锅炉原理燃料燃烧计算

第三章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡燃料的燃烧计算烟气分析空气和烟气的焓锅炉机组的热平衡习题理论工况燃料在没有过剩空气的情况下完全燃烧燃烧产物（烟气）组成成分CO2、SO2、N2和H2O理论烟气量0yV设计工况实际送入的空气量大于理论空气量，以保证燃料完全燃烧燃烧产物（烟气）组成成分CO2、SO2、N2、H2O和剩余O2实际烟气量Vy燃料的燃烧计算燃料的燃烧工况实际工况实际送入的空气量大于理论空气量，但为不完全燃烧燃烧产物（烟气）组成成分CO2、SO2、N2、H2O、剩余O2和未完全燃烧气体CO实际烟气量Vy燃料的燃烧计算燃料的燃烧工况燃烧计算的物理模型以1kg燃料为计算基础所有气体均视为理想气体（22.4Nm3/kmol）假定完全燃烧略去空气中的稀有成分，认为空气只由N2和O2组成，且二者容积比为79：21燃料的燃烧计算燃烧过程的化学反应三种可燃元素（C、H、S）完全燃烧反应方程式C+O2→CO22H2+O2→2H2OS+O2→SO2燃料的燃烧计算煤中可燃元素的燃烧反应是燃烧计算的基础，1kg收到基燃料包括Kg的碳、kg的氢、kg的硫100Car100Har100Sar燃烧过程的化学反应三种可燃元素（C、H、S）完全燃烧反应方程式12kgC+22.4Nm3O2→22.4Nm3CO24×1.008kgH2+22.4Nm3O2→2×22.4Nm3H2O32kgS+22.4Nm3O2→22.4Nm3SO21kgC+1.866Nm3O2→1.866Nm3CO21kgH+5.56Nm3O2→11.1Nm3H2O1kgS+0.7Nm3O2→0.7Nm3SO2燃料的燃烧计算理论空气量V01kg燃料完全燃烧时所需要的最少空气量(无剩余氧)。实际空气量Vk式中α、β—分别为烟气侧和空气侧的过量空气系数0)(VVk0)(VVk燃料的燃烧计算燃烧所需要的空气量)100O0.7-100S0.7100H5.56100C866.1(21.01rararara0VararararOHSC0333.0265.0)375.0(0889.0)8/(265.00889.0arararOHR0VV燃料的燃烧计算过量空气系数α与漏风系数△α为炉膛出口处过量空气系数，表征炉内燃烧状况的重要物理量，在推荐值范围内选取。zfkykykyky燃料的燃烧计算过量空气系数β与漏风系数△α理论烟气量α=1、完全燃烧：O2=0；CO=00yV00000022222222OHgyOOHNROOHNSOCOyVVVVVVVVVVkgNmWVMHwharar/,24.10161.010024.11001.1130079.01008.0100)375.0(866.1VNSCararar燃料的燃烧计算燃烧产生的烟气量1kgC+1.866Nm3O2→1.866Nm3CO21kgH+5.55Nm3O2→11.1Nm3H2O1kgS+0.7Nm3O2→0.7Nm3SO2理论空气带入的水蒸气:=1.24×1.293×0.01V0=0.0161V0实际烟气量α1、完全燃烧：O2≠0；CO=0yV22222OOHNSOCOyVVVVVV000yV10161.0V1VkgNmVVy/,)1(0161.1300燃料的燃烧计算燃烧产生的烟气量实际烟气量α1、不完全燃烧：O2≠0；CO≠0yVOHONSOCOCOyVVVVVVV22222OHgyVV2燃料的燃烧计算燃烧产生的烟气量1kgC+1.866Nm3O2→1.866Nm3CO21kgC+0.933Nm3O2→1.866Nm3CO100866.12arCOCOCVV燃料的燃烧计算不完全燃烧时烟气中氧的体积)5.0(21.079.0,5.021.079.0,179.015.0121.0,100866.1100866.15.0121.022222222222222000000,,0COONOCOROgyNOCOROgyCOONNNNCOOcoarCOcoarOVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVCVCVV得将上式带入得，带入从上式中解出则上式可写成三原子气体、水蒸气的容积份额与分压力1)容积份额2)分压力rVVrVVROROgyHOHOgy2222prpprpROROHOHO2222飞灰浓度：每千克烟气中的飞灰质量。－烟气携带出炉膛的飞灰占总灰分的质量份额。yfharmaA100fha烟气的质量:my=1-Aar/100+(1+dk)ραV0=1-Aar/100+(1+0.01)1.293αV0=1-Aar/100+1.306αV0燃料灰渣炉膛空气燃料的燃烧计算影响锅炉辐射换热的几个参数,%100222NCOORO,%10022gyOVVO,%100gyCOVVCO,%10022gyNVVN,%10022gyROVVRO烟气分析是以1kg燃料燃烧生成的干烟气容积为基础，采用奥氏烟气分析仪进行的。烟气分析可得到在干烟气Vgy中所占的容积百分比222NCOORO、、、烟气分析烟气分析成分工作原理:利用不同的吸收剂吸收不同的气体成分1瓶：氢氧化钾溶液KOH—RO22瓶：焦性没食子酸溶液C6H3(OH)3—O2、RO23瓶：氯化亚铜氨溶液Cu(NH3)2Cl—CO、O2分析步骤:依次吸收为什么分析成分是干烟气成分？