常用燃料的化学组成及发热能力

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">一、燃料的化学组成

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">1.固体和液体燃料的化学组成

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">固体燃料和液体燃料的物理状态，化学分子的结构不同，但它们的化学元素都相同，都是由碳（C）、氢（H）、氮（N）、氧（O）、硫（S）等元素组成的。另外，两种燃料中，都含有水份，灰份。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">碳（C）是固态和液态燃料的主要成分，倒如重油含碳量约为85%，无烟煤为90%以上。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt 18pt; TEXT-INDENT: -18pt; mso-char-indent-count: -2.0">氧气充足时,碳燃烧生成二氧化碳（CO₂）,氧气不足时则燃烧生成一氧化碳（CO）,都放出热量,其反应如下：

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">                                   C+O₂=CO₂+96,600千卡

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">                                  C+0.5O₂=CO+28,400千卡

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">由以上可知，每value="12" UnitName="公斤">12公斤纯碳与value="32" UnitName="公斤">32公斤的氧相互作用生成CO₂，因此，可求出value="1" UnitName="公斤">1公斤纯燃烧生成CO₂时放出的热量为

                                     96.600千卡
                                   ——————— = 8,050千卡
                                          12

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">12公斤的碳与16公斤的氧生成CO时，则可求出每公斤碳燃烧生成CO放出的热量

                                       28.400千卡
                                    ——————— = 2,370千卡
                                           12

    氢（H）是固体燃料和液体燃料的第二主要成分。它以两种形式存在于燃料中，一种是以可燃化物状态存在，如碳氢化合物，燃烧时放出大量的热。另一咱它已与燃料的氧化合成稳定的氧化物如水，燃烧时不放热。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">氢气的燃烧按下式反应：

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">                                  H₂+0.5O₂=H₂O_水+68,380千卡

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">另一种反应，当氢燃烧时，生成的水即转变为水蒸汽，其反应如下：

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">                                   H₂+0.5O₂=H₂O_汽+57,70千卡

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">以上68,380千卡-57,700千卡之差好为value="18" UnitName="公斤">18公斤水变成蒸汽所需要的热。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">氢的分子量等于2.016，故value="1" UnitName="公斤">一公斤的氢燃烧生成水所放出的热为

                                        68.380
                                       ———— = 33,919千卡/公斤
                                         2.016

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 24pt">1公斤氢燃烧生成水蒸汽所放出的热量为：[next]
                                         57.700
                                        ———— = 28,621千卡/公斤
                                          2.016

    氮（N）不参加燃烧反庆，不放热，它是燃料中的惰性物质。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">氧（O）在固态和液态燃料中呈化合物状态存在，故不能助燃，它是有害组成物。有它存在降低了燃料的发热能力，所以希望燃料含氧量越少越好。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">硫（S）也是有害组成物，于燃料中以三种状态存在：（1）有机硫；（2）黄铁矿；（3）硫酸盐。前两种能燃烧放热，计算中把它们当作自由自在的硫，统称之为挥发硫。最后一种硫不能燃烧，它以各种硫酸盐的形式存在燃料中。硫燃烧的化学反应为：

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">                                   FeS+1.5O₂=FeO+SO₂+111,400千卡

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">                                        S+O₂=SO₂+70,000千卡

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">根据以上反应式可求出黄铁矿中，每公斤硫放出热量为：

                                             111.400
                                           ————— = 3,500千卡
                                               32

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">燃烧value="1" UnitName="公斤">一公斤有机物中的硫放出的热量为：

                                            28.400千卡
                                           —————— = 2,370千卡
                                                12

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">硫燃烧时，所放出的SO₂会腐蚀设备，污染空气，所以它是有害组成物，一般不允许燃料中含硫量超过0.5%。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">水份（W）H₂O本身不放热，还要吸收大量的热转化为蒸汽，降低燃料的发挥量，因此水份是燃料的有害成份。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">灰份（A）固体和液体燃料含有许多矿物杂质，如SiO₂、Al₂O₃、CaO、FeO等，燃料燃烧后，便以固体残留下来，称之为灰分。对冶炼来说，它是最有害的组成物。液体燃料灰份含量很低，一般在0.3%以下。固体燃料中灰份比较多，波动范围大，对冶炼生产不利，所以选择燃料时必须考虑其灰分的含量。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">固体燃料和液体燃料成分的表示方法：

