燃燒學第三講液體燃料的性質第二講固體燃料的性質液體燃料的分類；液體燃料的優勢及其化學組成；石油加工；液體燃料的使用性質：閃點、燃點、著火點；粘度；辛烷值、十六烷值；凝固點；殘炭率。液體燃料的分類液體燃料天然液體燃料石油人造液體燃料煤燃料油重油渣油汽油柴油煤油液體燃料的特點液體燃料熱值高---氫含量高灰份含量低，容易燃燒便于運輸與儲存---性質穩定污染物排放量低，但是重油硫含量高石油的特點Petroleum石油淡黃色到黑色，大多是黑色流動或半流動的粘稠液體相對密度一般小于1石油的組成Petroleum石油組成石油的元素主要是碳、氫、氧、氮、硫五種。其中主要的是碳和氫兩種元素，碳的含量占83~88%，氫的含量占11~14%。除了上述五種主要元素外，在石油中還發現有極微量的金屬元素和其它非金屬元素。金屬元素有釩、鎳、鐵、鋁、鈣、鈉、鎂、鈷、銅等，非金屬元素中主要有氯、硅、磷、硒、砷等。石油的組成Petroleum石油不同族和不同分子量的碳氫化合物組成烷烴－－CnH2n+2環烷烴－－CnH2n芳香烴－－CnH2n-6烯烴－－CnH2n硫化物、氧化物、氮化物、水分、礦物雜質脂肪烴石油的組成Petroleum☆脂肪烴aliphatichydrocarbons;fattyhydrocarbon。脂肪烴是碳架呈無環的開鏈狀的烴

