1、项目项目4 陶瓷热工基础陶瓷热工基础v本项目要完成的任务本项目要完成的任务：v1 燃料及其燃烧燃料及其燃烧v2 陶瓷窑炉中的气体流动陶瓷窑炉中的气体流动v3 陶瓷窑炉中的传热陶瓷窑炉中的传热任务任务4。1 燃料及其燃烧燃料及其燃烧v一。燃料的种类及特性一。燃料的种类及特性v 燃烧后能放出大量热量，来源广泛、方便运输、成燃烧后能放出大量热量，来源广泛、方便运输、成本低、本低、环保可靠的可燃物质称为燃料。环保可靠的可燃物质称为燃料。v燃料种类燃料种类v 根据燃料的状态不同，可分为固体、液体和气体燃根据燃料的状态不同，可分为固体、液体和气体燃料三类。料三类。v1。固体燃料。固体燃料v 主要有木柴、主
2、要有木柴、煤、煤、可燃页岩可燃页岩、木碳和焦碳等。、木碳和焦碳等。v 其中木柴等不再作为燃料使用。其中木柴等不再作为燃料使用。2.液体燃料液体燃料v 陶瓷工业所用液体燃料主要有：重油、柴油、陶瓷工业所用液体燃料主要有：重油、柴油、燃料油和水煤浆等。燃料油和水煤浆等。v180重油重油v250重油重油v轻柴油轻柴油3.气体燃料气体燃料v气体燃料主要有：气体燃料主要有：v发生炉煤气、发生炉煤气、v焦炉煤气、焦炉煤气、v高炉煤气、高炉煤气、v天然气、天然气、v液化石油气液化石油气等等燃料的特性燃料的特性v1。固体燃料的特性。固体燃料的特性v发热量：也称为热值。是指单位燃料完全燃烧，发热量：也称为热值。
3、是指单位燃料完全燃烧，v 燃烧产物冷却到燃烧前的温度所放出的燃烧产物冷却到燃烧前的温度所放出的v 热量。热量。v挥发分：是指燃料中可燃气体的组分。挥发分含挥发分：是指燃料中可燃气体的组分。挥发分含v 量高，火焰长，着火温度低。量高，火焰长，着火温度低。v粘结性：是指煤逸出挥发分后的焦渣特征粘结性：是指煤逸出挥发分后的焦渣特征。可。可v 分为八类：分为八类：v 粉状粉状 不粘结。不粘结。v 粘结粘结 手指轻压即成粉块。手指轻压即成粉块。v 弱粘结弱粘结 手指轻压即成小块。手指轻压即成小块。v 不熔融粘结不熔融粘结 手指用力压才裂成小块，焦渣上表面无光泽，下表面手指用力压才裂成小块，焦渣上表面无光
4、泽，下表面银白色光泽并不明显。银白色光泽并不明显。v 不膨胀熔融粘结不膨胀熔融粘结 焦渣形成扁平的饼状，煤粒的界限不易分清，表焦渣形成扁平的饼状，煤粒的界限不易分清，表面有银白色金属光泽，焦渣下表面光泽更明显。面有银白色金属光泽，焦渣下表面光泽更明显。微膨胀熔融粘结微膨胀熔融粘结 用手指压不碎，在焦渣上下表面上有银白色金属用手指压不碎，在焦渣上下表面上有银白色金属光泽，但焦渣表面有小气泡。光泽，但焦渣表面有小气泡。膨胀熔融粘结膨胀熔融粘结 焦渣上下表面有银白色金属光泽，膨胀高度不超焦渣上下表面有银白色金属光泽，膨胀高度不超过过15毫米。毫米。强膨胀熔融粘结强膨胀熔融粘结 焦渣上下表面有银白色金
5、属光泽，膨胀高度大于焦渣上下表面有银白色金属光泽，膨胀高度大于15毫米。毫米。v灰分：灰分是燃料中的不可燃组分。灰分含量多，会降灰分：灰分是燃料中的不可燃组分。灰分含量多，会降v 低燃料的发热量，热损失增大。低燃料的发热量，热损失增大。结渣性：即灰渣的熔融性，灰分中结渣性：即灰渣的熔融性，灰分中SIO2、AL2O3含量含量v 多，熔点高，烧后不易结渣；若低熔物多，熔点多，熔点高，烧后不易结渣；若低熔物多，熔点v 低，则烧后易结渣。易结渣的煤燃烧不稳定，且低，则烧后易结渣。易结渣的煤燃烧不稳定，且v 灰渣中易带走未燃尽的燃料，造成浪费。灰渣中易带走未燃尽的燃料，造成浪费。水分：包括内在水分和外在
6、水分两部分。水分越多，造水分：包括内在水分和外在水分两部分。水分越多，造v 成热值降低，不利于着火。成热值降低，不利于着火。硫分：指燃料中的可燃硫含量。经燃烧生成的硫分：指燃料中的可燃硫含量。经燃烧生成的SO2、v SO3与烟气中的水蒸气结合生成硫酸或亚硫酸蒸与烟气中的水蒸气结合生成硫酸或亚硫酸蒸v 气，既腐蚀金属设备，污染大气，又影响产品质气，既腐蚀金属设备，污染大气，又影响产品质v 量。一般要求其含量小于量。一般要求其含量小于1。2。固体燃料简介。固体燃料简介v可燃页岩可燃页岩v 主要为油页岩，我国主要产地为辽宁抚顺、广东茂主要为油页岩，我国主要产地为辽宁抚顺、广东茂名名 等地，在陶瓷工业