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">    第一、供用成分表示法：也就是按实际上使用的固体燃料和液体燃料重量的百分含量表示：

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">                                 C^用+H^用+O^用+N^用+S^用+A^用+W^用=100%

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">第二、干燥成分表示：不考虑燃料中的水份，按干料的各成分的百分含量表示：[next]

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">                                  C^干+H^干+O^干+N^干+S^干+A^干=100%

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">第三、仅以固体、液体燃料可燃成分表示，不考虑水分和灰分：

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">                                   C^燃+H^燃+O^燃+N^燃+S^燃=100%

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">第四、以有机成分表示：C、H、O、N四种元素成分通常称之为燃料的有机物质，其表示方法为：

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">                                    C^机+H^机+O^机+N^机=100%

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">2.气体燃料的化学组成

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">气体燃料是各种简单化合物的机械混合体。其中最主要的是：一氧化碳、氢、甲烷（CH₄）、乙烯（C₂H₄）、重碳氢化合物（C_mH_n）、硫化氢（H₂S）。它们都是可燃化合物。另外还有N₂、CO₂、SO₂、H₂O_汽等不燃成分。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">气体燃料中的可燃成分燃烧时，其反应式如下：

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">                                   CO+0.5O₂=CO₂+68,220千卡

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">                                  H₂+0.5O₂=H₂O_汽+57,810千卡

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">                                CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O_汽+191,902千卡

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">                                C₂H₄+3O₂=CO₂+2H₂O_汽+320,402千卡

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">                                H₂S+1.5O₂=H₂O_汽+SO₂+123,960千卡

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">根据亚佛加德罗定律，在标准情况下（温度为value="0" UnitName="℃">0℃，气压为value="760" UnitName="毫米">760毫米水银柱时），任何气态物质某一分子所占的体积均相等（即占22.4标米³），但成分不同略有小的差异。

                                                      68.220
                            1标米³CO在燃烧时放出   —————— = 3,046千卡
                                                       22.4

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">
                                                      57.810
                            1标米³H₂在燃烧时放出   —————— = 2,580千卡
                                                       22.4

                                                     191.902
                            1标米³CH₄在燃烧时放出  —————— = 8,567千卡
                                                       22.4[next]
                                                     320.402

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">                       1标米value="3" UnitName="C">³C₂H₄在燃烧时放出 —————— = 14,303千卡
                                                       22.4

                                                     123.960

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">                       1标米³H₂S在燃烧时放出  —————— = 5,534千卡
                                                       22.4

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">二、燃料的发热量

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">发热量就是指每公斤固体、或液体、或每立方米气体在完全燃料时所放出的热量的千卡数。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">发热量的代表符号以Q表示。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">1.燃料的高发热量与低发热量。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">由于燃料中的水和氢燃料生成物是液态水或是气态水蒸汽，放出的热量也不同，因此有高发热量与低发热量之分。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">Q高：燃烧废气中冷却成value="0" UnitName="℃">0℃的水时，放出热量高，称之为高发热量；

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">Q低:燃烧废气中水冷却value="20" UnitName="℃">20℃的水蒸汽时，放出的热量低、称之为低发热量。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">在冶金生产中，都是高温生产，废气中水呈气态，发热量概念都是指低发热量Q低。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">2.发热量计算式

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">计算原理：燃料中可燃烧成分的燃烧热乘以燃料中相应的百分数，加起来就等于整个热料的发热量。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">（1）固体、液体燃料的低发热量计算式为：

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">                         Q低=[value="81" UnitName="C">81C^用+246H^用-26（O^用-S^用）-6W^用]千卡/公斤

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">式中C^用、H^用……分别代表供用燃料中各组成物重量百分含量的绝对值。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 18pt; mso-char-indent-count: 2.0">例如C=75即以75代入。

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">（2）气体燃料低发热量计算式如下：

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt">               Q低=30.5 O^湿+25H₂^湿+85.9CH₄^湿+value="143" UnitName="C">143C₂H₄^湿+170C_mH_n^湿+55.2H₂S^湿千卡/米²