基本介紹
- 中文名：流體燃料
- 外文名：fluid fuel
- 狀態：一般為液體或氣體
- 能源：燃料能源
- 燃燒方式：預蒸髮式和噴霧式
- 套用：工業、製造業的能源
簡介,液體燃料的產生及其分類,液體燃料的燃燒,燃燒方式,噴霧式燃燒機理,流體燃料平衡與輸配設計,常用流體燃料,流體燃料平衡表,合理利用煤氣的措施,
簡介
流體燃料是一種以熱能的形式釋放出來然後再由機械轉化為機械能或電能的燃料能源。
新型煤基流體燃料——水煤漿。
水煤漿以煤炭為主原料、水為輔料，在化學添加劑的作用下，使煤炭從傳統的固體燃料轉化為流體燃料，可以用管道輸送或儲罐貯存。其最大的特點是節能降耗，可以廣泛運用於工業鍋爐、電站鍋爐等。
液體燃料的產生及其分類
內燃機的燃料是直接在氣缸內燃燒，同時活塞也在其中運動，因此對燃料的性質便有了一定的要求，並且首先要燃燒後沒有固體殘渣也就是沒有灰。當氣缸壁上有灰出現時，氣缸、活塞和漲圈的表面便發生極快的磨損以致緊密性減低。因此在內燃機中僅能使用在實際燃燒中不生固體灰的可燃氣體和可燃液體當做燃料。使用固體燃料（粉狀的）當做內燃機的燃料曾作遇多次試驗，但至今尚未成功。
石油是得到液體燃料的主要來源。目前生石油，就是沒被提煉的石油，街尚不能用作燃料，而需要預先提煉，提煉出來的產物或殘餾物可當作內燃機的燃料。此外從石油中也可以得到潤滑油和某些用作各種生產原料的其他產物。
石油是一種黑色的或褐色的黏性液體。按照化學成分，石油是各烯烴（CmHn）的混合物。在石油的成分中，雖然組成石油的烴的分子結構的樣式很多，但各種石油產物的元素成分幾乎一樣。碳的含量（按重量）在84～87%範圍內變動，氫在11～14%範圍內變動，氧和氮的總和約為1%（在無水產物中）。此外，往往還含有硫黃，通常小於0.5%，但是在某些類的石油中可達3%和以上。在各種燃料中所含有的水分，都規定在0～2%的範圍內。無水石油產物的發熱量（低發熟量）也沒有很大差別，一般是從9 500到11 500kJ/kg。
石油的預先提煉就是把它分成不同的部分，這些部分是在不同溫度的區域內蒸發出來的。其中每一部分都是不同結構的烴混合物。將石油區分（分餾或蒸餾）的結果可得到：
1）汽油——200℃以下蒸發出來的；
2）火油——200℃到300℃之間蒸發出來的；
3）色拉油——250℃到380℃之間蒸發出來的。
這樣分餾後所剩下來的較重部分稱為重油，或者將它連一步提煉以得到潤滑油，或者直接作為鍋爐設計的爐子、一般爐子和某程形式內燃機的燃料。
除上述所謂直接蒸餾的最簡單的石油提煉方法外，高度提煉的分裂蒸餾法也是很普遍的，此方法可從同樣的原料中得到較直接蒸餾更多的汽油。分裂過程就是在一定的溫度和壓力的條件下，加入特殊的物質（觸媒），使重的烴分子分解成較小的分子。 通常都使用色拉油和重油作為分裂的原料。
液體燃料的燃燒
燃燒方式
噴霧式燃燒機理
對於液體燃料噴霧燃燒的機理，文獻給出了四種模型：預蒸髮型氣體燃燒（氣相燃燒）、滴群擴散燃燒、複合燃燒和部分預蒸髮型氣體燃燒加液滴蒸發。第一種燃燒情況的霧化效果好，因周圍介質溫度或噴嘴與火焰穩定區間距離長，使液滴進入火焰區前已全部蒸發完，燃燒完全在無蒸發的氣相區中進行，這種燃燒情況類似氣體燃料的燃燒機理。第二種燃燒情況則認為霧化效果差或周圍介質溫度低，霧化油粒較粗，在燃燒區的每個液滴周圍有火焰包圍，在火焰面內是燃料蒸氣和燃燒產物，火焰面外是空氣和燃燒產物。後兩種燃燒情況則介於前兩種情況之間。加速液體燃燒過程的主要方法有；加速液滴的蒸發；加速液體燃料與空氣的混合過程；減少或防止液體燃料化學熱分解。
