管式加热炉 第四节 燃料的燃烧.ppt

第4节 燃料的燃烧 4.1 燃料的种类、组成和发热值 4.2 理论空气用量与过剩空气系数 4.3 全炉热效率、燃料用量及火嘴 个数的确定 4.4 提高加热炉热效率的方法 4.1 燃料的种类、组成和发热值 4.1.1 燃料的种类 4.1.2 燃料的组成 4.1.3 燃料的发热值 4.1.1 燃料的种类 气体燃料： v气体燃料的来源多是生产过程中产生的利用 价值不高或不足利用的轻烃 v催化干气、焦化干气、不凝气（烃类）等 v主要组成是甲烷、乙烷和少量的C3、C4 v液体燃料大都是在生产过程中产生的重质油品 v常压重油、减压渣油以及原油 v在使用液体燃料时，要注意的问题： 雾化效果要好 燃料粘度适中 4.1.1 燃料的种类 液体燃料： 4.1.2 燃料的组成 v元素组成：碳（C）、氢（H）、硫（S）、氧（O）、 氮（N）、水份（W）、灰分（A） v确定方法 说明：d420 ：燃料油在20时的相对密度比重； C、H、S：质量百分数，如C=86表示86%。 元素分析法 经验公式法 4.1.3 燃料的发热值 定义：指1kg燃料完全燃烧时所放出的热量 发热值基准：气体燃料：kJ/nm3Fuel (0、1atm) 液体燃料：kJ/kgFuel 分类：低发热值Ql ：生成的水呈气态 高发热值Qh ：生成的水呈液态 Qh- Ql = r水 发热值的计算： 气体燃料 Qh=qhiyi，kJ/nm3Fuel Ql=qliyi，kJ/nm3Fuel 4.1.3 燃料的发热值 发热值的计算： 液体燃料- 门捷列夫公式 Qh=81C+300H+26(S-O)4.187，kJ/kgFuel Ql=81C+246H+26(S-O)-6W4.187，kJ/kgFuel 说明：各元素放热：C：8100kcal/kg；H：30000kcal/kg； S：2600kcal/kg；H2O：600kcal/kg； 故C、H、S、O为质量百分数，如C=24，H=70，O=6。 4.1.3 燃料的发热值 4.2 理论空气用量与过剩空气系数 4.2.1 理论空气用量 4.2.2 燃料的燃烧机理 4.2.3 过剩空气系数 4.2.1 理论空气用量 定义：1kg液体燃料或1nm3气体燃料完全燃烧时 理论上需要的空气量 液体燃料： 每kg液体燃料燃烧所需的理论空气量为： L0 = 1/0.23(0.0267C + 0.08H + 0.01S - 0.01O) = 0.116C + 0.348H + 0.0435(S-O) kg空气/kg燃料 4.2.1 理论空气用量 气体燃料： nm3air/nm3Fuel V0 = V0i.yi 4.2.2 燃烧机理 烃类：键式反应脱氢、断链 烃类一般在200-300时开始氧化； T400时供氧不足，可能发生析碳反应(结焦) 析碳能力： 渣油重油重柴轻柴汽油液化气 天然气 燃烧过程：物理扩散预混式 化学反应外混式 实现完全燃烧，必须供给过剩的空气 4.2.3 过剩空气系数 定义：管式炉中实际入炉空气量与理论空气量之比 对的影响： 太小O2供应不足燃料燃烧不充分热效率 太大烟气量烟气带走的热量热损失 烟气中含氧量炉管表面氧化使用寿命 (每增加0.1，降低1.5%左右) 所以加热炉操作时应在确保燃料完全燃烧的前提下，尽量 降低过剩空气系数。 燃料性质：气体燃料：1.11.2 液体燃料：1.21.3，提高雾化 燃烧器的性能：自然引风式：1.21.4(国内) 大能量燃烧器1.11.15(国外) 新型平行气流燃烧器1.05 炉体密封性 加热炉的测控水平 4.2.3 过剩空气系数 影响过剩空气系数的主要因素 奥氏分析仪：将烟气中的水蒸气冷凝； 用KOH、C6H3O3(焦性食子酸)测定CO2、O2含量 计算公式： 4.2.3 过剩空气系数 过剩空气系数的测定： 4.3 全炉热效率、燃料用量 及火嘴个数的确定 4.3.1 热平衡确定全炉热效率 4.3.2 燃料用量B的确定 4.3.3 火嘴数量的确定 4.3.4 燃烧产物烟道气的流量的确定 4.3.1 热平衡确定全炉热效率 1kg燃料： 说明：各项热能的确定： 热负荷Q：a.若有过热蒸汽管：Q包括过热蒸汽吸收的热量； b.反应炉：Q=油品吸热反应热； c.纯加热炉： q1/Ql：a.自然通风系统：忽略； b.空气已被预热： q2/Ql： q2/Ql=f(，Tg)，P364：Fig7-38； qL/Ql：立式炉、圆筒炉： qL/Ql=0.020.05 辐射室：0.010.03 对流室：0.010.02 4.3.2 燃料用量B的确定 4.3.3 火嘴数量的确定 说明：总额定喷油能力/实际喷油能力1.21.35； 圆筒炉：不采用2个火嘴，火嘴间距1m； 必须由燃料的性质选用合适的火嘴 B=Q/Ql NF=B/B额 说明：0.5-雾化蒸汽量，kgSteam/kgFuel； 若为机械雾化或用气体燃料，则不计。 4.3.4 燃烧产物-烟道气流量的确定 mg=(L+1+0.5)B = B(1.5+L0) 4.4 提高加热炉热效率的方法 4.4.1 加热炉热效率降低的原因 4.4.2 露点腐蚀 4.4.3 提高管式加热炉热效率的 途径 4.4.1 加热炉热效率降低的原因 炉墙散热； 烟气带热； 燃料燃烧不完全 4.4.2 露点腐蚀 有的燃料中含有微量的硫元素，在燃烧的 过程中，硫被氧化生成二氧化硫或三氧化硫。 如果管壁温度低于水蒸汽的露点温度，水蒸汽 就会凝结在炉管上和三氧化硫就结合生成硫酸 溶液，二氧化硫和水蒸汽生成亚硫酸溶液，二 者对铁具有很强的腐蚀能力，它们的存在加速 了炉管的腐蚀过程，大大缩短了设备的运转周 期，这种现象叫作露点腐蚀。 4.4.3 提高管式加热炉的热效率的途径 q1/Ql燃料、空气、水蒸汽的显热， q1/Ql ； q2/Ql烟气带走的热量， q2/Ql； qL/Ql炉墙散热损失， qL/Ql。 原油入炉温度越高，相应的烟气出口温度也 越高，炉子的热效率就要下降。因此，应该通过 综合的技术经济比较，选择一个适合的原料入炉 温度。通常，这个温度在 200250之间，即 烟气排出温度在400以下较为合理。 尽量降低油品的入炉温度 预热入炉空气，是目前提高加热炉热效率的 主要手段。 有些加热炉受到工艺条件的限制，排烟温度 超过了400，这时，可考虑在对流室和烟囱之 间装设空气预热器来回收烟气余热。当加热炉排 烟温度500时，可考虑装设废热锅炉，利用 烟气余热产生蒸汽以提高炉子热效率。 提高空气的入炉温度 降低烟气出炉温度及减少烟气流量。 降低烟气温度，必须注意烟气与油、气的传 热温差和露点腐蚀问题；减少烟道气流量，通常 只能通过降低才能达到（Wc=