燃烧器设计之前需要熟知：气体 固体 液体燃料特性及性能指标

一、燃料：

所谓燃料，通常是指：某种物质在空气或氧气中，容易产生着火燃烧并放出大量的热可燃物质。所谓标准燃料，是指规定发热量为29273kJ/ kg（千焦/千克）=7000kcal/kg的燃料。

根据燃料形成或演变的过程，进行性质划分，燃料可分为物理状态和化学状态两大类：

1）物理状态：如煤，天然气，石油等，它们通常被称之为一次能源 。

2）化学状态：如焦炭，液化石油气，煤气等，它们则被称之为二次能源。

这些燃料按其本身具有的体态分类有固体，液体，气体三大类。它们的基本体态特征表现为：

固体，具有一定的体积，又有一定的形状。如煤，焦炭等。它们是由多种复杂的有机化合物质组成的，其基本组成元素为C（碳）、H2（氢）、O2（氧）、N2（氮） S（硫）等。此外，还有一定的水份和灰份。

在这些基本的元素当中，碳是固体燃料的基本组成体，是热量的主要来源，含碳越高的固体燃料其热值越高。氢在燃料中有两种形态：一种是与氧结合的氢，燃烧时热效应高。另一种是和燃料中的氧进行结合的氢，它不参加燃烧反应，它的存在降低了可燃物的含量。

液体，具有一定的体积，但没有一定的形状。如汽油、柴油、液化石油气等。

天然的固体和液体燃料是经过长期的地质化学作用而生成，它们的基本组成物是各种有机化合物。用于工业的液体燃料通常是指石油及石油加工产品，石油主要是由各种烷类，归属碳氢化合物所组成。

重油是从天然石油中获取的一种常温时为胶质状，类似于固体（半固体）经加热后呈流质状（半液体）的物质。承受的温度越高，流质感越强，它属于类似液体的二次能源。为此，若按形态上分类，它是一种界于固体和液体之间的燃料。但是，若将重油按使用时所产生的形态进行划分，它亦可归属于液体燃料的种类。

气体，既没有一定的形状，又没有一定的体积。如天然气、焦炉煤气等各类煤气。其中，天然气是一种天然的，由一些饱和烃类组成的混合体，主要成份是甲烷（CH4），其含量可达到80 %以上。而在种类各异的煤气中，最具代表性的是焦炉煤气，它是一种以氢和碳氢化合物为主要成份组成的，其中，H2（氢气）含量＞50%。在各种煤气中属于发热值较高的气体燃料。

通过对燃料的了解，我们对燃料已经产生了一个基本的认识。同时，也为在利用回转窑煅烧活性石灰时如何选择燃料提供了参考依据。

根据回转窑的煅烧特点和石灰产品的产出价值以及燃料的获取途径等方面的需要，在煅烧活性石灰的燃料选择上，特别是在回转窑等大型的炉窑上，焦炉煤气，混合煤气，煤粉及重油已成为了较为常见的煅烧燃料。

1.焦炉煤气：

焦炉煤气，又称焦炉气，英文名为Coke Oven Gas(COG)，由于可燃成分多，属于高热值煤气，粗煤气或荒煤气。是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。

焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300~350m3(标准状态)。其主要成分为氢气(55%~60%)和甲烷(23%~27%)，另外还含有少量的一氧化碳(5%~8%)、C2以上不饱和烃(2%~4%)、二氧化碳(1.5%~3%)、氧气(0.3%~0.8%))、氮气(3%~7%)。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。

通过生产实践表明，在利用回转窑来煅烧活性石灰时，将被称之为低压脱硫的焦炉煤气做为煅烧燃料，是一种较为理想的选择。

焦炉煤气性质：

1．无色，有臭味，有毒性，易燃易爆

2．热值：3800 — 4100kcal/m3，未经脱硫时，3800 — 3905 kcal /m3  （16,35mj /m3 ）。

3．比重：0.45 — 0.55  kg /m3

4．燃点：650℃

5．燃烧温度：1880℃

6．爆炸范围：6-30％

7．燃烧所需空气量：3.6 — 4.0 m3/m3

8．理化指标（％）

表六

名称	H2	CH4	CO	CmHn	O2	CO2	N2
理论值	50-60	19-25	4-8	1.6-2.3	2-3	2-3	7-13
实际值	58.5	21.9	8.3	2.0	0.8	3.16	5.3

 9．杂质含量  mg / N m3

表七

名   称	H2S	有机硫	荼（夏）	荼（冬）	焦 油
指   数	＜200	＜250	＜100	＜150	＞50

H2S为无色气体，具有浓厚的臭蛋气味。分子量：34.07，比重：1.52，发热值：5660大卡/m3，易容于水。爆炸范围：4.3～45.6 %，着火温度：364℃，火焰呈蓝色，空气中浓度达0.04%时有害人体，0.10 %时可致人死亡。

• 高炉煤气：

高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:CO、CO2、N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2、N2的含量分别占15%、55 %，热值仅为3500KJ/m3;左右。高炉煤气中的CO2，N2既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收燃烧过程中大量的热，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低。高炉煤气的着火点并不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。高炉煤气的理论燃烧温度低，参与燃烧的高炉煤气的量很大，导致混合气体的升温速度很慢，温度不高，燃烧稳定性不好。