飽和烴不飽和烴正構烷烴異構烷烴石油的組成Petroleum☆烷烴n=1~4在常溫、常壓下是氣態，類似于天然氣的組分n=5～15在常溫、常壓下是液態，類似于煤油的組分n>16在常溫下是固態，其以溶解或結晶狀態存在于石油或石油的高沸餾分中具有較高的氫/碳比，密度較低，重量熱值高，熱安定性好。燃燒時沒有冒煙及積炭。石油的組成Petroleum☆烯烴化學穩定性和熱安定性比烷烴差。在高溫和催化作用下，容易轉化成芳香族碳氫化合物。一般原油中含烯烴并不多，烯烴通常是由裂解過程產生的。直接分餾法得出的石油產品中含烯烴不多，在裂解法得出的油中，烯烴可以多到25%。石油的組成Petroleum環烷烴是飽和的，分子結構中碳原子單鏈相連并呈閉合狀形成環狀結構(而不是鏈狀結構)。在分餾油中環烷烴的量和烷烴差不多。在化學穩定性、重量熱值和冒煙積碳的傾向性幾方面和烷烴很相似。石油的組成Petroleum芳香烴芳香烴(aromatichydrocarbons)是指具有未定域共振π電子的平面環狀化合物。這些烴類化合物中有些具有相當的穩定性及特異的氣味，所以稱為芳香烴。含氫量少，熱值比環烷烴低得多。主要缺點是冒煙積碳的傾向很高，吸濕性高，所以當燃油處于低溫時容易導致冰結晶的沉積。石油的組成Petroleum芳香烴芳香烴(aromatichydrocarbons)是指具有未定域共振π電子的平面環狀化合物。這些烴類化合物中有些具有相當的穩定性及特異的氣味，所以稱為芳香烴。芳香烴分子內雖然具有不飽和鍵，但在一般條件下，不易起加成反應，在某些條件下，芳香烴易發生取代反應。石油的分類Petroleum☆石油石蠟基原油:烷烴較多，得到粘度高的潤滑油和燃燒性能好的煤油；所產汽油辛烷值低，加工需脫蠟系統碳氫化合物烯基原油:烯烴較多，得到少量辛烷值高的汽油和大量優質瀝青；汽油產量少，潤滑油粘度低，煤油易冒煙中間基原油:烷烴和烯烴含量相當，得到大量直餾汽油和優質煤油；汽油辛烷值高，含蠟較多芳香基原油：芳香烴較多，得到辛烷值很高的汽油和溶解力很強的溶劑；煤油易冒煙石油的加工Petroleum石油的加工分餾裂解物理過程，沸點的不同化學過程，縮合和縮聚石油的一次加工Petroleum分餾分餾塔操作壓力常壓分餾、常壓精熘、常壓蒸餾減壓分餾、減壓精熘、減壓蒸餾重油石油的一次加工Petroleum常壓分餾常壓分餾流程圖常壓分餾塔冷凝器石油氣直餾汽油加熱爐（常壓）油泵原油煤油輕柴油重柴油常壓重油石油的一次加工Petroleum常壓分餾石油的一次加工Petroleum常壓分餾石油氣<35oC汽油35~180oC重汽油120~230oC煤油190~260oC柴油260~350oC柴油260~350oC重油>350oC石油的一次加工Petroleum減壓分餾把高沸點的常壓重油加熱到350℃以上可以繼續分餾出各種重質油來。一般采用減壓蒸餾的辦法來提取，即根據氣壓降低、沸點下降的原理，把常壓重油加熱到400℃左右送入到減壓蒸餾塔中，其中壓力約在0.004～0.01MPa以下，這樣重油中烴的沸點可降低200℃多，把常壓沸點約700℃以下的各種烴都可分餾出來，其中較輕的重柴油從塔頂餾出，而各種臘油(作潤滑油用的原料)從塔側流出，塔底排出的是分子更大，沸點更高的重質油，稱為減壓重油(或減壓渣油)。常壓重油和減壓重油兩者統稱直餾重油。石油的一次加工Petroleum減壓分餾減壓分餾流程圖減壓分餾塔加熱爐（減壓）油泵常壓重油各種蠟油重柴油重油重油HeavyOil重油的來源直熘重油常壓渣油(常壓重油)減壓渣油(含瀝青質多，粘度大)裂化重油(不飽和烴多、游離碳多，粘度大，不易燃燒)重油HeavyOil重油的化學組成C+H約占重油可燃成分的95%硫必須控制在1%以下水，約10%左右，乳化重油，改善高粘度渣油的物化性能和降低煙氣中的NOx含C量越高，含氫量越低，粘度越大燃料油的性質FuelOil閃點、燃點、著火點粘度凝固點密度(比重)比熱導熱系數發熱量含硫量殘炭摻混性(摻混適應性)表面張力系數熱穩定性(熱安定性)燃料油的性質FuelOil相對密度在t℃時的油與4℃時的水的密度之比，稱為該油的相對密度，在數值上等于該油在t℃的密度。為標準相對密度溫度修正系數相對密度是烴類燃料的一個很重要的物性參數，其大小可以大致地說明燃料碳/氫比、熱值以及生成煙的傾向。燃料油的性質FuelOil※閃點當燃料油加熱至一定溫度時，其中分子量較小，沸點低的成分將先由油的表面氣化逸出，形成油蒸氣。油溫升高，油蒸氣越多，油表面附近的油蒸汽濃度越大。此時，有外來火源的情況下，在油面上會出現閃火現象(時間不超過5s)，但是未構成持續燃燒。溫度外來火源不持續燃燒此時的油溫即閃點（FlashPoint）影響因素：飽和蒸氣壓-飽和蒸氣壓高，閃點低；比重-比重越小，閃電越低。燃料油的性質FuelOil閃點閃火點是燃油受熱時的安全防火指標油的比重越小，其中輕質組分越多，閃點就越低在開式儲油罐中，最高加熱溫度應低于閃火點10~20℃；在閉式壓力容器中，允許加熱溫度超過閃火點，但是溫度越高，防火安全性越低，一旦管道破裂，就會發生著火，甚至爆炸。開口杯法－－閃火點較高(重油、潤滑油)閉口杯法－－閃火點較低(汽油、柴油等)燃料油的性質FuelOil閃點對同一油種，用開口杯法測定的閃火點較閉口杯要高出15～25℃重油的開口閃點為80～130℃減壓渣油的開口閃點一般為250℃閃點是油品均勻性的一個指標，用來判斷重油中是否混入了汽油、煤油等輕質油料。油品閃點(°C)汽油＜－20~30煤油>20~30柴油>50~90重油>80~130FuelOil※燃點當燃料油加熱至一定溫度時，其中分子量較小，沸點低的成分將先由油的表面氣化逸出，形成油蒸氣。油溫升高，油蒸氣越多，油表面附近的油蒸汽濃度越大。當油的蒸發速度很快時，在有外來火源情況下，在油面上閃火后持續燃燒(>5s)。溫度外來火源持續燃燒此時的油溫即燃點（IgnitionPoint）燃料油的性質一般比閃點高10～30℃，或更高FuelOil※著火點當燃料油加熱至一定溫度時，其中分子量較小，沸點低的成分將先由油的表面氣化逸出，形成油蒸氣。油溫升高，油蒸氣越多，油表面附近的油蒸汽濃度越大。在無外來火源的情況下，在油面上形成的持續燃燒。溫度持續燃燒此時的油溫即著火點（FlarePoint）燃料油的性質重油的著火點為500～600℃燃燒室中油溫控制：不低于著火點FuelOil※粘度燃料油的性質液體燃料粘度隨著溫度的升高而顯著降低；粘度隨壓力升高而變大(壓力較低時可以不計影響)；氣體燃料粘度則隨溫度與壓力升高而增大。粘度是表示流體質點之間摩擦力大小的物理指標，可以用來衡量燃油的流動性，是影響燃料油輸送、霧化質量的主要因素。FuelOil粘度凝固點：當燃油溫度降低到某一值時，溶于燃油中的蠟析出使重油變得很稠。當盛有燃油的試管傾斜至45o時，油面在1min保持不變，此時該溫度為凝固點。燃料油的性質為了便于輸送和燃燒，必須把重油加熱，以降低粘度，提高其流動性和霧化性粘度主要取決于燃料中所含碳氫化合物的組成(粘度依如下次序降低：多環環烷烴、環烷烴、芳香烴、烷烴)。我國石油多為石蠟基石油，含蠟多，粘度大，所以重油的粘度也比較大，凝固點一般在30℃以上。FuelOil粘度運動粘度(m2/sorcm2/s)η=ν·ρ燃料油的性質恩氏粘度(條件)恩格拉粘度計Et表示t℃時油的粘度動力粘度η