7、中使用并不广泛。等地，在陶瓷工业中使用并不广泛。v煤煤v 煤的种类很多，主要有烟煤、无烟煤、褐煤等煤的种类很多，主要有烟煤、无烟煤、褐煤等v褐煤：褐煤：褐煤是一种棕黑色的低级煤。是泥炭经成岩作用形成的腐殖煤，褐煤是一种棕黑色的低级煤。是泥炭经成岩作用形成的腐殖煤，煤化程度最低，呈褐色、黑褐色或黑色煤化程度最低，呈褐色、黑褐色或黑色,一般暗淡或呈沥青光泽一般暗淡或呈沥青光泽,不具粘结不具粘结性。水分大、挥发分高、密度小性。水分大、挥发分高、密度小,含有腐殖酸含有腐殖酸,氧含量常达氧含量常达1530，在空，在空气中易风化碎裂气中易风化碎裂,发热量低。低位发热量一般只有发热量低。低位发热量一般只有1
8、171016730kJ/kg，易氧化自燃。易氧化自燃。烟煤：煤化程度高于褐煤而低于无烟煤。包括长焰煤、气煤、肥煤、烟煤：煤化程度高于褐煤而低于无烟煤。包括长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤等。呈灰黑至黑色，具沥青光泽至金刚光泽，通常有焦煤、瘦煤、贫煤等。呈灰黑至黑色，具沥青光泽至金刚光泽，通常有条带状结构条带状结构，不含原生腐殖酸。挥发分为，不含原生腐殖酸。挥发分为1040，一般随煤化程度，一般随煤化程度增高而降低。碳含量为增高而降低。碳含量为7692，发热量较高，热值为，发热量较高，热值为2710037200kJ/kg。大部分烟煤具有粘结性，燃烧时火焰高而有烟，故名烟煤。大部分烟煤具有粘结
9、性，燃烧时火焰高而有烟，故名烟煤。v无烟煤：俗称白煤或红煤，是煤化程度最大的煤，固定碳含量高，无烟煤：俗称白煤或红煤，是煤化程度最大的煤，固定碳含量高，挥发分低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟。黑色坚硬，有挥发分低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟。黑色坚硬，有金属光泽。燃烧时火焰短而少烟。不结焦。一般含碳量在金属光泽。燃烧时火焰短而少烟。不结焦。一般含碳量在90%以上，以上，挥发分在挥发分在10%以下。灰分不多，水分较少，发热量很高，可达以下。灰分不多，水分较少，发热量很高，可达2500032500kJ/kg。3。液体燃料的特性。液体燃料的特性v水煤浆水煤浆v 水煤浆是一种新型煤基
10、固、液两相液体燃料。现阶水煤浆是一种新型煤基固、液两相液体燃料。现阶段水煤浆在陶瓷工业领域主要用于喷雾干燥塔、部分低温段水煤浆在陶瓷工业领域主要用于喷雾干燥塔、部分低温墙地砖辊道窑的烧成。墙地砖辊道窑的烧成。水煤浆的制造：水煤浆的制造：v煤质要求：不粘结性或弱粘结性烟煤（末煤即可），煤质要求：不粘结性或弱粘结性烟煤（末煤即可），v 发热量发热量 20000KJKG，挥发分挥发分 28 v 灰分灰分 10，灰熔点灰熔点 1250，硫分，硫分v 1，内水分内水分 5v制备过程：干煤粉（制备过程：干煤粉（5357）+水（水（4642）+添添v 加剂加剂1，混合后入球磨机，混合后入球磨机57小时左右小
11、时左右,检检测测v 其参数，达到要求即可。其参数，达到要求即可。v水煤浆工艺参数：水煤浆工艺参数：v 细度细度 200目筛余目筛余1020，粘度，粘度 80秒（涂氏粘度秒（涂氏粘度计）计）水分水分 4551，沉淀性沉淀性 72小时无硬沉淀。小时无硬沉淀。重油和柴油重油和柴油v 重油和柴油都来自石油。重油是在蒸馏原油的过程中，分馏出重油和柴油都来自石油。重油是在蒸馏原油的过程中，分馏出航空油、汽油、煤油、柴油以及其他石油产品后，残留在蒸馏塔中的航空油、汽油、煤油、柴油以及其他石油产品后，残留在蒸馏塔中的一种呈黑褐色的较重的油品。一种呈黑褐色的较重的油品。v重油的元素组成范围为：重油的元素组成范围
12、为：C：8588，H：1013，v N+O2：0.51，S：0.21，v 发热量很高，约为发热量很高，约为3800042000 kJkg；v柴油分为轻柴油和重柴油：柴油分为轻柴油和重柴油：v 轻柴油主要来自催化裂化的柴油馏分，也有部分直馏柴油馏分。轻柴油主要来自催化裂化的柴油馏分，也有部分直馏柴油馏分。具有良好的低温流动性和储存安定性以及低灰分等特点。具有良好的低温流动性和储存安定性以及低灰分等特点。v 重柴油，则馏分较重，甚至可混入一定量的重油，重柴油，则馏分较重，甚至可混入一定量的重油，v因此不易燃烧完全，柴油一般含：因此不易燃烧完全，柴油一般含：vC：85.586.5，H：13.514.
