锅炉固体与液体燃料.doc

第二章 固体与液体燃料
§2-1 固体燃料
天然燃料主要是煤，煤在我国动力燃料构成占80%（统治地位）
（一）煤的种类
煤的分类方法很多，都是据某一方面特征为基础，按碳化程度及煤令分：
1．泥煤：最年青，保留植残体，C化浅50~70%，W40%；O28~38%
低，民用燃料
2．褐煤：泥煤进一步C化，∵能将热碱水染成褐色得名。 比泥煤坚实，C：70~80%，=45~55%，易着火燃烧，、较多，较低，易风化、自燃
3．烟煤：继续C化，C=80~90%，10~45%，、不多，
最高，较坚实，强度大，易着火，最优质固燃
最大特点：焦结性（其它固燃没有）
∴炼焦主要原料
4．无烟煤：C化最深，C>90%，小0~1%，水分也少，∵H少较烟煤低，致密，硬度大，几乎全由固定碳组成，易运存。因为少，着火难，耐烧，火焰兰色，无烟，另一缺点：受热后易爆裂成碎片。
我国煤常按可燃基挥发分及胶质层最大厚度分（粘结性指标）。十大类。更多小类：
无烟煤，贫，瘦，焦，肥煤

胶质层不大or不稳定，属不粘or弱粘，不宜烧焦，作动力用煤

气煤，弱粘结煤，不粘结煤，长焰煤，褐煤几个煤种统称烟煤
按开采加工方式分
按用途分
按粒度分。。。。。。。
按灰分分。。。。。。。。
按锅炉用煤分。。。。。

（二）煤的使用性能
为合理
一、煤的工业分析
煤分析
测定方法：GB212-77煤工业分析方法规定。
隔绝空气条件下，加热煤（干馏）随煤将发生以下变化：
表 图解示意如下：

GB规定工业分析
℃ 蒸发水分
（分析基试样，无外水）
℃（min）隔绝空气（坩埚中）
℃ 通空气，燃烧掉
据工业分析结果：把燃料组成百分比写成

（固定碳由此式计算得到）
同样可用四种基准表示工业分析成分

四种基准可以相互换算。
用工业分析结果，可估算煤的元素组成
如烟煤：

O的组成可用100—其它组成，上述估算C、S是合并在一起计算的。
二、煤的发热量
可采用前述方法测定或门氏公式估算外，亦可用工业分析值估算。
我国煤炭科学院提出下列公式
烟煤： KJ/kg
P9（1-6）
褐煤（1-5），无烟煤（1-7）
K—常数，据，
—高、低位发热量之差
，
，
三、比热，导热系数
=20℃，=0.84~1.67 KJ/(kg·℃)，
泥煤1.38 褐煤1.21
烟煤1.00~1.09
经验式：
KJ/kg·℃ t =20℃ =0.232~0.348 W/m·℃
可用下式估算炼焦煤（烟煤）
W/m·℃
四、粘结性，结焦性
粘结性——粉碎后的煤在隔绝空气下加热到一定温度时，其颗粒相互粘结形成焦块的性质。
结焦性——工业炼焦条件下，一种or几种煤混合后的粘结性，即炼焦性质
两者在本质上有相同之处，一般说，粘结性好其结焦性也好。（有的书不加区分）
不同煤种所得焦炭，粘结，结焦特性有很大区别, 对于

在工业分析中，测定灰分的同时，可观察坩埚中的焦渣特性 粘结特性。
按国标，焦渣特征区分八类（用下序号作为特征代号）
(1) 粉状—全部粉状，无互相粘着的颗粒。
(2) 粘着—以手指轻压即碎成粉状。
(3) 弱粘结—以手指轻压即碎成小块。
(4) 不熔融粘结—以手指重压即碎成小块。焦渣上表面无光泽，下表面稍有银白色光泽。
(5) 不膨胀熔融粘结—焦渣是扁平饼状，表面有明显银白色金属光泽。
(6) 微膨胀熔融粘结—以手压不碎，表面有明显表面有明显银白色金属光泽且有较小膨胀泡(或小气泡) 。
(7) 膨胀熔融粘结—表面有银白色金属光泽,明显膨胀。
(8) 强膨胀熔融粘结—表面有银白色金属光泽,焦粘膨胀高度大于15毫米。
五、耐热性
耐热性指煤在加热时是否易破碎的能力。
耐热性强弱
无烟煤，褐煤，耐热性差
可对无烟煤进行热处理改善
这是因为它坚硬、加热时引起膨胀不均，硬裂。
（三）煤的流态化技术（合理利用）
众所周知：固体燃料煤与液体及气体燃料相比，有许多不便，麻烦
与之相比
为此，许多国家，企业纷纷投资研究煤的流态化技术，以期：从煤中提取 的燃料，合理利用煤。
现这方面研究已进入工业化及半工业性中间实验阶段。我国燃料构成以煤为主，∴流态化技术的研究应用也将是我国今后的一个主要研究课题，
流态化技术
一、煤的气化
煤的气化是在一定高温条件下，通过某种气化剂作用将煤→可燃气体（燃气）
设备：煤气发生炉，
气化剂：①空气+水蒸气（混合发生炉煤气）；
②空气（空气发生炉煤气）；
③水蒸汽（水煤气）。

