低热值、低压力煤气燃烧技术

固定碳(FC)指煤中挥发分燃烧以后,再除去灰分,剩下的便是固定碳。固定碳在完全燃烧时,与氧化合生成二氧化碳,放出33700kJ/kg热量;如果空气供给不足,燃烧不能完全进行,只能生成一氧化碳,放出9920KJ/kg热量;当一氧
化碳遇氧后,还有旨继续氧化成二氧化碳,又放出238OOKJ/kg热量,从而补足全部热量。
六、液体燃料和气体燃料的燃烧
液体燃料主要指燃油,汹的沸腾温度低于其着火温度。因此,它们总是先蒸发成蒸气,然后才能进行燃烧,即以蒸气状态进行燃烧。
当液体燃料滴经过加热后,在其表面先蒸发产生蒸气,蒸气向四周扩散,和周围的空气混合,进一步被加热着火燃烧。因为燃烧速度快,蒸发速度慢,液体燃料的燃烧快慢取决于其蒸发速度。
3.充裕的时间
燃烧是有一定速度的,因此,燃烧完全需要一定的时间,可燃气体能进行燃烧前时间取决于它们在炉膛内停留的时间,也就是取决于炉膛的容积。为此,必须保证足够的炉膛容积(燃烧空间)。
对于火床燃烧的机械化炉排,煤燃烧时间取决于煤在炉排上停留的时间,为此,要设计合适的炉排结构和面积。尽量设法提前着火,以保证有充裕的燃烧时间。
上述燃烧过程的各个阶段,在实际的燃烧设备中是不能截然分开的,它们常常是互相重叠,交错进行的。
五、煤的燃烧条件
为了使煤的燃烧过程进行得快(单位时间内燃烧得多,放出热量多),未完全燃烧损失少,即迅速而完全的燃烧,必须保证下述三个最基本的条件：
1.较高的温度
温度是燃烧的首要条件。因为燃烧要从着火开始,在着火前的准备阶段中,干燥与干馆过程都要吸收热量。因此要求炉膛具有较高的温度,提供足够的热量。无烟煤挥发分少,着火温度高,需要炉膛具有更高的温度。褐煤,着火温度低,但是往往水分较多,而且劣质褐煤灰分也多,发热量低,燃烧放出热量少,也需要炉膛具有较高温度。其他劣质煤,为了保证着火也需要较高的炉膛温度,如果仅从着火考虑,炉膛温度越高越好。

卡路里和焦耳的换
较：
1公斤液化气燃烧热值为10800-11000大卡 1立方米天然气热值8000-9000大卡 1度电的热值是860大卡 1立方米的煤气热值7110-7350大卡热值公式：
Q=Vq Q表示热量，q表示热值，V 表示气体燃料的体积。

Q=mq Q表示热量，q表示热值，m 表示固体燃料的质量。

高热值与低热值 热值分为高热值和低热值。

高热值是指单位燃气完全燃烧后，其烟气被冷却到初始温度，其中的水蒸气以凝结水的状态排出时，所放出的全部热量。

低热值是指单位燃气完全燃烧后，其烟气被冷却到初始温度，其中的水蒸气以蒸气的状态排出时，所放出的全部热量。

常见燃气热值。

煤气特征煤气特征是指：(一)主要特性1、易扩散性煤气的扩散能力取决于它的比重和扩散系数，可燃气的扩散系数越大，则它的扩散速度就越快，它扩散的能力也越强，发生火灾时火势蔓延就越快，天然气、煤气、液化石油气对空气的比重分别为：0.55、0.90、1.56，扩散系数分别为：0.196、0.184、0.121，煤气的扩散性介于天然气和液化石油气之间，它的气体相对密度0.4--0.6，比空气轻，可以悬浮于空气中，随风或空气而流动，扩散。

2、易膨胀性主要煤气管道其压力一般为0.1--4.5MPa，进户压力一般应小于0.01MPa。

少数以瓶装，气瓶压力一般在0.1MPa左右，在火灾情况下，危险性远大于管道煤气，当气瓶受热时，瓶内气体压力与温度升高成正比关系，其速率约为0.02--0.3MPa/℃，当压力超过瓶体的承受压力时，就会发生物理性爆炸，从而造成更大的爆炸或引燃其它可燃物。

