第七章 燃料、燃烧计算及锅炉热平衡.ppt

第七章燃料 燃烧计算及锅炉热平衡 logo 7 1燃料的组成 燃料的种类 物态 logo 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15 85 氢 h 可燃成分 发热量是碳的3 6倍 约占2 6 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 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85 88 氢 h 可燃成分 发热量是碳的3 6倍 约占10 13 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 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 logo 7 2燃料的特性 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 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 s e 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 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5 10s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 标准状态下密度 kg nm3 平均分子量 平均容积比热cv kj m3 发热量q kj nm3 i logo 7 3燃料成分分析基及煤的发热量 基 的表示方法 1 收到基 asreceivedbasis 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 airdriedbasis 去掉外在水分的燃料作基数 cad had oad nad sad aad mad 100 3 干燥基 drybasis 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 dryash freebasis 去掉水分和灰分的燃料作基数 cdaf hdaf odaf ndaf sdaf 100 logo 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 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 225hdaf logo 基 的换算 收到基水分与空气干燥基水分之间的换算 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 1 logo 各种 基 低位发热量间的换算 同一种煤水分从mar1变到mar2 收到基低位发热量之间的换算 燃料水分 灰分同时改变时 收到基低位发热量之间的换算 各种 基 低位发热量换算公式见表7 2 logo 7 4燃料燃烧计算 空气量和烟气量的计算 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 1 燃烧所需空气量 logo 过量空气系数 炉内空气过量系数a 炉膛出口处的系数 一般在1 3 1 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 ar 10467kj nm3 qnet v ar 14654kj nm3 对于液体燃料 qnet v ar 12560kj kg logo 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 三原子气体 3 水蒸气 1 二氧化碳气体 2 二氧化硫气体 由4部分组成 1 h燃烧生成 2 燃料中含水分形成 3 空气带入 1 293va0dv 10 3 1 293 10 1 24 10 3va0 0 016va0 4 重油雾化带入水蒸气1 24mat logo 4 氮气 由两部分组成 1 空气带入 0 79va0 2 燃料中所含 其中理论干烟气体积 理论烟气量经验公式 对于无烟煤 贫煤及烟煤 对于劣质煤 qnet v ar 12560kj kg 对于液体燃料 对于气体燃料 qnet v ar 10467kj nm3 qnet v ar 14654kj nm3 理论烟气量 logo 实际烟气量 过量空气的体积 空气中21 为氧 79 为氮 过量空气带入h2o为0 0161 a 1 vao 其中实际干烟气体积 实际烟气量 logo 空气和烟气焓的计算 理论空气量的焓 式中空气的比焓 见 建筑冷热源 附录7 1 烟气的焓 其中理论烟气量的焓 式中各成分的比焓 见 建筑冷热源 附录7 1 飞灰的焓 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 logo 7 5锅炉热平衡 热效率定义 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 锅炉能流图 热平衡方程 logo 1 送入锅炉的热量qf 固体 液体燃料 气体燃料 其中燃料显热hf一般不予计算 无外热源加热空气时 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 饱和蒸汽锅炉 热水锅炉 logo 3 锅炉排烟热损失q2 4 气体未完全燃烧损失q3 5 固体未完全燃烧损失q4 包