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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