在实验压力下水蒸气处于饱和状态,成比例的被吸收烟气分析奥氏烟气分析仪奥氏烟气分析仪示意图1，2，3—吸收瓶；4—疏形瓶；5，6，7—旋塞；8—过滤器；9—三通旋塞；10—量管；11—平衡瓶（水准瓶）；12—水套管；13，14，15—缓冲瓶；16—抽气OHgyy2VVV烟气容积kgNmCOROSCVarargy/,)375.0(866.132干烟气容积%100222gycosocoVVVVCORO烟气分析干烟气容积的计算21)(605.0222COROOCORO不完全燃烧方程式arararararSCNOH375.0038.0125.035.2式中β为燃料特性系数，其物理意义：燃料中的自由氢(H-0.125Oar)与C的比值。605.0)(21222OROROCO烟气分析燃烧方程式推导过程,%121max2ROα=1、且完全燃烧：CO=0，O2=0完全燃烧方程式：α＞l、且完全燃烧：CO=0,%12122ORO烟气分析燃烧方程式2max2RORO22121O过量空气系数完全燃烧且不计β烟气分析运行中过量空气系数的确定COOROCOO2221005.0217911过量空气系数不完全燃烧推导过程推导过程燃料的燃烧计算不完全燃烧时的过量空气系数2222222221.00.579.01179.0,179.079.01008.021.00.510.510.21111V-11V-VVVV0000ar0ar0000gg0NCOONNNNCOOCOOVVVVVVVVVNVNVVVVVVVVV＝，得将以上两式代入第一式＝得，＋＝则由式比较小，可忽略不计。固体和液体燃料－＝，可得＋＝由式燃料的燃烧计算不完全燃烧时的过量空气系数COOROCOOCOORONNCOOVVVCONOCONO＋＋＝，代入上式得＋＋＝＝，代入上式得和，的定义式，解出根据22222222221000.52179111000.5217911,,22燃料的燃烧计算完全燃烧时的过量空气系数＋＋＝＋＋＋＝，得将分子分母都除以，＋＋＋＝整理得，代入上式＋＝，＝＋，可知＝＋由完全燃烧方程式＋＝则完全燃烧max222222222222222227979211797921211797921121210211002179110,COROROROROROROROOROOROOROROOROO燃料的燃烧计算完全燃烧时的过量空气系数22222max22121211121OORORORORO，代入上式得＝＋由完全燃烧方程式可知＋＝计，则上式变为值相对较小，可忽略不燃料的燃烧计算燃烧方程式的推导则且＋＋＋＝代入上式整理得＝＋将式＋＋－＝的定义式，得，结合并乘以将上式两边除以,0333.0265.0375.00889.0,1007.0,100866.1,79.01008.079.0)(21.0605.021,10010021.0185.021.021,,100)5.0(21.079.0000202220222202222222222222arararararSOarCOCOarNSOCOCONgyCOSOCOgyNgyCOONOCOROgyOHSCVSVCVVVNVCOROVVVVOCOROVVVVCOROVVOCOROOCOROVVVVVVVV燃料的燃烧计算燃烧方程式的推导605.021375.0038.0125.035.2375.0038.0125.035.2605.021222222COROOCOROSCNOHCOROSCNOHOCOROarararararararararar＋＋＋＝，则上式可写成＝令＋＋＋＝空气和烟气的焓定压条件下，1kg燃料燃烧所需的空气或生成的烟气在从0（℃）加热到（℃）时所需要的热量，单位为kJ/kg。空气和烟气的焓空气的焓值kkcVh00理论空气焓kkkcVhh00实际空气焓空气和烟气的焓烟气的焓值OHOHNNROROycVcVcVh222222000理论烟气焓fhkyyhhhh001实际烟气焓hfharfhcaAh100时才计算64187.netararfhQAa飞灰焓烟气的焓值取决于燃料种类、过量空气系数及烟气温度由（、α）查焓温表可很快确定烟气温度；由（、α）查表可很快确定烟气焓yhyh焓温表对给定的燃料和各受热面前、后的过量空气系数，计算出该受热面对应烟气温度范围内的烟气焓，制成的烟气焓温表。空气和烟气的焓焓温表654321QQQQQQQr654321%100qqqqqqqi=Qi/Qr×100%式中输入热量Q1有效利用热Q2排烟热损失Q3化学不完全燃烧热损失Q4机械不完全燃烧热损失Q5散热损失Q6其他热损失rQ锅炉热平衡锅炉热平衡方程式对于燃煤锅炉，若燃料和空气没有利用外界热量进行预热，且燃煤水分满足则(%)628/.netararQMnet.arrQQkgkJQQiQQzqwrrnetarr/,.式中zqwrrQQi—燃料的物理显热；—外来热源加热空气时带入的热量；—雾化燃油所用蒸汽带入的热量锅炉热平衡锅炉输入热量Qr燃煤锅炉主要热损之一，一般仅次于排烟损失。Vdaf小；（Mar、Aar）大，q4大；R90大，q4大；过大或过小，q4大煤粉在炉膛停留时间τ过小，q4大锅炉热平衡固体未完全燃烧热损失q4设计时：q4根据煤种不同按推荐数据选取。运行试验时灰平衡：锅炉燃料中的总灰量等于排出锅炉各种灰渣的总和。煤粉炉灰平衡方程为：1cjhlzfhaaa锅炉热平衡固体未完全燃烧热损失q4100100100100100100100cjhcjhlzlzfhfharCGCGCGAB锅炉热平衡气体未完全燃烧热损失q3设计时