燃料的種類與性質(zhì)（大氣污染治理技術(shù)）

燃料燃燒與大氣污染

燃料的種類及組成

固體燃料——煤燃料的種類燃料：燃料：指在燃燒過程中，能夠放出熱量，并能被利用的可燃物質(zhì)。固體燃料（以煤為代表）煤——最重要的固體燃料，它是一種復(fù)雜的物質(zhì)聚集體。煤的可燃成分主要是由碳、氫及少量氧、氮和硫等一起構(gòu)成的有機(jī)聚合物。各種聚合物之間由不同的碳?xì)渲ф溁ハ噙B接成更大的顆粒。（1）煤的分類

煤褐煤煙煤無(wú)煙煤沉積年代不同煤的主要特征對(duì)比表特征褐煤煙煤無(wú)煙煤沉積年代最短較褐煤長(zhǎng)最長(zhǎng)顏色褐色、黑褐色黑色灰黑色光澤大多數(shù)暗有一定光澤金屬光澤成分C：60～75%O：20～25%C：75～90%揮發(fā)分：20～45%C：≥90%無(wú)機(jī)含量：≤10%燃燒現(xiàn)象有煙多煙無(wú)煙（2）煤的組成

煤中有機(jī)成分和無(wú)機(jī)成分的含量，因煤的種類和產(chǎn)地的不同而有很大差別。測(cè)定煤組成工業(yè)分析法：測(cè)定煤中水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳以及估測(cè)硫含量和熱值，這是評(píng)價(jià)工業(yè)用煤的主要指標(biāo)。元素分析法：

元素分析是化學(xué)方法測(cè)定去掉外部水分的煤中主要成分碳、氫、

氮、氧等的含量。1）元素分析法煤的主要元素包括：CHONSA(灰分）M（不可燃物）2）工業(yè)分析法通常采用煤質(zhì)分析儀進(jìn)行測(cè)定，其組成為：揮發(fā)分（V）+固定碳（FC）+A(灰分)+M(不可燃物)=100%

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燃料的種類及組成

氣體燃料氣體燃料工業(yè)上常用的氣體燃料：高爐煤氣發(fā)生爐煤氣天然氣液體燃料—天然氣天然氣是典型的氣體燃料，它的組成一般為甲烷85%、乙烷10%、丙烷3%；含碳更高的碳?xì)浠衔镆部赡艽嬖谟谔烊粴庵?。天然氣還含有碳?xì)浠衔镆酝獾钠渌M分，如H2O、CO2、N2、He和H2S等。

天然氣脫硫脫碳工藝流程簡(jiǎn)圖天然氣組分及主要性質(zhì)項(xiàng)目名稱體積（%）組分CH496.1C2H60.45C3H80.075iC40.02nC40.01CO23.20H2微量N2微量性質(zhì)天然氣相對(duì)密度0.5799天然氣水露點(diǎn)≤-13℃天然氣烴露點(diǎn)-38℃天然氣低熱值33.24MJ/Nm3天然氣含硫量H2S≤20mg/m3天然氣是一種潔凈環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化碳少于其他化石燃料，造成溫室效應(yīng)較低，因而能從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。

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燃料的種類及組成

液體燃料常見的液體燃料包括：

1、天然原料（如石油）

2、人工原料（如重油、汽油、柴油等）液體燃料（石油）

（1）石油的定義與相關(guān)性質(zhì)石油是液體燃料的主要來(lái)源。原油是天然存在的易流動(dòng)的液體，是多種化合物的混合物。主要由鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等碳?xì)浠衔锝M成。這些化合物主要含碳和氫，還有少量的硫、氟和氧，它們的含量國(guó)產(chǎn)地而異。（2）石油中硫的形態(tài)及其脫除方法原油中硫的含量變化范圍較大，一般為0.1～0.7%（質(zhì)量），大部分以有機(jī)硫的形式存在。

原油中硫輕餾份中硫分，約占全硫10～20％，以H2S，硫醇、一硫化物、二硫化物等形態(tài)存在；重餾分中硫分，約占全硫80～90%，以復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在。

