煤的燃烧特性综合实验.ppt

武汉理工大学一、前言煤是一种有机矿物的复杂聚合物，由于成煤年代和地址条件的差异，决定了煤的物理化学特性的差异，在燃烧中则直接表现为燃烧性能的优劣。国内外对燃烧性质的评价多采用工业分析所得的挥发分作为依据，虽能大体反映不同煤燃烧的难易程度，但应用于劣质煤时有较大的误差。这是由于只有在煤岩组成相近情况下，挥发分才能作为燃烧特性的判定依据[2]。采用单一指标作为煤燃烧特性的判定依据，无法全面反映煤的着火和燃烧这一复杂物理化学过程中氧气扩散、传热速度、升温速度以及各物理化学特性对着火和燃尽过程的影响。近年来，又提出了氢碳比、固定碳与挥发分比以及其他一些指标来表征煤燃烧性能的优劣。目前，在我国的水泥行业中，特别是在干法水泥生产中，对煤的燃烧问题给予了越来越多的关注。传统方法中仅了解煤的工业分析值和发热量，即评价煤质的指标是：挥发分、水分、灰分、固定碳含量和发热量，但经常会出现工业分析值和发热量相近的煤，而燃烧特性却有很大区别的现象。为此我们通过煤的工业分析、发热量的测定等传统分析方法和热失重分析、差热分析等现代研究手段来研究煤的燃烧特性，从而达到合理选用燃料燃烧设备、合理利用资源、提高燃烧效率、降低生产消耗、现劣质煤的有效利用的目的。从燃烧的角度来看，各种不同燃料均可归纳为两种基本组成：可燃气体如H2、CO及CmHn等固态炭.燃烧是指燃料中的可燃物与空气产生剧烈的氧化反应，产生大量的热量并伴随着有强烈的发光现象。燃烧有两种类型:普通的燃烧，亦即正常的燃烧观象。靠燃烧层的热气体传质传热给邻近的冷可燃气体混合物层而进行火焰的传播。通常燃烧的火焰传播速度较小，仅每秒几米，燃烧时压力变化较小，一般可视为等压过程。爆炸性燃烧，系靠压力波将冷的可燃气体混合物加热至着火温度以上而燃烧，火焰传播速度大，约为1000—4000m/s。通常是在高压、高温下进行。一般窑炉中燃料的燃烧，属于普通的（正常的）燃烧。发热量：单位质量或体积的燃料完全燃烧，当燃烧产物冷却到燃烧前的温度时所放出的热量称为燃料的发热量或热值，单位为kJ／kg（kJ/Nm3）或MJ／kg（MJ／Nm3）。高位发热量Qgr,p（定压高位发热量，grossconstantpressure）是燃料完全燃烧，并当燃烧产物中的水蒸气全部凝结为水的所放出的热量；低位发热量Qnet,p（定压低位发热量，netconstantpressure）则是用燃料完全燃烧后，其燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时所放出的热量。为方便表示，在此我们将Qgr,p表示为Qgr,将Qnet,p表示为Qnet。三、燃料的种类四、燃料组成及其表示方法◆表示煤组成的常用基准1）收到基（asreceived）：指使用单位收到的煤的组成，也即是实际使用的煤的组成。在各组成的右下角以“ar”表示。Mar＋Var＋FCar十Aar=100%2）空干基（airdry）：指分析实验室里所用的空气干燥煤样的组成（将煤样在20℃和相对湿度70％的空气下连续干燥1小时后质量变化不超过0.1%，即认为已达到空气干燥状态。此时煤中水分已与大气达到平衡）。在各组成的右下角以“ad”表示。Mad＋Vad＋FCad＋Aad=100％◆表示煤组成的常用基准3）干燥基（dry）：指绝对干燥的煤的组成。这种基准不受煤在开采、运输和贮存过程中水分变动的影响，能比较稳定地反映成批贮存煤的真实组成，在各组成的右下角以“d”表示。Vd＋FCd＋Ad=100%4）干燥无灰基（dryashfree）：指假想的无水无灰的煤的组成，由于煤的灰分在开采、运输或洗煤过程中要发生变化，故除去灰分和水分后的煤组成，可排除外界条件的影响。该基准在各组成的右下角以“daf”表示。Vdaf＋FCdaf=100%◆不同基准之间的换算煤的工业分析值（煤燃烧实验1）灰分（A）是指煤在815℃燃烧后的残留物，是煤中矿物质的转化产物。（若灰分<15%不进行检查灼烧，否则需进行检查性灼烧，步骤是将样品重新放入马弗炉中灼烧，每次20分钟，再称量，直至恒重（即质量减少小于0.001克或增重）为止。以增重前的一次称量结果来计算灰分。）挥发分（V）是指在隔绝空气的条件下，将煤加热到900℃保温7分钟，从煤中有机质分解出来的气体产物。主要仪器设备测量原理：煤发热量的测定原理很简单，即设法测定一定量试样在完全燃烧时放出的热量。目前常用的是伯斯路特于1881年发明的氧弹方法，把一定量的试样放在密闭的充氧弹筒（俗称氧弹）中完全燃烧。氧弹置于盛水的内筒中，并被水完全浸没。根据内筒水温的升高，计算出试样的发热量。由于测定时，试样完全燃烧放出的热量不仅被水吸收，亦被弹筒自身、内筒、搅拌器和量热温度计等装置吸收，这些装置统称为量热系统。该量热系统本身具有热容量（亦称水当量），需用已知标准发热量的物质（如苯钾酸）进行标定，求出该系统