13、5。v密度密度 燃油的密度随着温度的升高而略有减小，燃油的密度随着温度的升高而略有减小，20时重油密度约时重油密度约0.91.0t/m3，柴油的密度约为，柴油的密度约为0.8100.855 t/m3。v水分水分 燃油中含有水分，不仅降低其发热量，而且当燃油中含有水分，不仅降低其发热量，而且当水分过高时容易产生水分过高时容易产生“气塞气塞”现象，使燃烧火焰不现象，使燃烧火焰不稳定，影响窑炉的正常运行，故贮油罐应定期排水。稳定，影响窑炉的正常运行，故贮油罐应定期排水。由于燃油的密度略小于水，因此贮油罐的排水管安由于燃油的密度略小于水，因此贮油罐的排水管安装在下部。装在下部。粘度粘度v 我国重油常用
14、的粘度标准是以恩我国重油常用的粘度标准是以恩氏粘度（氏粘度（0E）来表示的。）来表示的。v 恩氏粘度（恩氏粘度（0E）：即在测定温度）：即在测定温度下重油从恩格拉粘度计中流出下重油从恩格拉粘度计中流出200ml所需时间（所需时间（s）与）与20的蒸馏水流出的蒸馏水流出200ml所需时间（约所需时间（约52s）的比值。）的比值。v 我国重油分为我国重油分为20、60、80、100、200五个牌号，牌号的数五个牌号，牌号的数值表示温度为值表示温度为50时的恩氏粘度值。时的恩氏粘度值。v 重油的牌号愈高，油的粘度愈大。重油的牌号愈高，油的粘度愈大。v 恩格拉粘度计恩格拉粘度计v 实际上工业炉所使用的
15、重油往往不完全是标准实际上工业炉所使用的重油往往不完全是标准牌号的，有时是混合渣油。部分陶瓷窑炉使用的是牌号的，有时是混合渣油。部分陶瓷窑炉使用的是以原油加工过程中的常压油，减压渣油、裂化渣油、以原油加工过程中的常压油，减压渣油、裂化渣油、裂化柴油和催化柴油等为原料调合而成的裂化柴油和催化柴油等为原料调合而成的燃料油燃料油。v 重油的粘度随着温度升高，粘度减小。各种重重油的粘度随着温度升高，粘度减小。各种重油在低温下粘度相差很大，温度越高，它们的粘度油在低温下粘度相差很大，温度越高，它们的粘度相差越小。相差越小。v 为了保证重油良好的雾化，要求重油的粘度最为了保证重油良好的雾化，要求重油的粘度
16、最好不超过好不超过510 0E。闪点、燃点、着火点闪点、燃点、着火点v 油类加热到一定温度时，油表面有油蒸气产生。油类加热到一定温度时，油表面有油蒸气产生。油温越高，油蒸气越多。当有火焰接近时，若出现油温越高，油蒸气越多。当有火焰接近时，若出现短暂的蓝色闪光，则此时的油温称为油的短暂的蓝色闪光，则此时的油温称为油的“闪点闪点”。v 若油温超过闪点，则油的蒸发速度加快，以致若油温超过闪点，则油的蒸发速度加快，以致用火源接近油表面时，在蓝光闪现后能持续燃烧用火源接近油表面时，在蓝光闪现后能持续燃烧（不少于（不少于5s），此时的油温称油的），此时的油温称油的“燃点燃点”。v 若再继续提高油温，则油表
17、面的蒸气即使无若再继续提高油温，则油表面的蒸气即使无 火源接近也会自发燃烧起来，相应的油温称油的火源接近也会自发燃烧起来，相应的油温称油的“着火点着火点”。v 测定闪点的方法有开口测定闪点的方法有开口杯法（油表面暴露在大气杯法（油表面暴露在大气中）和闭口杯法（油表面中）和闭口杯法（油表面封闭在容器内）两种。前封闭在容器内）两种。前者用于测定闪点较高的油者用于测定闪点较高的油类，如重油，后者一般用类，如重油，后者一般用于测定闪点较低的油类，于测定闪点较低的油类，如原油、汽油等。如原油、汽油等。v 开口闪点比闭口闪点一开口闪点比闭口闪点一般高般高1525。vBS-3型闭口闪点自动测定仪型闭口闪点自
18、动测定仪 v 燃点与闪点相差不大，重油的燃点一般比其闪点高燃点与闪点相差不大，重油的燃点一般比其闪点高10左右，柴油的燃点左右，柴油的燃点约为约为220。重油的着火点约为。重油的着火点约为500600。凝固点凝固点v 当油类失去流动性时的最高温度称凝固点。重当油类失去流动性时的最高温度称凝固点。重油的凝固点一般为油的凝固点一般为3045。v 我国柴油的牌号就是根据凝固点来分类的。我国柴油的牌号就是根据凝固点来分类的。v 轻柴油的牌号主要有轻柴油的牌号主要有10、0、-10、v-20、-30等五种；等五种；v 重柴油的牌号主要有重柴油的牌号主要有RC3-10、RC3-20和和vRC3-30等三种