3、易燃烧性煤气的点火能量低，它的自燃点为648.9℃，常态下，打火机火星，火柴火焰，开关电灯时产生的火花及化纤衣服产生的静电，均可点燃煤气。

其次，它的燃烧速度快，煤气在特定空气中燃烧时，每秒传播距离为0.7—0.31米，表明其扩散能力较强，并极易燃烧和蔓延。

4、毒害性由于煤气中含有10%—40%的CO成份，因此吸入高浓度的煤气会造成CO与血液中的血红蛋白结合成碳氧血红蛋白，其亲和力是氧与血红蛋白结合成氧合血红蛋白的200—300倍，从而妨碍红细胞的带氧、输氧功能，造成煤气中毒或缺氧，严重者会因窒息而死亡。

5、易爆炸性据统计，在煤气火灾中，约有一半以上都是先由爆炸而引起的。

由于煤气的引燃能量小，爆炸下限低，爆炸浓度范围广，遇火源极易发生燃烧和爆炸。

对比以下易燃气体的爆炸极限和着火温度：天然气：5-15%，最低着火温度540-550℃;液化石油气:1.5-9.5%，最低着火温度430-500℃：焦炉煤气：5-36%，最低着火温度300-500℃：发生炉煤气：20-74%，最低着火温度530℃：水煤气：6-72%，最低着火温度50-60℃。

