能源技术概论讲义(7)

三、 生物质能

1、 光能的利用效率 2、 油料植物 3、 生物产氢 4、 生物发酵

第五节 能的变换

通常进行能的变换，大致有以下三种目的： 1、 2、 3、

以获得能量做功为目的，这是最大量的变换。 将一种能态变换成某种载运信息的能量。

介于以上两者之间的变换，即在能量变换的同时，物理量也发生正

确的传递，而且能的变换量也并不太小。

能的变换分类： 1、 2、 3、

双向变换和单项变换 宏观变换和微观变换 准静变换和动态变换

第六节 有效能

一、有效能的概念及有效能的损耗

1、能的质与量 2、环境的影响

3、能的价值尺度——有效能 4、有效能的损耗

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二、物理有效能与化学有效能

1、物理有效能 2、化学有效能

三、工业过程的有效能分析

1、热效率与有效能效率 2、等温化学反应体系 3、绝热过程的有效能损耗 4、电化学过程

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第四章 化石燃料

教学目的和要求：掌握煤炭、石油及其制品、天然气及其他气体燃料的形成、分类、开采及相关技术；我国化石燃料的生产、消费状况。

教学手段：多媒体教学与黑板教学相结合

教学方法：案例教学与课堂讲述相结合、理论与实际相结合、启发式教学与课堂讨论相结合。

课时时数：6学时 课时分配：

教学学时 第1-3学时 第4-6学时 教学章节 第一、二、三节 第四、五、六节 教学重点与难点 煤炭、石油及其制品 天然气及其他气体燃料 备注 作业与思考：

简述我国化石燃料的生产、消费状况，以及相关技术的利用及发展情况。 主要教学内容

所有化石燃料都是由碳水化合物的腐化作用形成的。这些碳水化合物的化学式为Cx(HO)y，是有生命的植物通过光合作用将太阳能直接转化成化学能时形成的。常用的化石燃料为煤、石油和天然气。化石燃料有时又称矿物燃料。

第一节 煤炭

煤炭是世界上储量最多，分布最广的化石燃料。截止到目前为止，世界煤炭探明可采储量为 亿吨。煤炭分布于 个国家和地区， 个国家进行了规模性开采。煤炭在世界一次能源生产和消费总量中分别占 、 。煤炭是世界经济发展的重要支柱。

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一、煤的形成和分类

（一）煤的形成

煤是最丰富的化石原料，它是原始植物经过复杂的生物化学作用和物理化学作用转变而成。这一演变过程称为成煤作用。

高等植物经过成煤作用形成腐植煤，低等植物经过成煤作用形成腐泥煤。绝大多数煤为腐植煤。

（二）煤的元素组成

煤是由有机物质和无机物质混合 的。煤中有机物质主要由碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）四种元素组成，还有一些元素则组成煤中的无机物质，主要有硫（S）、磷（P）以及稀有元素等。

碳是煤中有机物质的主导成分，也是最主要的可燃物质。一般来说，煤中碳含量越多，煤的发热量也越大。煤中碳含量的规律是随煤的变质过程的加深二增加。例如：在泥炭中碳的含量为50%-60%，褐煤中碳含量为60%-75%，而在烟煤中则增为75%-90%，在变质程度最高的无烟煤中则高达90%-98%。

氢也是煤中重要的可燃物质。氢的发热量最高，燃烧时每千克氢的低位发热量可高达120370kJ，是纯碳发热量的4倍。

氧是煤中不可燃的元素。随贬值过程的加深而减少。

煤中氮含量较少，仅为1%-3%。煤中氮主要来自成煤植物。在煤燃烧时氮常呈游离状态逸出，不产生热量。但在炼焦过程中，氮能转化成氨及其他含氨化合物。

硫是煤中的有害物质。 磷也是煤中有害成分。

煤中含有的稀有元素有锗（Ge）、镓（Ga）、铍（Be）、锂（Li）、钒（V）以及放射性元素铀（U）等，一般含量甚微。

（三）常用的煤质指标 1、水分（Moisture）

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煤的水分简单地说分为：全水分、内在水分、外在水分、结晶水和分解水，在实际测定中只能测煤的全水分、内在水分、外在水分和最高内在水分，而不测定结晶水和分解水。

煤炭运销中常用的水分指标有：全水（符号：Mt)，全水分包括外在水分和内在水分；一般分析煤样水分（也称空干基水分，符号：Mad ），它是指分析用煤样（<0.2mm）在实验室大气中达到平衡后所保留的水分，也可以认为是内在水分。有时用户也会要求使用收到基水分（符号：Mar），一般可认为Mar=Mt。

2、灰分（Ash ）

煤的灰分在煤炭分析中的定义为：煤完全燃烧后留下的残渣，它不是煤中固有的矿物质，而是在高温下经各种化学反应而生成的固体残留物。在煤炭运销中常用的灰分指标有：空干基（又称分析基）灰分（符号：Aad）、干基灰分（符号：Ad）和收到基灰分（符号：Aar）。

煤炭灰分等级划分标准

代号 等级名称 等级要求Ad(%) 代号 等级名称 等级要求Ad(%)

3、挥发分（全称为：挥发分产率，Volatile matter）

是煤中的有机物质和一部分矿物加热分解的产物；它不是煤中固有物质；而是在特定温度下的煤热分解产物，所以确切地说挥发分叫挥发分产率。煤的挥发分与煤的变质程度有很大的关系，随煤化程度的增加，挥发分降低；如褐煤的挥发分一般为38%-65%，烟煤的挥发分一般为10%-55%，无烟煤挥发分≤10%。挥发分是决定煤炭利用的重要指标，在燃煤中，根据挥发分来选择适于特定煤源的燃烧设备或适于特定设备的煤源（在锅炉设计时已将挥发分值设定在某一范围，所以用户在购煤时要强调挥发分指标）；在炼焦中，要根据挥发分来确定配煤比例，因挥发分适中的烟煤，粘结性好，适于炼焦；在气化和液化工艺的条件选择

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