19、。等三种。v比热容和导热系数v 重油的比热容一般为：重油的比热容一般为：v 1.88 kJkg2.1kJkg.v 重油的导热系数与重油的品种及温度有关，一重油的导热系数与重油的品种及温度有关，一般为：般为：v 0.128 W/(m)0.163W/(m)。v 机械杂质v 燃油中的机械杂质，大部分是在贮运过程中带燃油中的机械杂质，大部分是在贮运过程中带入的，它容易磨损油泵，堵塞输油管路和油喷嘴，入的，它容易磨损油泵，堵塞输油管路和油喷嘴，因此，应在输油系统中安装过滤器，以除去油中的因此，应在输油系统中安装过滤器，以除去油中的机械杂质机械杂质3.气体燃料的特性气体燃料的特性v气体燃料的种类及组成气体
20、燃料的种类及组成v 人造煤气：人造煤气：v发生炉煤气是用固体燃料在高温下通入气化剂得发生炉煤气是用固体燃料在高温下通入气化剂得到的人造煤气，根据气化剂的不同，又有空气煤气、到的人造煤气，根据气化剂的不同，又有空气煤气、水煤气、混合煤气之分。水煤气、混合煤气之分。v焦炉煤气是炼焦（即将煤隔绝空气加热）过程得焦炉煤气是炼焦（即将煤隔绝空气加热）过程得到的气态挥发物，到的气态挥发物，v高炉煤气则是高炉炼钢得到的副产品。高炉煤气则是高炉炼钢得到的副产品。3mkJSHCO222OCO2H4CHnmHC2N平 均 组 成 (煤气名称煤气名称 平均组成平均组成 （100)100)热值热值（)空气煤气空气煤气
21、0.5 51.51.532330.50.50.90.9646466664000 045004500水煤气水煤气5 57 70.10.10.20.235354040474752520.30.30.60.60.20.20.40.42 26 610000100001100011000混合煤气混合煤气5 57 70.10.10.30.324243030121215150.50.53 3464655555000500065006500焦炉煤气焦炉煤气2 23 30.70.71.21.24 48 853536060191925251.61.62.32.37 713131500015000170001700
22、0高炉煤气高炉煤气8 8141423233131101015150.10.12.62.6484860604000400050005000v发生炉煤气、焦炉煤气、高炉煤气的组成及热值范围发生炉煤气、焦炉煤气、高炉煤气的组成及热值范围v 天然气：天然气：v 天然气根据矿藏特点可分为天然气根据矿藏特点可分为伴生气和非伴生伴生气和非伴生气：气：v 伴生气随原油共生，与原油同时被采出，还伴生气随原油共生，与原油同时被采出，还有一种伴生气是煤矿伴生气。有一种伴生气是煤矿伴生气。v 非伴生气包括纯气田天然气和凝析气田天然非伴生气包括纯气田天然气和凝析气田天然气，两者在地层中均为均一的气相。凝析气田天气，两者
23、在地层中均为均一的气相。凝析气田天然气由井口导出后，经减压降温，分离为气、液然气由井口导出后，经减压降温，分离为气、液两相。气相经净化后，成为商品天然气。两相。气相经净化后，成为商品天然气。v 也有将天然气液化，然后贮运使用。也有将天然气液化，然后贮运使用。v 液化石油气：液化石油气：v 液化石油气是石油炼制的副产品，其主要组液化石油气是石油炼制的副产品，其主要组成为成为丙烷和丁烷丙烷和丁烷，液态密度约为，液态密度约为500600kgm3。v液化石油气组成变化较大，但都是以液化石油气组成变化较大，但都是以C3和和C4为主。为主。低位热值高达：低位热值高达：v 85000kJ/m3108000
24、kJ/m3,v如以质量计则为：如以质量计则为：v 45000 kJ/kg50000 kJ/kg。v相对分子量和密度相对分子量和密度v 煤气的相对分子量按下式计算：煤气的相对分子量按下式计算：v v 煤气在标准状态和工作状态下的密度均可用理煤气在标准状态和工作状态下的密度均可用理想气体状态方程想气体状态方程 计算。计算。v平均比热容平均比热容v 煤气的平均比热容按下式计算：煤气的平均比热容按下式计算：riirMMRTMmPV 4.22rnMiiCC二二.燃料组成的表示方法与燃烧计算燃料组成的表示方法与燃烧计算 v燃料组成的表示燃料组成的表示v1.固体、液体燃料固体、液体燃料v 固体、液体燃料的组
25、成，可以由化学分析得到，固体、液体燃料的组成，可以由化学分析得到，通常包括碳通常包括碳(C)、氢（、氢（H）、氧（）、氧（O）、氮）、氮(N)、硫、硫(S)五种元素以及水分（五种元素以及水分（M）和部分矿物杂质）和部分矿物杂质灰分灰分（A）。上述元素并不是单独自由存在的，而是以）。上述元素并不是单独自由存在的，而是以结合成有机化合物的形式存在。这种用元素来表示结合成有机化合物的形式存在。这种用元素来表示燃料组成的分析方法，称为燃料组成的分析方法，称为元素分析法。v 对于煤还有一种表示方法：工业分析法，即将煤分为固定碳、挥发分、水分和灰分。对于煤还有一种表示方法：工业分析法，即将煤分为固定碳、挥