燃烧过程中的热力学原理在我们的生活中，燃烧是一种非常常见的化学反应过程。

无论是烧烤、野外生火、还是汽车的发动，都是燃烧过程。

燃烧反应的发生不仅需要一定的温度（点火源），还需要适当的供氧，即氧气。

燃烧发生后，不仅会释放出热量，还会产生其他的物质，比如二氧化碳、水蒸气等等。

而这样的化学反应发生之后，其背后有着热力学的原理。

1. 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的应用。

简单来说就是：能量不可能从一个物体中消失，也不可能从一个物体内部产生，能量只能从一个物体转移到另一个物体或转化成其他形式。

在燃烧过程中，由于化学键的断裂和形成，一部分能量转化为热能释放了出来。

例如，在一罐汽油中，每分子的碳可以和两个氧原子结合，产生二氧化碳和水。

而在这个过程中，每一份碳的化学键断裂需要获得170千焦的能量，每一份氢的化学键断裂需要获得678千焦的能量。

反过来，在形成新的分子时就会释放出这些能量。

所以，在燃烧过程中，能量转化的规律是不可逆的，与形成的分子种类、数量、燃料的热值等都有直接的关系。

因此，人们可以设计制定燃烧反应的机理，以最大化热能的利用。

2. 热力学第二定律热力学第二定律是说，任何一个孤立的系统的熵不可能减小。

而熵是度量系统无序程度的物理量。

根据这个定律，所有的自发过程都是无可避免地向着更大的熵方向推进的。

也就是说，随着燃烧反应的进行，熵是不断提高的，化学能被锁定为热能，热能又转化为运动能和电能。

其中，有一部分热能是不可避免地转化为环境中的热能或整流为工作能的行程中产生的热能。

这也是燃烧反应难以达到100%热效率的原因之一。

每种燃料都有其相应的低热值和高热值，而燃料的高热值是指燃烧过程中化学能的全部释放，而低热值是指未能全部沉淀的热能。

因此，通过提高燃烧过程的温度和压力，达到更高的热效率对于节约资源是十分必要的。

3. 热力学第三定律热力学第三定律是宣示了当一个物体降至绝对零度（-273.15℃）时，这个物体的熵会达到最小值，在这个温度下，向热源能发生的热传递是不可能的。

广西化工企业的锅炉容量都较 小, 热效率也较低。这些企业利用 循环流化 床锅炉 煤种适 应性 强和 SOx 、NOx 排放低的突出性能, 把 一般锅炉改造成循环流化床燃烧方 式。由于燃料燃烧比较充分, 造气 后的无烟煤残渣又可以利用, 锅炉 的容量和热效率都有不同程度的提 高, 如象州化工厂 4 t/ h 链条炉、
与常规燃烧方式相比, 循环流 化床锅炉有很多优点, 主要包括:
( 1) 良好的环保性能。循环流 化床锅炉可直接向炉内添加廉价的 石灰 石, 脱 除燃 烧过 程中产 生的 SO2, 当 Ca、S 的 摩尔 比 在 1 5~ 2 5 范围内, 脱硫效率可达 90% 以 上, 可 满足 较 严格 的 SO2 排 放标 准。较低的运行温度( 850~ 900# ) 和分 级燃烧 使 NOx 排放量 只有煤 粉炉的 1/ 3~ 1/ 4。
2004 年 3 月下旬, 由贺纸公司 技术人员组成的考察组, 行程 2000 多 km 到广西柳州市、合山市、河池 市、象州县等地的电力、化工企业热 电站进行低挥发分煤燃烧技术的考 察, 共参观考察了 13 台锅炉, 对广 西内使用低挥发分、低热值燃煤的 燃烧技术有了一定了解, 为技术改 造提供了思路。
性广, 对劣质煤( 或无烟煤) 的稳燃 效果明显, 特点如下:
( 1) 充分 发 挥 向火 侧 着 火优 势, 实现高煤粉浓度( 最佳煤粉浓 度) 的燃烧, 优化了切圆燃烧的总 体着 火条 件, 提 高了 燃烧的 稳定 性;
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( 2) 船体外腔( 罩) 可减少船体 表面的 温 度, 防 止 高温 变形, 同 时, 它可减少回流区四周不合理的 气流卷吸, 保证回流区的长度和回 流量的稳定, 强化高温烟气回流, 从而强化煤粉气流的着火、稳燃和 燃烬;

燃烧理论与技术》课程教学大纲课程编号：08211011课程类别：专业基础课程授课对象：能源与动力工程、热能工程、工程热物理、建筑环境等专业开课学期：第6学期学分：3学分主讲教师：王俊琪等指定教材：同济大学、重庆建筑大学等编，《燃气燃烧与应用（第三版）》，中国建筑工业出版社，2005年教学目的：通过对该课程的学习，使学生掌握有关燃气燃烧的基本知识，学会相应的燃气燃烧的计算方法，能够利用化学反应动力学原理解释相关的燃烧现象及燃烧的速度，理解不同气流的混合原理和燃气燃烧火焰的传播机理及传播速度的测定方法，深刻认识燃气各种燃烧的方法，并能利用流体力学、化学反应动力学原理分析各种燃烧方法的机理。

