第七章-燃料燃烧计算及锅炉热平衡课件.ppt

1、LOGO第七章 燃料、燃烧计算及锅炉热平衡LOGO7.1 燃料的组成燃料的种类燃料的种类物态物态LOGO煤的组成煤的组成各成分的组成C+H+O+N+S+A+M=100其中碳（C）：主要可燃元素，约占1585。氢（H）：可燃成分，发热量是碳的3.6倍，约占26。氧（O）和氮（N）：不可燃成分，生成有害物NOx，O的比重不一，N的比重约占0.5%2%。硫（S）：有三种形态，有机硫、黄铁矿硫和硫酸盐硫，前2种可燃，后一种不燃烧；硫燃烧生成SO2、SO3。灰分（A）：煤完全燃烧后生成的固态残余物。水分（M）：不可燃成分。LOGO燃料油的组成燃料油的组成各成分的组成C+H+O+N+S+A+M=100其中

2、碳（C）：主要可燃元素，约占8588。氢（H）：可燃成分，发热量是碳的3.6倍，约占1013。氧（O）和氮（N）：不可燃成分，生成有害物NOx。硫（S）：有三种形态，有机硫、黄铁矿硫和硫酸盐硫，前2种可燃，后一种不燃烧；硫燃烧生成SO2、SO3。灰分（A）：煤完全燃烧后生成的固态残余物。水分（M）：不可燃成分。LOGO燃气气体燃料的组成燃气气体燃料的组成各成分的组成可燃成分：CO、氢、碳氢化合物等不可燃成分：氮、氧、CO2等。有害杂质：焦油和灰尘，奈，硫化氢，氨，水分，残液。LOGO7.2 燃料的特性煤的特征煤的特征（1）煤的工业分析测定煤水分（M）、灰分（A）、挥发分（V）、固定碳（C）。各

3、成分，用质量百分数表示。A+V+M+C=100挥发分（V）煤在隔绝空气加热后，有机物质分解所得的气体物质。主要成分有碳氢化合物、碳氧化合物、氢和焦油蒸气。测定挥发分所残留的物质是焦渣。（2）煤灰的熔融特性用角锥法测定四个特征温度IT、ST、HT、FT。灰渣熔融特性温度的定义示意图LOGO燃料油的特征燃料油的特征黏度用于判断油的流动和雾化性能。黏度单位：m2/s，沲（st），厘沲（cst），恩氏黏度（E）。1st=1cm2/s=10-4m2/s1cst=10-2st=10-6m2/sE在某温度下200mL燃料油从恩氏黏度计中流出时间与20时200mL的蒸馏水流出时间的比值。6.471cst7.4

4、7 EE-闪点在大气压力下，汽化的燃料油和空气的混合物与火焰接触，发生短促闪火的最低温度。燃点在大气压力下，汽化的燃料油和空气的混合物与火焰接触发生持续燃烧（不少于5秒）的最低温度。凝固点燃料油在45倾斜的试管壁，能保持510s而不流动的温度。倾点上述条件刚能流动的温度，一般认为倾点=凝固点+2.5。LOGO燃气的特征燃气的特征标准状态下密度 0（kg/Nm3）00,ixi 平均分子量 iiMx M 平均容积比热cv（kJ/（m3）vvicx c 发热量Q（kJ/Nm3）iiQxQ LOGO7.3 燃料成分分析基及煤的发热量“基基”的表示方的表示方法法（1）收到基（as received ba

5、sis）包括全部水分和灰分在内的燃料成分总量作基数。Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100（2）空气干燥基（air dried basis）去掉外在水分的燃料作基数。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100（3）干燥基（dry basis）去掉全部水分的燃料作基数。Cd+Hd+Qd+Nd+Sd+Ad=100（4）干燥无灰基（dry ash-free basis）去掉水分和灰分的燃料作基数。Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=LOGO煤的发热量煤的发热量高位发热量Qgr,v（kJ/kg）1kg煤完全燃烧时放出的热量，含烟气中水蒸气凝结放

