知识要点 190 G UNN 2燃料概论 燃料的概念与分类 液体燃料 一燃料的概念 气体燃料 一燃料的分类 燃料分析方法 燃料的组成和特性 一燃料试样的采集和制取 燃料的组成 燃料的工业分析 燃料元素分析的成分基准及换算 燃料的元素分析 一燃料成分分析的表示基准 气体燃料的成分分析 一燃料的热值 燃料热值的测定 固体燃料 煤的种类 煤的挥发分及焦炭特性 煤灰的熔融特性及其他使用性能 School of Energy and Power Engineering
知识要点 燃料的概念与分类 液体燃料 2燃料概论 气体燃料 燃料分析方法 燃料的概念与分类 —燃料的概念 —燃料的分类 燃料的 成和特性 燃料分析方法 —燃料试样的采集和制取 —燃料的工业分析 燃料的组成和特性 —燃料的组成 燃料元素分析的成分基准及换算 —燃料的元素分析 —气体燃料的成分分析 燃料热值的测定 —燃料元素分析的成分基准及换算 —燃料成分分析的表示基准 —燃料的热值 —燃料热值的测定 固体燃料 —煤的种类 —煤的挥发分及焦炭特性 —煤灰的熔融特性及其他使用性能 School of Energy and Power Engineering
燃料概念及分类 901 ◆燃料的概念 燃料：在燃烧过程中能释放出大量热量，该热量又能经济、有效地应 用于生产和生活的物质，主要是含碳物质或者碳氢化合物，能在高温 下与空气中的氧发生燃烧反应，并放出热量。 界定条件：能在燃烧时释放出大量的热量（相对于单位数量物质而 言)；能方便且很好地燃烧；在自然界中蕴藏量丰富，可大量开采且 价格低廉；燃烧产物对人体、动植物和环境无害等。 ◆燃料的分类 一按照状态：固体燃料、液体燃料、气体燃料； 一按照获得的方法：天然燃料、人工燃料； 一按照释放能量的方式：化学燃料（氢等无机燃料和煤炭、石油、天 然气等有机燃料)、核燃料（钍、铀、钚等裂变核燃料和氢、氨等聚 变核燃料)。 School of Energy and Power Engineering
燃料概念及分类 燃料的概念 燃料：在燃烧过程中能释放出大量热量，该热量又能经济、有效地应 用于生产和生活的物质，主要是含碳物质或者碳氢化合物，能在高温 下与 气中的氧发生燃烧 应 与空气中的氧发生燃烧反应，并放出热量。 界定条件： 能在 烧时释放 的热 燃烧时释放出大量的热量（相对 单位数 物质 于单位数量物质而 言）； 能方便且很好地燃烧； 在自然界中蕴藏量丰富，可大量开采且 价格低廉； 燃烧产物对人体、动植物和环境无害等。 燃料的分类 —按照状态：固体燃料、液体燃料、气体燃料； —按照获得的方法：天然燃料、人工燃料； —按照释放能量的方式：化学燃料（氢等无机燃料和煤炭、石油、天 然气等有机燃料） 核燃料（钍 铀 钚等裂变核燃料和氢 氦等聚 School of Energy and Power Engineering 然气等有机燃料）、核燃料（钍、铀、钚等裂变核燃料和氢、氦等聚 变核燃料）
燃料概念及分类 190 表2-1 燃料分类 类别 天松燃料 人工燃料 木质燃料 木柴、植物秸秆等 木炭等 固体燃料 泥炭、烟煤、无烟煤、褐 矿物质然料 焦炭、半焦炭、泥炭砖、煤纤石等 煤、石煤、油页岩等 汽油、柴油，煤油、重油、渣油、沥青、焦油、 液体搬料 石油 甲醇、乙醇、植物油 液化石油气、人造煤气（焦炉煤气、发生炉煤 气体燃料 天然气（气田气、油田气） 气、高炉煤气)、沿气等 School of Energy and Power Engineering
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燃料的组成和特性 1901 VG UNN ◆燃料的组成 一、燃料的组成和分析 表示方法：工业分析、元素分析、成分分析，其中前两种主要针对固体燃 料的化学组成分析。 表2-2 参与燃烧过程的物质及其组成 燃料类别 物质类别 气体燃料 液体燃料 固体燃料 可燃物质 Ha CO,CH CHe C.CuH. CO,M,HzO,少量的 S,少量的V、Na等金属化 不可燃物质 S,灰分，HO H2S.SO2 合物，HzO 氧化剂 空气(O2,,H2O),燃气轮机推气(2，，C02,HO) 烟气 C02,H2O,N,主要是O2 主要污染物 SO,NO: SO2,NOx,碳烟 SO2,NO·碳烟，飞灰 School of Energy and Power Engineering