26、发分、水分和灰分。v表示煤组成的常用基准有四个：表示煤组成的常用基准有四个：收到基，指使用单位收到的煤的组成，在各组收到基，指使用单位收到的煤的组成，在各组 成的右成的右v 下角以下角以“ar”表示；表示；空气干燥基，指风干（空气干燥基，指风干（20、相对湿度、相对湿度70）煤样的）煤样的v 组成，各组成右下角以组成，各组成右下角以“ad”表示；表示；干燥基，指绝对干燥的煤的组成，各组成右下角以干燥基，指绝对干燥的煤的组成，各组成右下角以“d”v 表示；表示；干燥无灰基，指假想的无水无灰的煤的组成，各组成右干燥无灰基，指假想的无水无灰的煤的组成，各组成右v 下角以下角以“daf”表示。表示。v
27、 其中，用于燃烧计算的为收到基组成，常用下式表示其中，用于燃烧计算的为收到基组成，常用下式表示:0000000000000000100arararararararMASNOHC 2.气体燃料气体燃料v气体燃料是由可燃成分（如：气体燃料是由可燃成分（如：、等）及不可燃成分（等）及不可燃成分（、等）组等）组成的混合气体。一般用体积分数表示，并有干成成的混合气体。一般用体积分数表示，并有干成分和湿成分两种表示方法。分和湿成分两种表示方法。v干成分：干成分：v湿成分：湿成分：v 两者换算关系如下：两者换算关系如下：v CO2HSH24CHnmHC2CO2N2SO2OOH21,42gCHgHgCO1,2
28、42sOHsCHsHsCO)1(,2sOHgXsX热值及热值计算热值及热值计算v1.高位热值与低位热值高位热值与低位热值v 单位质量或体积的燃料完全燃烧，燃烧产物冷却到燃烧单位质量或体积的燃料完全燃烧，燃烧产物冷却到燃烧前的温度所放出的热量，称为燃料的发热量或热值。固体或前的温度所放出的热量，称为燃料的发热量或热值。固体或液体燃料的热值单位是液体燃料的热值单位是 ，气体燃料的热值单位是，气体燃料的热值单位是 。v 按燃烧产物中水的存在状态，热值有高位热值与低位热按燃烧产物中水的存在状态，热值有高位热值与低位热值之分。高位热值是指燃烧产物中的水蒸气全部冷凝成水时值之分。高位热值是指燃烧产物中的水
29、蒸气全部冷凝成水时所放出的热量；低位热值是指燃烧产物中的水蒸气仍以气态所放出的热量；低位热值是指燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时所放出的热量。存在时所放出的热量。v 由上述定义可知，高位热值与低位热值的差为单位燃料完由上述定义可知，高位热值与低位热值的差为单位燃料完全燃烧生成的水气化所吸收的热量。常温下水的气化热约为全燃烧生成的水气化所吸收的热量。常温下水的气化热约为2500 。kgkJkgkJ3mkJ2.气体燃料热值的计算v 42358001080012600CHHconetQ8363624291200806006370059000HCHCHCHCSHHCHCHC21251048423200
30、1460001187001133003.标准燃料v 不同种类的燃料热值相关较大，为了便不同种类的燃料热值相关较大，为了便于统计和评比燃料的消耗量，就需要有一个于统计和评比燃料的消耗量，就需要有一个统一的标准。规定：统一的标准。规定：v标准煤的收到基低热值为标准煤的收到基低热值为29310 ，v标准油或标准气则为标准油或标准气则为41870 v 或或41870 kgkJkgkJ3mkJ燃烧计算燃烧计算v1完全燃烧与不完全燃烧完全燃烧与不完全燃烧v完全燃烧，是指燃料中所有的可燃成分达到完全氧化，燃烧完全燃烧，是指燃料中所有的可燃成分达到完全氧化，燃烧v 产物中不存在游离的碳和产物中不存在游离的碳和
31、CO、H2、CH4等可燃等可燃v 气体。气体。v不完全燃烧，是指燃料中的可燃成分没有全部氧化，燃烧产不完全燃烧，是指燃料中的可燃成分没有全部氧化，燃烧产v 物中有游离碳和物中有游离碳和CO、H2、CH4等可燃气体。等可燃气体。v 不完全燃烧又分为化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。不完全燃烧又分为化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。v化学不完全燃烧：指燃烧产物中含有游离化学不完全燃烧：指燃烧产物中含有游离C、CO、H2；v机械不完全燃烧：指部分可燃成分未参加燃烧反应被损失掉，机械不完全燃烧：指部分可燃成分未参加燃烧反应被损失掉，如因管道、阀门不严而泄漏的液体或气体燃料等等。如因管道、阀门不严而泄漏的液