6、出的热量。低位发热量Qnet,v（kJ/kg）1kg煤完全燃烧时放出的热量扣除水蒸气的汽化潜热后所得的热量。按收到基计算的高位发热量arargr,v,arnet,v,ararar2500 925(9)100100HMQQHM-按空气干燥基计算的高位发热量 Qgr,v,ad-Qnet,v,ad=25(9Had+Mad)按干燥基计算的高位发热量 Qgr,v,d-Qnet,v,d=225Hd按干燥无灰基计算的高位热量Qgr,v,daf-Qnet,v,daf=225HLOGO“基基”的换算的换算收到基水分与空气干燥基水分之间的换算arar,fadar,far,farar,fad()100(100)10

7、0100MMMMMMMM-除水分外的各种成分、挥发分和高位发热量在各“基”间换算的公式为E1=kE2转换系数k见表7-LOGO各种各种“基基”低位发热量间的换低位发热量间的换算算同一种煤水分从Mar1变到Mar2，收到基低位发热量之间的换算ar2net,v,ar2net,v,ar1ar1ar2ar1100(25)25100MQQMMM-燃料水分、灰分同时改变时，收到基低位发热量之间的换算ar2ar2net,v,ar2net,v,ar1ar1ar2ar1ar1100()(25)25100()AMQQMMAM-各种“基”低位发热量换算公式见表7-LOGO7.4 燃料燃烧计算空气量和烟气量的计空气量

8、和烟气量的计算算碳完全燃烧反应方程式C+O2=CO212kgC+22.4Nm3O2=22.4Nm3CO2每kg碳完全燃烧需要1.866Nm3氧气，生成1.866Nm3二氧化碳。同理，根据S、H的完全反应方程有：每kg硫完全燃烧需要0.7Nm3氧气，生成0.7Nm3二氧化硫；每kg氢完全燃烧需要5.55Nm3氧气，生成11.1Nm3水蒸气。因此，每kg收到基燃料完全燃烧需要理论空气量Va0（Nm3/kg）为0ararararaarararar11.8660.75.550.70.211001001001000.0889(0.375)0.2650.0333CSHOVCSHO-1.燃烧所需空气量 LO

9、GO过量空气系数 a0aVaV炉内空气过量系数a（炉膛出口处的系数）一般在1.31.6之间。理论空气量经验公式对于贫煤及无烟煤对于烟煤 对于劣质煤对于气体燃料 Qnet,v,ar10467kJ/Nm3 Qnet,v,ar14654kJ/Nm3 net,v,ar0a0.239600990QVnet,v,ar0a0.2510.2781000QV 对于液体燃料（Qnet,v,ar12560kJ/kg）net,v,ar0a0.239450990QVnet,v,ar0a0.2032.01000QV net,v,ar0a0.2091000QV net,v,ar0a0.2600.251000QV-LOGO

10、2.燃烧生成的理论烟气量理论烟气量供给Va0，燃料完全燃烧生成的烟气量，烟气中只含CO2、SO2、H2O、N2四种气体；符号Vg0，Nm3/kg（固体、液体燃料）或Nm3/Nm3（气体燃料）。22arCOararSOar1.8660.018661000.70.007100CVCSVS三原子气体222ROCOSOarar=+=0.01866(+0.375)VVVCS（3）水蒸气（1）二氧化碳气体（2）二氧化硫气体20H OV由4部分组成：1）H燃烧生成 arar11.10.111100HH2）燃料中含水分形成 arar22.40.012418100MM3）空气带入 1.293Va0dV10-3=

11、1.293101.2410-3Va0=0.016Va0 4）重油雾化带入水蒸气1.24Mat 200H Oararaat0.1110.01240.01611.24VHMVMLOGO（4）氮气 20NV由两部分组成：1）空气带入 0.79Va0 2）燃料中所含 arar22.40.00828100NN200Naar0.790.008VVN222200000gRONH Og,dH OVVVVVV其中理论干烟气体积 200g,dRONVVV理论烟气量经验公式对于无烟煤、贫煤及烟煤net,v,ar0g0.2480.771000QV 对于劣质煤 Qnet,v,ar12560kJ/kg net,v,ar0