流體燃料平衡與輸配設計
流體燃料平衡與輸配設計是對煤氣的生產與消耗進行平衡及確定冶金企業煤氣與補充燃料供應方案的設計。
鋼鐵廠的高爐、焦爐和轉爐既是冶煉設備又是煤氣發生設備。鋼鐵廠副產煤氣有產量大、耗量大、波動大的特點。合理利用副產煤氣可以減少工廠一次能源購人量，改善工廠燃料結構。
流體燃料平衡（亦稱煤氣平衡）是制訂冶金企業流體燃料的基本計畫和冶金企業設計的重要組成部分之一。冶金工廠煤氣設施、補充燃料站均按流體燃料平衡表確定的數據進行設計計算。
流體燃料平衡輸配設計的內容包括根據流體燃料特性與用戶特性編制平衡表，以確定合理利用副產煤氣的措施，確定煤氣櫃與煤氣混合加壓設施的項目與規模，進行煤氣管道、煤氣調度、防護急救等設施設計。
常用流體燃料
冶金過程副產高爐煤氣（BFG）、焦爐煤氣（COG）、轉爐煤氣（LDG），少數工廠也副產電爐煤氣和（或）鐵合金煤氣。補充流體燃料常用燃料油、天然氣（NG）、發生爐煤氣、水煤氣與液化石油氣（LPG）等。常用煤氣特性示下圖。
煤氣特徵常用的燃料有渣油、重油，需加熱保溫才有較好的流動性，熱值為41 800 kJ/kg左右。液化石油氣在壓力狀態下呈液體，減壓時氣化，熱值約為45 980 kJ/kg。
流體燃料平衡表
日曆時間平衡表示工廠燃料收支的年平均情況，用於確定年補充燃料量；作業時間平衡表示各車間同時工作時的燃料供配情況。為分析燃料調配的難點，對擁有大容量高爐或高爐座數很少的工廠須做作業時間最大容量高爐休風時的平衡；當工廠擁有的軋鋼車間煤氣用量波動對全廠流體燃料平衡有嚴重影響時，須編製作業時間軋鋼發揮最大能力時的平衡表。
平衡表中要考慮各類煤氣及燃料油的損失，一般年損失率為2%～4%。
流體燃料平衡須留足煤氣緩衝量才能實現煤氣的調度周轉。緩衝量與工廠規模、裝備水平、用戶數以及有無靈活的調度室有關。規模大、用戶多、設有煤氣櫃、調度靈活的工廠可少留緩衝量。一般，鋼鐵聯合企業日曆時間平衡所需的緩衝量焦爐煤氣有5%～8%，高爐煤氣有10%以上就可以滿足調度要求。當日曆時間平衡出現負值時，工廠應引入補充燃料；當緩衝量預留不足無法滿足煤氣周轉要求時，也應引入補充燃料。
補充燃料的種類可以按照當地燃料條件與工藝要求確定。為了節省基礎建設投資與提高燃料使用效率，可按天然氣、燃料油、液化石油氣、煤氣發生站的順序考慮實施補充。將補充燃料應配給作業率低的車間使用，有利於節能。
特殊鋼廠沒有高爐煤氣與焦爐煤氣，其流體燃料主要為補充燃料。這些工廠通常有較大的燃料油站或煤氣發生站。
合理利用煤氣的措施
主要包括：
（1）力求產需平衡，生產煤氣的車間與使用煤氣的車間均衡發展。對煤氣不足的企業力求回收各種副產煤氣，改革工業爐窯爐，減少煤氣放散量，並充分利用高爐煤氣以減少補充燃料量。對煤氣富餘的企業需開拓煤氣用戶，例如高爐煤氣發電、焦爐煤氣民用、焦爐煤氣與轉爐煤氣作化工原料，避免煤氣放散。
（2）適當建設電廠、鍋爐及油、氣加熱爐爐等煤氣緩衝用戶來吸收波動部分的煤氣。煤氣量的波動頻度呈常態分配，可通過統計學計算確定緩衝用戶能力，力求工不放散煤氣。
（3）煤氣櫃能吸收煤氣量的瞬間波動，穩定乾管壓力，其儲量應能滿足煤氣調度要求，一般高爐煤氣儲量為一座最大容積高爐0.5 h以上的煤氣產量，焦爐煤氣儲量為0.7～1 h的產氣量，轉爐煤氣儲量為轉爐1～2 h的產氣量。
（4）強化煤氣調度，建立集中靈活的調度室。
（5）採用高爐煤氣乾式除塵，高爐熱風爐與其他加熱爐的餘熱回收技術，採用低熱值煤氣加熱復熱式焦爐和提高高爐煤氣自用率，可減少工廠的補充燃料量。