在此基础上，进一步掌握各种不同种类的燃烧器原理、构造及其设计原理与方法，深入理解有关民用燃气用具、燃气工业炉窑的类型、结构，并能进行有关设计计算和热力计算。

第一章燃气的燃烧计算课时：1周，共3课时教学内容第一节燃气的热值一、燃烧及燃烧反应计量方程式燃烧的定义与条件；不同燃烧反应的计量方程式。

二、燃气热值的确定燃气低热值和高热值的定义及其计算方法；混合气体热值的计算。

第二节燃烧所需空气量一、理论空气需要量理论空气量的概念；理论空气量的精确计算方法和近似计算方法。

二、实际空气需要量实际空气量和过剩空气系数的概念；常用设备的过剩空气系数。

第三节完全燃烧产物的计算一、烟气量烟气的主要成分；按烟气组分计算的理论及实际烟气量；根据燃气的热值近似计算不同燃气的烟气量。

二、烟气的密度烟气密度的计算。

第四节运行时烟气中的CO含量和过剩空气系数一、烟气中CO含量的确定烟气中CO含量确定的方法及公式；燃气是否完全燃烧的判别式；工业中常用的RO2的计算方法。

二、过剩空气系数的确定完全燃烧和不完全燃烧时过剩空气系数的确定方法。

第五节燃气燃烧温度及焓温图一、燃烧温度的确定热量计温度和理论燃烧温度的概念及计算公式；影响理论燃烧温度的具体因素分析。

M701SDA 高炉煤气燃气轮机低热值试验研究穆克进;雍一正【摘要】In order to redress the narrow range of operating calorie , the experimental study of low calorie running which includes com-bustion tuning, load swing, fast runback and load rejection was carried out in some domestic and overseas M 701SDA BFG firing gas turbine.The low calorie experiment of one domestic M701SDA gas turbine was introduced and the experiment results indicate the plant status such as combustion fluctuation , BPT spread and other parameters is normal while running at low calorie of 3200 kJ/m 3 .Thus, the GT operating calorie was changed from 4 400 kJ/m 3 to a range of 3 200~4 400 kJ/m 3 successfully.It means the plant could gener-ate by firing pure BFG and this will greatly improve the fuel flexibility , reliability and economical efficiency of M701SDA CCPP.%针对目前运行热值范围窄的不足，在国内外多个三菱M701SDA机组上进行了低热值运行试验，本文对国内某M701SDA高炉煤气机组的低热值运行试验研究进行了介绍，试验内容包括在各种热值条件下的燃烧调整、负荷波动、急降负荷及甩负荷试验。

否则，如果煤气和空气反应产生的热量低于系统的散热，使燃 烧反应不能扩展到整个有效空间中去，系统温度不能提高，而在距 火源较远的地方，温度较低，当火源移开时，仍会发生熄火现象。
因此，燃烧都是在很快的反应速度下进行的，参与反应的煤气和空
气浓度减小，就会使反应速度减慢；低于某一极限值时，因反应速 度太慢而不能着火，故把可燃气体和空气所组成的混合物中可燃气
根据煤气和空气的混合情况，煤气燃烧有两种方式。
（1）动力燃烧（无焰燃烧）
——是指煤气和空气在进入燃烧室前先混合均匀，然后着火燃
烧，这时的燃烧速度取决于化学动力学因素（化学反应速度），故 称动力燃烧。
由于化学反应速度极快，可达到很高的燃烧强度，燃烧完全， 燃烧产物中没有烟粒，燃烧室中透彻明亮，这种燃烧方法又称为无 焰燃烧。 由于在燃烧前煤气和空气均匀混合，故动力燃烧可在很小的过 剩空气系数下达到完全燃烧，燃烧温度高。
0.39 0.38 0.29
(体积分数) / ％ H20 2.30 4.18 4.18
饱和温 度/OC
20 30 30
二、煤气的发热值
气体燃料的发热值是指单位体积的气体完全燃烧时所放出的热量
(kg／m3)。燃烧产物中水的状态不同时，发热值有高低之分。燃烧产物
中水蒸汽冷凝，呈0℃液态水时的发热值称为高发热值(Q高)，燃烧产物 中水呈汽态时的发热值称为低发热值(Q低)。
温度升高时，反应速度加快，燃烧范围加宽
（3）惰性气体的影响 惰性气体的存在降低了反应物的浓度，使反应速度和防 热速度减慢，故燃烧范围变窄
2、扩散燃烧和动力燃烧
煤气的燃烧过程比较复杂，根据上述内容，在一定的条件下，燃烧过程
可分为三个阶段：
①煤气和空气混合，并达到极限浓度。 ②将可燃混合气体加热到着火温度或点火燃烧使其达到着火温度。 ③可燃物与氧气发生化学反应而进行连续稳定的燃烧，此过程取决 于化学动力学的因素，即主要和反应的浓度和温度有关。