高炉煤气性质：

1．无色，无味，剧毒，易燃易爆

2．热值：800 — 950kcal / m3

3．比重：1.295  kg/m3

4．燃点：700℃

5．燃烧温度：1400℃

6．爆炸范围：40~70％

7．燃烧所需空气量：0.83 ~ 0.85 m3/ m3

   8．理化指标：

表八

名   称	CO	N2	CO2	H2	O2	CH4
指   数	26—31	56—60	7—14	1.5—1.8	0.5	0.3—0.8

3、煤

煤是指一种固体、呈黑色、质地各异的可燃烧物体。属于天然的、埋于地下，由C（碳）、H（氢）、O（氧）为主要元素组成的有机岩质。

由于煤的质地各有不同，煤可分为：烟煤、无煤烟、褐煤、泥煤等很多种类。煤因分布于地表地下，地域广阔、开采容易、用途广泛。

用于检测煤的质量指标内容一般包括：灰份、挥发份、水份、固定碳、发热量、硫、磷含量等。其中，煤的挥发份，是检测煤的质量和在工业用途中进行分类的重要指标之一。

煤粉的细度通常以目表示，它是指在120英寸的面积内，用针刺出的眼数，即为多少目。

烟煤理化指标：%

表十

名   称	S	水份	灰份	挥发份	细度
指   标	≤0.4	≤1.5	≤10	≤15	≤8

4、重油：

重油是一种有机化合物的混合物。主要由不同族类的碳氢化合物和溶在其中的固体碳氢化合物组成。它们包括烷烃、环烷烃、芳香烃和少量烯烃及少量的硫化物、氧化物、水以及混入的机械杂质。重油是石油经过蒸馏处理后得到的塔底产品。其质地粘度较大，常温状态呈半固体，经升温加热降低粘度后呈半流质体。其色泽发黑，可燃成份较高。属于典型的工业燃料。

对重油产品质量的区别，常以粘度、凝点和闪点的不同来区分。重油的粘度较大，并且能够随温度的变化而变化，因此，它的比重亦会随温度的变化而变化。

重油理化指标：

表十一：

名   称	C	H	O+N	灰份	水份
指   标	85—88	10—13	0.5—1	0.1—0.3	1—4

重油质量标准：

表十二：

标号	恩氏粘度	凝点℃	闪点℃	灰份%	水份%	S%	杂质%
20	5	≤15	80	≤0.3	≤1.0	≤1.0	≤1.5
60	11	≤20	100	≤0.3	≤1.5	≤1.5	≤2.0
100	15	≤25	120	≤0.3	≤2.0	≤2.0	≤2.5
200	5—10	≤36	130	≤0.3	≤2.0	≤3.0	≤2.5

5.转炉煤气：

转炉煤气是钢铁企业内部中等热值的气体燃料。可以单独作为工业窑炉的燃料使用，也可和焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气配合成各种不同热值的混合煤气使用。转炉煤气含有大量一氧化碳，毒性很大，在储存、运输、使用过程中必须严防泄漏。

转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体。回收的顶吹氧转炉炉气含一氧化碳60~80%，二氧化碳15~20%，以及氮、氢和微量氧。转炉煤气的发生量在一个冶炼过程中并不均衡，成分也有变化。通常将转炉多次冶炼过程回收的煤气输入一个储气柜，混匀后再输送给用户。

净化后的转炉煤气，是一种有毒，易燃，无色无味，发热值为1700—2000kcal/m3的气体，煤气中含有55%以上的CO，与空气或氧化混合达到一定比例时，遇到明火便会发生爆炸。

转炉煤气理化指标：%

表九

名   称	CO	CO2	O2	N2	H2
指   数	56.7～61.2	18.9～17.9	0.4～0.37	22.4～19.3	1.5

二、热值:

各种燃料在体态特征的不同之中，还有着各不相同的热工特性。其中最明显的特征之一，就是热值不同.所谓热值，是指每单位重量或体积的燃料完全燃烧时所放出的热量。

在单位燃料完全燃烧后，将燃烧产物中的水蒸汽冷却到0℃时的水放出的热量也计算在内的热量。被称之为该燃料的高发热值。

在单位燃料完全燃烧后，将燃料产物中的水蒸汽冷却到20℃时所放出的热量。则被称之为该燃料的低发热值。

在日常使用过程中，我们所指的或使用的燃料发热值，通常是指燃料燃烧后的最低发热值（QH），单位常以kcal/kg （千卡/千克）或kcal/Nm3 （千卡/标准立方米）表示。

其中，在对各种燃料的使用过程中，为了规范测定燃料的燃烧热量，从理论上产生了：以千克单位的标准煤完全燃烧后所产生的热量7000kcal为标准，来衡量比照各种燃料燃烧后所发出的热量，取其低热值单位，被称为该燃料的低发热值。

在目前常见的燃料种类中，发热值最高的是液化石油气。而在工业燃料中，发热值最高的燃料是重油。见表十三常用燃料发热值：

表十三

燃 料 名 称	低 发 热 值	着火温度℃
液化石油气	10800 kcal / kg	300
重      油	9800 kcal / kg	500—600
天然气	9000 kcal / Nm3	550—600
标准煤	7000kcal / kg	600
焦炉煤气	4000 kcal / Nm3	600—650
转炉煤气	1800 kcal / kg	650 — 700
高炉煤气	950 kcal / Nm3	700