32、体或气体燃料等等。2空气系数v理论空气量（理论空气量（）:v 按燃烧化学反应方程式计算得到的燃料完全燃烧所需的空气量按燃烧化学反应方程式计算得到的燃料完全燃烧所需的空气量（m3/kg或或m3/m3）.v实际空气量（实际空气量（）:v 燃烧时实际通入的空气量燃烧时实际通入的空气量.v空气系数（或空气过剩系数）空气系数（或空气过剩系数）:v 的经验值：的经验值：v 气体燃料气体燃料 1。051。15 液体燃料液体燃料 1。151。25v 煤粉煤粉 1。11。3 块状固体燃料块状固体燃料 1。31。70aVaV0aaVV3烟气的成分(烧成气氛)v氧化气氛氧化气氛v 烟气中含有烟气中含有O2，不含，不
33、含CO、H2等还原介质时，称氧化等还原介质时，称氧化气氛。燃烧时空气系数气氛。燃烧时空气系数 1。v 强氧化时以强氧化时以O2计：计：810；弱氧化时约：；弱氧化时约：45。v还原气氛还原气氛v 烟气中含有烟气中含有CO、H2等，不含等，不含O2时，称为还原气氛，时，称为还原气氛，燃烧时空气系数燃烧时空气系数 1。v 强还原时以强还原时以CO计：计：35；弱还原时为：；弱还原时为：02。v中性气氛中性气氛v 烟气中既不含烟气中既不含O2，也不含，也不含CO、H2时，称为中性气氛，时，称为中性气氛，燃烧时空气系数燃烧时空气系数 =1。4.燃烧计算燃烧计算v计算的目的：计算的目的：v计算的内容：计
34、算的内容：v 燃料燃烧所需空气量、烟气生成量及烟气组成、燃烧温燃料燃烧所需空气量、烟气生成量及烟气组成、燃烧温度等度等。v计算的基准：计算的基准：v计算时空气认为只有计算时空气认为只有 和和 两种气体构成，其中的两种气体构成，其中的v 体积占体积占79，的体积占的体积占21，所涉及的气体均按标准，所涉及的气体均按标准状态（状态（0及及101325 ）来计算；）来计算；v计算时一般选取单位燃料（计算时一般选取单位燃料（1公斤或公斤或1立方米）；立方米）；v对于固、液燃料按收到基，对于气体燃料按干成分（有的对于固、液燃料按收到基，对于气体燃料按干成分（有的也按湿成分）进行计算。也按湿成分）进行计算
35、。2NPa2N2O2O空气量的计算v理论空气量的计算理论空气量的计算v 对于固体、液体燃料，其收到基组成为对于固体、液体燃料，其收到基组成为v按其可燃部分计算理论空气量：（取按其可燃部分计算理论空气量：（取1公斤燃料，则有碳公斤燃料，则有碳 v 公斤、有氢公斤、有氢 公斤、有硫公斤、有硫 公斤公斤）v v v v 0000000000000000100arararararararMASNOHC22COOCKmol1Kmol1Kmol1OHOH2222121Kmol1KmolKmol122SOOS00arC00arH00arS1200arC1200arC200arH200arH21KmolKmo
36、lKmolKmol3200arS3200arSKmol1Kmol1v燃料中的 可认为相当于 提供助燃，燃料燃烧所需理论氧气量：v则：arO2O1004.22)323222112(02ararararOOSHCVkgm321100002OaVV214.22)323222112(ararararOSHCkgm3v对于气体燃料，由于组分不同，其可燃成分也不同，这里列举主要的可燃气体如：、及 等，v取1立方米燃料，则其燃烧反应式分别为：v 1m3 m3 1m3 m3v同理：v CO2HSH24CHnmHC2221COOCOOHOH22221OHSOOSH222223OHCOOCH222422OHnmC
37、OOnmHCnm2222)4(2121COCO212H2H21SH2SH2234CH42CHnmHCnmHC)4(nmv那么那么1 含这些可燃气体的气体燃料燃烧所需理论含这些可燃气体的气体燃料燃烧所需理论氧气量为：氧气量为：v v需理论空气量为：需理论空气量为：3m24222)4(22321210OHCCHSHHCOOnmnmV33mm21100002OaVV33mm实际空气量的计算 （）或（）0aaVVkgm333mm烟气量的计算v理论烟气量v 对于固体、液体燃料：v 生成量：生成量：v 生成量：生成量：v v所以，理论烟气量为各组成生成量之和，有：0000000000000000100ar