燃料的组成和特性 燃料的组成 燃料的组成和分析 表示方法：工业分析、元素分析、成分分析，其中前两种主要针对固体燃 料的化学组成分析 一、 。 School of Energy and Power Engineering
燃料的组成和特性 1907 G UNN 工业分析：可得出燃料中不可燃组分，即水分(M,各种水分总含量)和 灰分(A,无机矿物质)的含量，以及可燃组分，即挥发分()和固定 碳(FC)的含量。 M+A+V+FC=100% 工业分析给出的结果并不是燃料的原始组成，而是在一定的分析条件下通 过加热将燃料中原有的极为复杂的组成加以分解和转化而得到的组成。 元素分析： C+H+O+N+S+A+M=100% School of Energy and Power Engineering
燃料的组成和特性 工业分析：可得出燃料中不可燃组分，即水分（M，各种水分总含量）和 灰分（A，无机矿物质）的含量，以及可燃组分，即挥发分（V）和固定 碳（FC）的含量。 M A V FC + ++ =100% 工业分析给出的结果并不是燃料的原始组成，而是在一定的分析条件下通 过加热将燃料中原有的极为复杂的组成加以分解和转化而得到的组成。 元素分析： CHON S AM + ++ +++ =100% School of Energy and Power Engineering
燃料的组成和特性 901 二、燃料的化学成分和性质 碳(C) 常用燃料的主要可燃成分，占煤成分的20-70%，占重油成分的85-88% 完全燃烧时生成C02,热值为32700kJ/kg;不完全燃烧时生成C0,热 值为9270kJ/kg。 在燃料中，碳原子互相结合或与氢、氧、硫、氨等结合，组成复杂的 有机化合物。 煤中碳元素包括挥发分碳和固定碳，煤碳化程度越深，固定碳含量越 高，着火燃尽越困难。 School of Energy and Power Engineering
燃料的组成和特性 二、燃料的化学成分和性质 碳（C） 料的 学成 和性质 常用燃料的主要可燃成分，占煤成分的20-70%，占重油成分的85-88%。 完全燃烧时生成CO2，热值为32700kJ/kg；不完全燃烧时生成CO，热 值为9270kJ/kg。 在燃料中，碳原子互相结合或与氢 碳原子互相结合或与氢、氧、硫、氮等结合，组成复杂的 有机化合物。 煤中碳元素包括挥发分碳和固定碳，煤碳化程度越深，固定碳含量越 高，着 越难 火燃尽 困 。 School of Energy and Power Engineering
燃料的组成和特性 190 G UNN (H) 燃料中热值最高，且最有利于燃烧的元素，热值为120370kJ/kg; 煤中氢以化合物形式存在，含量远低于碳； 地质年代越长，氢含量越少； 少部分与氧结合成稳定化合物，大部分与碳结合成有机物； 氢含量直接影响煤的热值、着火和燃尽。 氧(0) 燃料中的不可燃元素； 气体燃料和石油基液体燃料中氧含量低； 煤中氧以化合物状态存在，与碳、氢结合生成C02和H20,使煤中可 燃碳及可燃氢含量减少，降低煤热值； 各种煤中氧含量差别很大，煤地质年代越长，含氧量越低。 School of Energy and Power Engineering
燃料的组成和特性 氢（H） 燃料中热值最高，且最有利于燃烧的元素，热值为120370kJ/kg； 煤中氢以化合物形式存在，含量远低于碳； 地质年代越长，氢含量越少； 少部分与氧结合成稳定化合物，大部分与碳结合成有机物； 氢含量直接影响煤的热值、着火和燃尽。 氧（O） 燃料中的不可燃元素； 气体燃料和石油基液体燃料中氧含量低； 氧（ ） 煤中氧以化合物状态存在，与碳、氢结合生成CO2和H2O，使煤中可 燃碳及可燃氢含量减少，降低煤热值； 各种煤中氧含量差别很大 煤地质年代越长 含氧量越低 School of Energy and Power Engineering ， ，含氧量越低