12、g0.2480.541000QV对于液体燃料net,v,ar0g0.2651000QV 对于气体燃料 Qnet,v,ar10467kJ/Nm3 net,v,ar0g0.1731.01000QV Qnet,v,ar14654kJ/Nm3 net,v,ar0g0.2720.251000QV-理论烟气量LOGO实际烟气量 过量空气的体积 00aaa(1)VVaV-空气中21为氧，79为氮。过量空气带入H2O为 0.0161（a-1）Vao2200H OH Oa0.0161(1)VVaV-0000ggaaa00ga0.21(1)0.79(1)0.0161(1)1.0161(1)VVaVaVaVVaV-

13、222000gRONH Oa1.0161(1)VVVVaV-其中实际干烟气体积2200g,dRONa(1)VVVaV-实际烟气量LOGO空气和烟气焓的计算空气和烟气焓的计算理论空气量的焓 00aaa()HVct式中空气的比焓 见建筑冷热源附录7-1。烟气的焓00ggaf,a(1)HHaHH-其中理论烟气量的焓222222000gRORONNH OH O()()()HVctVctVct式中各成分的比焓 见建筑冷热源附录7-1。飞灰的焓arf,af,af,a()100AHct飞灰的比焓见建筑冷热源附录7-1。烟气中带走的飞灰份额查表7-3。LOGO7.5 锅炉热平衡热效率定义热效率定义1f100Q

14、Q 1fff100Q MQ M 1f100QQ 定义：通过建立燃料燃烧发热量与各项损失的热平衡式，来分析锅炉的热效率，通常称为锅炉的热平衡。作用：了解热平衡中各项损失大小或比率，有利于在使用这些设备时，掌握如何减少损失，提高热效率，节约能耗。LOGO锅炉热平衡锅炉热平衡锅炉能流图 热平衡方程 6fi1234561iQQQQQQQQ61234561100iiqqqqqqq6fi1234561iQQQQQQQQLOGO（1）送入锅炉的热量 Qf固体、液体燃料气体燃料fnet.v.arfo,hatQQhQQfnet,dfwrQQhQatats(2512)QMh-其中燃料显热hf一般不予计算；无外热源

15、加热空气时，Qo,h也不用计算。当重油雾化所用蒸汽量为Mat（kg/kg）时，则带入锅炉的热量为（2）锅炉有效利用热量Q1带过热蒸汽锅炉 1s,ss,swb,wb,ww0()()QMhhMhhQ-饱和蒸汽锅炉1s,sas,sawb,wb,ww()100QMhhrMhh-热水锅炉 1h,ww,ow,i()QMhh-LOGO（3）锅炉排烟热损失 Q222f100QqQ 04g,ooc,af100()100100qHa HQ-（4）气体未完全燃烧损失Q3 33f100QqQ g,d244f(126.36CO+107.98H358.18CH)100100100VqQ-（5）固体未完全燃烧损失Q4包含三

16、部分灰渣中的碳；漏煤中的碳和飞灰中的碳未完全燃烧损失。44f100QqQ=f,aarascasf,acasf,acf32866100100100100100CACCCCCQ-灰渣、飞灰和灰量 LOGO（6）散热损失Q5（7）灰渣物理热及冷却热损失Q6rrs55sMqqM灰渣物理热冷却热损失 asas66f100QqQ arasasf()100100ActQ asarasf()ActQ 3cc61116.3 10100AqQLOGO热效率确定 正平衡法：直接测量输入锅炉的热量和有效利用热量确定热效率。反平衡法：测量锅炉各项热损失确定热效率。锅炉燃料消耗量 1ffQMQ两种方法各自的特点？思考思考