38、ararararararMASNOHCkgm322COOCOHOH2222122SOOS0V2CO1004.221202arCOCVOH21004.22)182(02ararOHMHV2SO1004.223202arSOSV2N100791004.2228002aarNVNV000002222NSOOHCOVVVVVv理论烟气组成：v 100,其余类推。0022VVCOCO12222NSOOHCOv对于气体燃料，烟气中各气体组成生成量为：对于气体燃料，烟气中各气体组成生成量为：v 生成量：生成量：v v 生成量：生成量：v v 生成量：生成量：v v 生成量：生成量：v v 理论烟气量为：理论
39、烟气量为：v 其理论烟气组成计算方法同固、液燃料。其理论烟气组成计算方法同固、液燃料。2CO)(4220nmHCCHCOCOCOmVOH2)22(422220nmHCCHSHHOHOHnV2SOSHSOV2202N1007921790002222aNONNVVV000002222NSOOHCOVVVVV100792)4(30224222aNSHHCCHHCOOHCOVnmnm33mm实际烟气量实际烟气量 v 对于固体、液体燃料：对于固体、液体燃料：v当当 1时，各可燃气体还是按原燃烧反应进行，生成的烟气量并没有时，各可燃气体还是按原燃烧反应进行，生成的烟气量并没有变化，只是多了空气，那么过剩的
40、空气使烟气中多出了和变化，只是多了空气，那么过剩的空气使烟气中多出了和 ，其生成量为：其生成量为：v生成量：生成量：v v其余和理论烟气生成量相同所以其实际烟气量为：其余和理论烟气生成量相同所以其实际烟气量为：v 实际烟气组成的计算与理论烟气组成的计算相同实际烟气组成的计算与理论烟气组成的计算相同 00)1(aVVV2Okgm32N2O10021)1(10021)(002aaaOVVVV2N100791004.222802aarNVNVv当当1时，由于空气供应不足，燃料中将有部分可燃物质不能完全燃烧，产时，由于空气供应不足，燃料中将有部分可燃物质不能完全燃烧，产物中含有可燃气体。物中含有可燃气
41、体。那么空气不足，燃料又是如何燃烧的呢？那么空气不足，燃料又是如何燃烧的呢？v212212v少了的氧气量为：少了的氧气量为：v故量为：故量为：v则生成量：则生成量：v v生成量：生成量：v v生成量：生成量：v v生成量：生成量：2222COOCOCOOC222CO10021)1(2)1(2002aOCOVVV0000)1(aaaaaVVVVV2CO10021)1(21004.221202aarCOVCVOH21004.22)182(2ararOHMHV2SO1004.22322arSOSV2N100791004.222802aarNVNV2222NSOOHCOCOVVVVVVv 对于气体燃料
42、：对于气体燃料：v当当 1时，实际烟气量为时，实际烟气量为：v v过剩空气中的过剩空气中的 生成量为：生成量为：v v当当 1时，若煤气按比例燃烧，则：时，若煤气按比例燃烧，则：v v式中：式中：未燃燃料量，未燃燃料量，；v 燃烧产生烟气量，燃烧产生烟气量，。00)1(aVVV33mm2O10021)1(02aOVV33mm0)1(VV33mm10V33mm33mm理论空气量和理论烟气量的估算理论空气量和理论烟气量的估算0aV0V0aV0Vkgm3kgm333mm33mm及值烟 煤重 油发生炉煤气天然气686.58.5101110.5121.051.41.92.29141014.5燃烧温度的计
43、算燃烧温度的计算v理论燃烧温度理论燃烧温度v 燃料完全燃烧放出的热量以及燃料和助燃空气带入的显热燃料完全燃烧放出的热量以及燃料和助燃空气带入的显热全部用于加热燃烧产物，此时燃烧产物的温度称为理论燃烧全部用于加热燃烧产物，此时燃烧产物的温度称为理论燃烧温度，用表示。温度，用表示。v平均比热容：加热物体使其升高平均比热容：加热物体使其升高1 所需的热量称为比热，所需的热量称为比热，v但物体从但物体从01和从和从99100，都是升，都是升v高高1，但所需热量并不相同，所以为便于计，但所需热量并不相同，所以为便于计v算，我们将在某一温度范围内，物体平均每升算，我们将在某一温度范围内，物体平均每升v高高
44、1所需的热量，称为物体的平均比热容所需的热量，称为物体的平均比热容v显热：以显热：以0为基准，物体的温度比为基准，物体的温度比0高，它所带的热量也高，它所带的热量也v比比0多，我们把这部分多的热量称为物体的显热多，我们把这部分多的热量称为物体的显热thttCmV)(或显热Cv燃料完全燃烧放出的热量：燃料完全燃烧放出的热量：v单位燃料带入的显热：单位燃料带入的显热：v助燃空气带入的显热：助燃空气带入的显热：v燃烧产物的显热：燃烧产物的显热：v根据热平衡，故：根据热平衡，故：thaaaffnetVCttCVtcQVCtCVtcQtaaaffnetthnetQaaatCVthVCtfftc1实际燃烧