燃料的组成和特性 901 氨(N) 燃料中的惰性元素，一般以游离状态随燃烧烟气排出燃烧设备，高温 下与氧反应生成NOx; 液体及固体燃料的氨含量低，天然气氨含量变化较大。 硫(S) 液体燃料硫小部分为无机硫，大部分为硫与C、H、O等元素结合成 的复杂化合物； 气体燃料硫主要为HS,且含量很低； 煤中硫一般以有机硫、黄铁矿硫和疏酸盐疏形式存在； 元素分析中的含硫量指可燃硫，即有机硫和黄铁矿疏的含量； 疏燃烧生成的产物会对燃烧设备低温受热面造成腐蚀和堵灰，并且 是大气污染物重要来源。 School of Energy and Power Engineering
燃料的组成和特性 氮（N） 燃料中的惰性元素，一般以游离状态随燃烧烟气排出燃烧设备，高温 下与氧反应 成生 NOx； 液体及固体燃料的氮含量低，天然气氮含量变化较大。 硫（S） —液体燃料硫小部分为无机硫，大部分为硫与C、H、O等元素结合成 的复杂化合物 硫（S） ； —气体燃料硫主要为H2S，且含量很低； —煤中硫 般以有机硫 一 、黄铁矿硫和硫酸盐硫形式存在； 元素分析中的含硫量指可燃硫，即有机硫和黄铁矿硫的含量； —硫燃烧生成的产物会对燃烧设备低温受热面造成腐蚀和堵灰，并且 是大气污染物重要来源 School of Energy and Power Engineering
燃料的组成和特性 1907 G UNN 灰分(A) 燃料中所有可燃物质完全燃烧而燃料所含的矿物质在燃烧过程中经过 一系列分解、化合等复杂反应后所剩余的残渣。 煤在形成和开采过程中混入的各种无机矿物组分，主要包括由硅、铝 铁、钙、硫、钠、钾、钛、镁、磷、锰、氟、硼、锆等组成的各种形 式的矿物质和复杂化合物。 矿物质含量是煤燃烧生成灰渣量的决定因素； 煤中灰分含量高，则可燃质相对减少，降低煤的热值、影响煤的着火 和燃尽程度； 劣质燃料高灰分使烟气流经的受热面严重积灰，削弱传热效果； 飞灰颗粒加速对流受热面金属的磨损。 School of Energy and Power Engineering
燃料的组成和特性 灰分（A） 燃料中所有可燃物质完全燃烧而燃料所含的矿物质在燃烧过程中经过 一系列分解、化合等复杂反应后所剩余的残渣。 煤在形成和开采过程中混入的各种无机矿物组分，主要包括由硅、铝、 铁、钙、硫、钠、钾、钛、镁、磷、锰、氟、硼、锆等组成的各种形 矿物质含量是煤燃烧生成灰渣量的决定因素； 式的矿物质和复杂化合物。 煤中灰分含量高，则可燃质相对减少，降低煤的热值、影响煤的着火 和燃尽程度； 劣质燃料高灰分使烟气流经的受热面严重积灰，削弱传热效果； 飞灰颗粒加速对流受热面金属的磨损。 School of Energy and Power Engineering
燃料的组成和特性 1901 G UNN 水分(M) 固体燃料外在水分：机械地附着在燃料表面的水分，又称表面水分 含量高低取决于环境空气的湿度和燃料贮存的外界条件； 一固体燃料内在水分：指燃料达到风干状态而失去了外在水分后的剩 余水分，包括被燃料吸收且均匀分布于可燃质中的化学吸附水分和存 在于矿物质中的结晶水。 各种煤的水分含量差别很大； 水分是燃料中不可燃的有害成分，降低燃料中的可燃质含量； 使炉内燃烧温度降低，影响燃料的着火和燃尽； 加重锅炉尾部受热面的低温腐蚀和堵灰。 School of Energy and Power Engineering
燃料的组成和特性 水分（M） —固体燃料外在水分：机械地附着在燃料表面的水分，又称表面水分， 水分（M） 含量高低取决于环境空气的湿度和燃料贮存的外界条件； —固体燃料内在水分：指燃料达到风干状态而失去了外在水分后的剩 余水分，包括被燃料吸收且均匀分布于可燃质中的化学吸附水分和存 在于矿物质中的结晶水。 各种煤的水分含量差别很大； 水分是燃料中不可燃的有害成分，降低燃料中的可燃质含量； 使炉内燃烧温度降低，影响燃料的着火和燃尽； 加重锅炉尾部受热面的低温腐蚀和堵灰。 School of Energy and Power Engineering