[1厘泊(1cP)=1毫帕斯卡·秒(1mPa·s)]ρ測量運動粘度相同溫度下試樣的密度FuelOil粘度油泵前的重油粘度不宜超過30~40oE(2.19~2.92St)燃料油的性質若溫度過低，粘度過大，會使裝卸、過濾及輸送困難，且霧化不良；溫度過高，會使水分蒸發和油氣化而產生大量的泡沫，造成油罐溢油、油壓和火焰波動、油泵運轉不正常(氣阻)、重油焦化等。容易使燒嘴發生氣阻現象，使燃燒不穩定。FuelOil含硫量用于燃燒的重油含硫量不得高于1%燃料油的性質殘炭重油在隔絕空氣的條件下加熱，油蒸氣蒸發后剩下的固體碳素占燃油的質量百分比表示燃油燃燒時積炭、結焦傾向的指標高，火焰黑度高、可增強火焰輻射，易引起室壁溫高及火焰筒變形和裂紋，縮短火焰筒壽命；析出大量難以燃燒的炭粒，引起室壁積碳，并導致噴油嘴結焦堵塞，霧化不好，破壞正常燃燒，造成燃燒效率下降。FuelOil發熱量用門捷列夫公式或氧彈式熱量計計算燃料油的性質油品低熱值（kJ/kg）航空汽油＞43100航空煤油＞42900柴油-42500重油39900-42000燃料的發熱量主要來自于其所含有的碳和氫兩種元素。因此，不同燃料，雖然它們中的碳元素與氫元素含量不同，但是它們的發熱量是有可能相同或者相差不大的。液體燃料汽油、柴油、重油、石油中的主要元素為碳和氫，它們約占燃油元素組成的95%以上，氧、氮與硫的含量很少。不同油品的含氫量與含碳量相差不大，因此，它們的熱值彼此之間相差不大。常用燃油的熱值一般為41900kJ/kg左右。FuelOil調和性不同來源的重油化學穩定性不同，即不同來源的重油摻混使用時，有時會出現瀝青、含蠟物質等固體沉淀或膠狀半凝固體燃料油的性質直餾重油，化學性質穩定，摻混性好裂化重油，必須作調和性實驗摻混性實驗：按照預定比例配成的油料在315℃的溫度下加熱20h，觀察有無固體凝塊附著在管壁上FuelOil表面張力系數影響燃油霧化質量的主要因素燃料油的性質燃油霧化滴徑大致與表面張力系數成反比燃油餾程越高，表面張力越大溫度升高，表面張力系數降低熱穩定性燃油在某一溫度下發生分解并產生沉淀物傾向的指標熱穩定性不好，重油易于產生析炭和產生膠質沉淀物，堵塞油過濾器和噴油嘴熱裂解重油含有大量不飽和烴，熱穩定性差，在儲運和加熱時易發生分解和產生沉淀物FuelOil燃料油的性質重油HeavyOil重油的分類恩氏粘度系數汽油由原油經蒸餾得到的直餾汽油組分與二次加工汽油組分按照適當比例調和而成，其中加有適量的抗氧劑和金屬鈍化劑，必要時加適量的抗爆劑(四乙基鉛)gasoline；gasolineoilgas