45、温度实际燃烧温度v燃料燃烧时，燃烧产物的实际温度称为实际燃烧温度，燃料燃烧时，燃烧产物的实际温度称为实际燃烧温度，用表示。用表示。v式中：式中：为机械不完全燃烧热损失，为机械不完全燃烧热损失，v v为化学不完全燃烧热损失，为化学不完全燃烧热损失，v v为炉体向外界的散热损失，为炉体向外界的散热损失，v v为物料吸收的热量。为物料吸收的热量。VCQQQQtCVtcQtMlchmlaaaffnetp)(ptmlQchQlQMQ和的关系v由于各种热损失的数据不容易获得，所以计算实际燃烧由于各种热损失的数据不容易获得，所以计算实际燃烧温度是困难的。温度是困难的。v实际燃烧温度和理论燃烧温度的比值，称为
46、高温系数，实际燃烧温度和理论燃烧温度的比值，称为高温系数，用用 表示。表示。v陶瓷隧道窑陶瓷隧道窑 气体或液体燃料气体或液体燃料 =0.780.83v 陶瓷间歇窑陶瓷间歇窑 液体或气体燃料液体或气体燃料 =0.730.78ptthptttht提高实际燃烧温度的途径提高实际燃烧温度的途径v 提高实际燃烧温度可从以下几个方面考虑：提高实际燃烧温度可从以下几个方面考虑：v 控制适当的空气系数，在保证燃料完全燃烧的控制适当的空气系数，在保证燃料完全燃烧的前提下，应使空气系数值小些，即前提下，应使空气系数值小些，即 值略大于值略大于1；v 预热空气或燃料；预热空气或燃料；v 选用热值高且烟气量少的燃料；
47、选用热值高且烟气量少的燃料；v 减少各种热损失，特别是要加强炉体的保温，减少各种热损失，特别是要加强炉体的保温，减少炉体的散热；减少炉体的散热；v 采用富氧燃烧热技术，减少烟气生成量，提高采用富氧燃烧热技术，减少烟气生成量，提高实际燃烧实际燃烧 温度。温度。三三.燃料燃烧过程燃料燃烧过程v固体燃料的燃烧过程固体燃料的燃烧过程v 固体燃料的燃烧过程一般可分为准备、燃烧与燃尽三个阶段。固体燃料的燃烧过程一般可分为准备、燃烧与燃尽三个阶段。v1.准备阶段准备阶段v 准备阶段包括预热、干燥和干馏。准备阶段包括预热、干燥和干馏。v 固体燃料受热后，首先是所含水分的气化，约固体燃料受热后，首先是所含水分的
48、气化，约1100时物理水时物理水全部逸出，当燃料达到一定温度时便开始分解，放出挥发分，剩下焦全部逸出，当燃料达到一定温度时便开始分解，放出挥发分，剩下焦炭，这一过程称为干馏。炭，这一过程称为干馏。v 褐煤干馏的起始温度只有褐煤干馏的起始温度只有130左右，左右，v 无烟煤约为无烟煤约为400，v 烟煤介于两者之间。烟煤介于两者之间。v准备阶段全部都是吸热。准备阶段全部都是吸热。v2.燃烧阶段v燃烧阶段包括挥发分和固态炭的燃烧。燃烧阶段包括挥发分和固态炭的燃烧。v挥发分中主要是碳氢化合物，比固态炭容易着火，因此挥发分中主要是碳氢化合物，比固态炭容易着火，因此逸出的挥发分先于固态炭着火燃烧；逸出的
49、挥发分先于固态炭着火燃烧；v固态炭是固体燃料中的主要燃质，对煤来说，其发热时固态炭是固体燃料中的主要燃质，对煤来说，其发热时一般占总发热量的一半以上；燃烧时间长一般占总发热量的一半以上；燃烧时间长v3.燃烬阶段（灰渣形成阶段）v随着燃烧，焦炭颗粒逐渐变小，灰渣外壳逐渐增厚，使随着燃烧，焦炭颗粒逐渐变小，灰渣外壳逐渐增厚，使空气难于进入里面参与反应，从而使燃烧速度减慢，所以此空气难于进入里面参与反应，从而使燃烧速度减慢，所以此阶段仍需保持较高温度，增强通风，尽量使灰渣中的可燃质阶段仍需保持较高温度，增强通风，尽量使灰渣中的可燃质完全燃烧。完全燃烧。液体燃料燃烧过程液体燃料燃烧过程v1.燃油的燃烧
50、过程燃油的燃烧过程v 燃油的燃烧过程分为四个阶段：燃油的燃烧过程分为四个阶段：v雾化阶段雾化阶段 燃油雾化成细小的雾滴；燃油雾化成细小的雾滴；v蒸发阶段蒸发阶段 雾滴受热蒸发为油气；雾滴受热蒸发为油气；v 重油油滴蒸发前，当急剧受热时，产生裂化。急剧受热到重油油滴蒸发前，当急剧受热时，产生裂化。急剧受热到500600，裂化对称进行，生成较轻的碳氢化合物；急剧受热，裂化对称进行，生成较轻的碳氢化合物；急剧受热650以上，裂化不对称进行，轻的碳氢化合物呈气体逸出，剩下游以上，裂化不对称进行，轻的碳氢化合物呈气体逸出，剩下游离炭粒和难以燃烧的重碳氢化合物，形成结焦，如果随烟气排出，即离炭粒和难以燃烧