《煤气基础知识综合性概述》一、引言煤气作为一种重要的能源，在人们的日常生活和工业生产中发挥着至关重要的作用。

从家庭烹饪到工业制造，煤气的应用广泛而多样。

了解煤气的基础知识，对于正确使用、安全管理以及未来能源发展的规划都具有重要意义。

本文将从煤气的基本概念、发展历程、核心理论、重要实践以及未来趋势等方面进行全面阐述与分析。

二、煤气的基本概念1. 定义煤气是由多种可燃气体组成的混合气体，主要成分包括一氧化碳、氢气、甲烷等。

它通常是通过对煤炭、石油等化石燃料进行加工或在特定的化学反应过程中产生的。

2. 分类（1）按来源分类：- 人工煤气：通过对煤炭等固体燃料进行气化或干馏等工艺制成。

- 天然气：主要存在于地下储层中，由甲烷等烃类气体组成。

- 液化石油气：主要由丙烷、丁烷等烃类气体组成，通常通过对石油进行加工和提炼得到。

（2）按燃烧特性分类：- 高热值煤气：燃烧热值较高，通常用于工业生产和大型商业设施。

- 低热值煤气：燃烧热值相对较低，适用于家庭烹饪和小型商业用途。

3. 特性（1）易燃性：煤气中的可燃成分容易与空气中的氧气发生燃烧反应，释放出大量的热能。

（2）易爆性：在一定的浓度范围内，煤气与空气混合后遇到火源会发生爆炸。

（3）毒性：煤气中的一氧化碳等成分具有毒性，人体吸入过量会导致中毒甚至死亡。

三、煤气的发展历程1. 早期阶段人类对煤气的认识可以追溯到古代。

早在公元前 3000 年左右，古埃及人就已经开始使用煤炭进行加热和照明。

然而，真正意义上的煤气工业起源于 18 世纪。

1792 年，英国工程师威廉·默多克首次成功地将煤炭气化，生产出了煤气，并用于照明。

此后，煤气照明在欧洲和北美迅速发展起来。

2. 工业革命时期随着工业革命的兴起，煤气的应用范围不断扩大。

除了照明之外，煤气还被用于工业生产中的加热、动力等方面。

19 世纪中叶，煤气开始被用于家庭烹饪和取暖，标志着煤气进入了民用领域。

3. 现代阶段20 世纪以来，随着石油和天然气的大规模开发利用，煤气的地位逐渐受到挑战。

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二、三大人工煤气简介
7.综合分析：
煤气是混合物，由于成份不一样，煤气体现的危险 性不一样。从安全的角度，最关心的是一氧化碳、氢 气、甲烷三种成份，他们既是危险成份，也是有用成 份，具有较高的热值。体现煤气的毒性上，煤气中毒， 主要是一氧化炭中毒。煤气中的一氧化碳、氢气、甲 烷具有爆炸性，爆炸极限范围越大，煤气的危险性越 大。
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三、煤气事故的预防与处置
4、煤气爆炸的条件是什么？
常见的煤气爆炸条件有两点：一是煤气中混入空气 或空气中混入煤气，达到爆炸范围；二是明火、电火 或达到煤气着火点以上温度。只有这两个条件同时具 备，才能够发生煤气爆炸，缺一个条件也不能发生煤 气爆炸，这两个条件，叫做煤气爆炸的必要条件。
炭，脱炭即为炼钢，脱炭产生煤气----转炉煤气。
炼焦、炼铁、炼钢过程中煤气的发生量很大：
焦炉煤气：500m3-600m3/t 高炉煤气：1000m3-1400m3/t
回收转炉煤气：50m3-100m3/t
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二、三大人工煤气简介
3.煤气的组成成分： 三种煤气的生成过程不同，决定其组成成分的
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二、三大人工煤气简介
4.煤气各组分分析：
⑴煤气组分中可燃气体的成分是：一氧化碳 [CO]、氢[H2]、甲烷[CH4]、碳氢混合物[CnHm]。
⑵煤气组分中不可燃气体的成分是：二氧化碳 [CO2]、氮[N2] 。
⑶煤气组分中氧[O2]为助燃物。 ⑷煤气中对人体有毒的物质有一氧化碳[CO]、 碳氢混合物[CnHm]。 ⑸易引起人体窒息的物质有二氧化碳[CO2]、氮 气[N2]、甲烷[CH4]。
3200-3800 550-650

天然气平均低热值
天然气的平均低热值是指单位体积或单位质量的天然气所释放的热量。

它是天然气燃烧时所产生的能量的一个指标。

天然气的低热值通常以单位体积（如立方米）或单位质量（如克、千克）的天然气所产生的热量来表示。

具体数值会根据天然气的成分和质量而有所不同。

一般来说，天然气的平均低热值在35-45兆焦（MJ）/立方米之间。

这个数值可以用来计算天然气的能量含量或用于能量转换的计算。

需要注意的是，天然气的低热值并不考虑天然气中的液态组分（如液态烃），因为这些液态组分在常温下不会完全燃烧。

如果需要考虑液态组分的能量含量，可以使用高热值来进行计算。