
【要点梳理】要点一、氢气的性质及检验1.物理性质：氢气是一种无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气小〔最轻的气体〕。
2.化学性质：纯洁的氢气在空气中安静地燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量热，生成水。
2H2 + O22H2O氢气氧气水3.检验氢气的纯度：〔1〕验纯的原因：假如氢气不纯，当空气里混入氢气的体积到达总体积的4.0%-74.2％时，点燃就会发生爆炸，这个范围叫做氢气的爆炸极限。
所以点燃氢气前一定要检验氢气的纯度。
〔2〕验纯的方法：如下图，搜集一小试管氢气，用拇指堵住试管口，使试管口稍向下倾斜，接近酒精灯火焰，再移开拇指点火。
假设听到锋利的爆鸣声，那么说明氢气不纯，需要再搜集检验。
假设声音很小或听到细微的“噗〞声，说明氢气已纯洁。
【要点诠释】1.经检验不纯需要用排空气法再重新搜集时，要用拇指按住试管口一会，否那么试管内的氢气火焰可能还未熄灭，有可能使气体发生器内不纯的氢气燃烧发生爆炸。
2.点燃任何可燃性气体〔如氢气、一氧化碳等〕之前都要检验气体的纯度，以防止发生爆炸。
要点二、理想的高能燃料——氢气氢气具有可燃性，氢气完全燃烧时，跟空气中的氧气化合生成水，同时放出大量的热，氢气完全燃烧的热值为1.43×105 kJ·kg—1，由此可见，氢气燃烧的热值高，产物是水，所以氢气是难能可贵的既清洁又高能的理想燃料。
【要点诠释】氢气是理想的能源〔氢气燃烧放热多，燃烧产物不污染环境〕。
当前开展氢能源所面临的主要问题有：高效、经济的制氢方法；贮存、运输氢气的平安问题等。
【典型例题】类型一、氢气的性质及检验1. 氢气是一种具有广泛用处的物质，以下关于氢气的表达不正确的选项是〔〕A．用氢气充灌探空气球是因为一样条件下，氢气的密度最小B．氢气具有可燃性，可以做燃料C．点燃氢气与氧气的混合气体时，一定会发生爆炸D．氢气在发生化学变化时的最小微粒是氢原子【思路点拨】物质的性质决定物质的用处，根据氢气的性质、构成等分析解答。