煤从上部加进，气化剂煤层下部通入，煤气上部口排出，据炉内所进行气化特点，可得煤层向上而下分为五层。
干燥，干馏带中：煤受到高温炉气加热而放出水分和挥发分（准备阶段）
还原，气化带中：将剩下焦炭进行气化反应，气化剂在氧化带中与高温焦炭（主体阶段）
接触进行燃烧反应放出大量热量，在还原带中主要完成CO2与水蒸汽的还原反应，得到CO和H2等可燃气体。
上面所谈是发生炉煤气，详见第十六章，煤的气化，近几十年，人们探索研究气化新方法，不下几十种。
例如：
二、煤的液化
出发点：煤→油
方法：基于改变煤的碳氢原子比H/C
煤：H/C0.8/1 长链
油：H/C1.8/1 短链
故普遍采用：加氢措施实现。
具体作法（cui）
目前液化方法尚未进入普遍实用阶段，经济上亦不合算。
三、煤的浆化
主要有
1．油煤浆
顾名思义：煤—石油混合燃料（COM燃料Coal-oil mixture）
制备它核心问题：如何使油，煤均匀混合乳化并能长期贮存。
常见制备方法：煤磨成粉末（200目）（74μm）然后按一定比例煤粉，油以乳化剂注入混合器搅拌均匀（机械，超声……）
优点
上海进行多年研究，取得一定进展，还有许多问题须解决，目前处于中试阶段。
2．水煤浆
八十年代迅速发展起来，新型燃烧技术。
方法：先将煤粉微粒净化，后按一定比例渗水+添加剂均匀拌和→水煤浆燃料（CWM燃料）
添加剂作用
优点
这样技术目前国内外都在积极研究中和推广应用中。
§2-2 液体燃料

（一）石油的加工及其产品
石油黑褐色粘稠液体由各种不同族和不同分子量的CH化合物组成

按轻馏分多少分
按所含CH化合物种类分：
1．石腊基原油，（含石腊族：烷烃CnH2n+2多）大庆，中东石油属此类
2．烯基原油（含烯烃CnH2n多）
3．中间基原油（上两基含量差不多）
4．芳香基原油（芳香烃较多，CnH2n-6）台湾原油
各种燃料从石油中炼制：
加工方法（常见）
一、分馏法
方法：加热原油，利用各分馏产物沸点不同，而把它们分别提取出来。
1．常压分馏
塔内压力接近大气压力，分馏出沸点<350℃产品：汽油、煤油、柴油……

2．减压分馏（真空分馏）
进一步加工高沸点（>350℃）的常压重油 沸点。

二、裂解法
（商人为了充分榨油，算到骨头。）
为进一步原油中轻质油产品，将分馏塔出来的残渣，重质油品在下分解

（二）重油的理化性质和使用性能
∵工业炉、锅炉使用的液~主要是重油∴重点介绍它
一、重油的来源和种类
重油——原油加工后各种残渣油的总称

商品重油：各种渣油+轻油配制成
我国：四个牌号：20# 60# 100# 200#
以50℃的恩式粘度值E50来确定牌号
二、重油的化学组成
∵是残渣油，与石油类似，多种碳氢化合物混合而成。
对重油中各种CH化合物分析困难，采用元素分析法
→元素成分→燃烧计算
各地重油元素成分基本相近
Cr
Hr
Or+Nr
Sr
Wy
Ay
Qyd
85~88%
10~13%
0.5~1.0%
0.2~1%
＜3%
＜0.3%
39800~42000
KJ/kg
∵主要元素C. H.
∴ 大
∵H 杂质少，易着火燃烧，且较少结渣、受热面磨损
然而：H→H2O与S结合生成硫酸 灰堵
∴要严控制S＜1%
三、重油的特性指标
应指出虽各地重油元素成分相近，但特性指标往往差异较大，其主要指标有：
1．闪点、燃点、着火点
油加热，其表面上出现油蒸气
当蒸气浓度大到一定值，遇火种能闪出火花并立即消灭。这叫闪燃——对应的油温叫闪点
超过闪点，点火到能持续燃烧5min以上——对应的油温叫燃点。
油蒸气能自燃（不点火）——对应的油温叫着火点

一般重油：
闪点 燃点 着火点
80~130℃ 比闪点高10~20℃ 500~600℃

防止火灾（火花） 鉴别燃烧 燃烧室温
的一个重要指标 点火条件的指标 度的指标
2．粘度
反映燃油流动性能的物性指标
大小
粘度表示方法很多，我国常用恩氏粘度表示，用恩氏粘度计测，定义：

恩格尔度
称粘度计常数
燃油锅炉：一般要求重油喷咀前
在常温下： 我国商品重油能满足要求？
（E50）20# 60# 100# 200#
不能！怎么办？必须把油加热使用，与t关系，由实验确定，可查P16图2-1
现如采用60#重油，满足，t=？
查图2-1，曲线2→t＞105℃
但t也不能太高，如t＞110℃，会导致油气蒸发
剩下一些固样碳素—— 残炭，易堵塞喷嘴
t太高，还会堵塞油路，影响油泵正常工作
3．密度，比热，导热率
密度是烃类燃料的一个重要物性，知道它，可估算其它理化性质
定义：
标准相对密度：
∵4℃纯水密度为1t/m3，∴故相密度数值就等于其密度值。
ρ与t有关，若测定不在20℃进行，常需换算
成标准相密度

—温度修正系数，1/℃可查表或

ρ可用相对密度计测定：重油
20℃～100℃：
Cp=1.3~1.7 KJ/(kg. ℃)
λ=0.128~0.163 W/(m. ℃)
4．残炭率Cc
燃用重油一个重要指标
定义：在隔绝空气条件下加热，蒸发出油蒸气后所剩下的固定碳素（以质量百分比表示）
我国重油较多，一般Cc=10%左右

5．掺混性
有时需将不同来源重油掺混使用，这时可能会出现沥青，含腊物质等固体沉淀物or胶状半凝固体，会发生油路堵塞，造成严重事故。
产生原因：来源不同，化学稳定性彼此相异
实践表明：
直馏重油配成的燃料油：掺混性好，
∴可把不同牌号的重油混合使用
裂化重油：混合使用必先作掺混性实验，否则再来严重后果。

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