采用高壓下的催化加氫，以破壞C—S—C鍵，形成硫化氫氣體，可以達(dá)到降低硫分的目的，但費(fèi)用很高。

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燃料的燃燒

燃燒涉及的幾個(gè)基本概念燃

燒

相

關(guān)

概

念理論空氣量（V0a）：空燃比（A/F）：實(shí)際空氣量（Va）：實(shí)際燃燒過程中所加入的空氣量。（1）理論空氣量（V0a）定義：?jiǎn)挝蝗剂习凑杖紵磻?yīng)計(jì)算方程式完全燃燒所需要的空氣量（體積）。氣體燃料：1m3N為基準(zhǔn)固體、液體：1kg為基準(zhǔn)建立燃燒反應(yīng)計(jì)量方程的幾點(diǎn)假定：空氣僅由79.1%N2和20.9%O2組成，兩者體積比為3.78；燃料中固定氧可用于燃燒；燃料中硫主要被氧化為SO2，不考慮NOX的生成；空氣中的N2不參與燃燒反應(yīng)。（1）理論空氣量（V0a）假設(shè)燃料分子式為：CxHySzOw燃燒反應(yīng)方程式：（2）空燃比A/F定義：?jiǎn)挝毁|(zhì)量燃料（Fuel）燃燒所需的空氣量（Air），無(wú)量綱。假設(shè)燃料分子式為：CxHySzOw，則此時(shí)的空燃比為：例如：甲烷（CH4）在理論空氣量下發(fā)生完全燃燒，則對(duì)應(yīng)的空燃比為：A/F=29×4.78×（1+4÷4）÷（12×1+1.008×4）=17.3（3）實(shí)際空氣量（Va）定義：實(shí)際燃燒過程中所加入的空氣量。α——空氣過剩系數(shù)，它的最佳值與燃料種類#燃燒方式以及燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)等有關(guān)，部分取值參見表。

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燃料的燃燒

影響燃燒的因素影響燃燒的因素完全燃燒：CO2、H2O不完全燃燒：CO2、H2O、CO、黑煙及其他部分氧化產(chǎn)物SO2、NOx、NO煙氣成分：燃料完全燃燒的條件空氣條件溫度條件（Temperature）時(shí)間條件（Time）燃料與空氣的混合條件（Turbulence）空氣條件氧氣是燃燒中必不可少的要素，提供充足的空氣才能保障充分的燃燒，空氣供應(yīng)量是否與燃料量匹配直接影響燃料的利用率。燃燒熱損：來(lái)自煙道排煙熱損失不完全燃燒熱損失輻射和爐壁熱損失溫度條件（Temperature）

燃料只有達(dá)到燃料的著火溫度方能燃燒，各種燃料都有著對(duì)應(yīng)的著火溫度（如上表2.6所示），且按照固體燃料、液體燃料、氣體燃料的順序上升。溫度條件（Time）圖2.3給出了燃燒產(chǎn)物與溫度的關(guān)系。由此可見，硫的氧化物取決于燃料的含硫量，基本不受燃燒溫度的影響。氮氧化物產(chǎn)生量隨著溫度的升高而增加，碳?xì)浠衔镆蚋菀兹紵a(chǎn)生量減少。1000℃1200℃1300℃1500℃時(shí)間條件（Time）燃料在燃燒室的停留時(shí)間是影響燃燒完全程度的另一基本因素，在一定的燃燒速率下，名義停留時(shí)間將決定燃燒室的大小和形狀，當(dāng)反應(yīng)速率隨著溫度的升高而加快時(shí)，

燃燒所需時(shí)間就相應(yīng)縮短，設(shè)計(jì)所需爐膛容積也可減小。670t/h燃料與空氣的混合條件（Turbulence）燃料與氧的混合是否充分，能否完成兩者的有效接觸，是燃料加快反應(yīng)速率、提高燃料利用率的關(guān)鍵。如混合不充分，將導(dǎo)致不完全燃燒產(chǎn)物的產(chǎn)生。