汽油復雜烴類(碳原子數約4～12)的混合物；無色至淡黃色的易流動液體；沸點范圍約初餾點30℃至205℃；易揮發，空氣中含量為74～123g／m3時遇火爆炸，易燃；汽油的熱值約為44000kJ/kg汽油按研究法辛烷值分為90號、93號、95號三個牌號。具有較高的辛烷值和優良的抗爆性，用于高壓縮比的汽化器式汽油發動機上，可提高發動機的功率，減少燃料消耗量；具有良好的蒸發性和燃燒性，能保證發動機運轉平穩、燃燒完全、積炭少；具有較好的安定性，在貯運和使用過程中不易出現早期氧化變質，對發動機部件及儲油容器無腐蝕性。gasoline；gasolineoilgas

汽油最重要的性能為蒸發性和抗爆性蒸發性指汽油在汽化器中蒸發的難易程度。對發動機的起動、暖機、加速、氣阻、燃料耗量等有重要影響。汽油的蒸發性由餾程、蒸氣壓、氣液比3個指標綜合評定汽油抗爆性指汽油在各種使用條件下抗爆震燃燒的能力；車用汽油的抗爆性用辛烷值表示。gasoline；gasolineoilgas

汽油辛烷值是這樣給定的：異辛烷(2，2，4-三甲基戊烷)的抗爆性較好，辛烷值給定為100，正庚烷的抗爆性差，給定為0，汽油辛烷值的測定是以異辛烷和正庚烷為標準燃料，使其產生的爆震強度與試樣相同，標準燃料中異辛烷所占的體積百分數就是試樣的辛烷值。辛烷值高，抗爆性好。汽油抗爆能力的大小與化學組成有關。帶支鏈的烷烴以及烯烴、芳烴通常具有優良的抗爆性。提高汽油辛烷值主要靠增加高辛烷值汽油組分，但也通過添加四乙基鉛等抗爆劑實現。汽油在氣缸中正常燃燒時火焰傳播速度為10～20m/s，在爆震燃燒時可達1500～2000m/s。汽油gasoline；gasolineoilgas

汽油馬達法辛烷值

測定條件較苛刻，發動機轉速為900r/min，進氣溫度149°C。它反映汽車在高速、重負荷條件下行駛的汽油抗爆性。研究法辛烷值

測定條件緩和，轉速為600r/min，進氣為室溫。這種辛烷值反映汽車在市區慢速行駛時的汽油抗爆性。對同一種汽油，其研究法辛烷值比馬達法辛烷值高約0～15個單位，兩者之間差值稱敏感性或敏感度。道路法辛烷值

也稱行車辛烷值，用汽車進行實測或在全功率試驗臺上模擬汽車在公路上行駛的條件進行測定。道路辛烷值也可用馬達法和研究法辛烷值按經驗公式計算求得。馬達法辛烷值和研究法辛烷值的平均值稱作抗爆指數，它可以近似地表示道路辛烷值。柴油dieseloil；dieselfuel柴油按照凝固點和用途不同，分為輕柴油(沸點范圍約180～370℃，C15～24)和重柴油(沸點范圍約350～410℃，C18~40)兩大類。主要由原油蒸餾、催化裂化、熱裂化、加氫裂化、石油焦化等過程生產的柴油餾分調配而成；也可由頁巖油加工和煤液化制取。柴油最重要的性能是著火性和流動性流動性：凝固點是評定柴油流動性的重要指標，它表示燃料不經加熱而能輸送的最低溫度。柴油的凝點是指油品在規定條件下冷卻至喪失流動性時的最高溫度。柴油中正構烷烴含量多且沸點高時，凝固點也高。一般選用柴油要求凝點低于環境溫度3～5℃。dieseloil；dieselfuel柴油著火性(Ignitability)：柴油機在壓縮過程終了時，柴油由噴油泵以高壓、細霧狀噴入氣缸內。由于柴油經壓縮升溫后，其溫度已經超過自燃點，便自行著火