2燃烧与热化学补煤.ppt

1 Homework 试求1kg如下成分燃料燃烧时理论所必需的空气量 Car 37 2 Har 2 6 Sar 0 6 Nar 0 4 Oar 12 Mar 40 Aar 7 2 还求过量空气系数为1 2时燃烧产物的容积 试求40kg煤和60m3发生炉煤气的燃料混合物的燃烧产物 煤的成分为Car 47 4 Har 3 2 Sar 2 5 Nar 1 3 Oar 9 7 Mar 11 0 Aar 24 9和煤气的成分为H2S 1 2 CO2 6 5 CO 25 H2 14 0 CH4 2 2 CmHn 0 3 O2 0 2 N2 50 5 试求燃料的收到基成分 若已给出燃料成分为Cdaf 85 Hdaf 6 Sdaf 4 Odaf 5 并已知收到基水分Mar 18 6 干燥基灰分Ad 30 还要求这种燃料的发热量 再求燃烧空气温度为300 C和过量空气系数为1 25时的理论燃烧温度 2 燃料与燃烧 补充 1 燃料的性质2 燃料的燃烧过程3 烟气体积计算4 燃烧过程中硫氧化物的形成5 颗粒污染物的形成6 其他污染物的形成 3 1 一条千古不变的真理 枪杆子里面出政权 在蒋介石背信弃义 背叛革命 毛泽东痛定思痛的在血的教训前得出的经验 2 最鼓舞人心的一句话 星星之火 可以燎原 在当时复杂艰苦的环境下 经过科学的分析 这句话对革命来说 无疑是一针兴奋剂 3 最豪迈 最傲气的一句话 切反动派都是纸老虎 不管是国民党的百万大军 还是美国的原子弹 或是后来的苏联百万大兵压境 又算得了什么呢 4 最谦虚的一句话 这只是万里长征的第一步 领导中国人民推翻三座大山 开创中华民族的新纪元 原来还只是万里长征的第一步 5 最震憾人心 最震憾世界的一句话 中国人民从此站起来了 不管在建国后所犯的错误或多或少 这个由带领无数仁人志士苦苦探索 追求 奋斗 实现的梦想 已足可奠定其在中国历史上的位置 6 最正气凛然的一句话 人不犯我 我不犯人 我们渴望和平 但我们从不害怕战争 我们不对任何无核国家威胁使用核武器 也不会首先使用核武器 能够并敢于说出这句话的世界上只有中国 7 最无奈又最具神秘性的一句话 天要下雨 娘要嫁人 由他去吧 8 最充满希望的一句话 你办事 我放心 9 最有志气的一句话 自己动手 丰衣足食 10 令贪官们最为警醒的一句话 为人民服务 面对大海 4 第一节燃料的性质 1 燃料的分类 5 2 燃料的化学组成 典型气体 液体和固体燃料的化学组成成分 6 2 燃料的化学组成 典型气体 液体和固体燃料的化学组成成分 续 7 3 燃料组成对燃烧的影响 碳 可燃元素 1kg纯碳完全燃烧时 放出32860kJ的热量 当不完全燃烧生成CO时 放出9268kJ的热量 纯碳起燃温度很高 燃烧缓慢 火焰也短 煤中的碳不是单质状态存在 而是与氢 氮 硫等组成有机化合物 煤形成的地质年代越长 其挥发性成分含量越少 而含碳量则相对增加 例如 无烟煤含碳量约90 98 一般煤的含碳量约50 95 氢 是燃料中发热量最高的元素 固体燃料中氢的含量为2 10 以碳氢化合物的形式存在 1kg氢完全燃烧时能放出120500kJ的热量 8 3 燃料组成对燃烧的影响 氧 氧在燃料中与碳和氢生成化合物 降低了燃料的发热量氮 燃料中含氮量很少 一般为0 5 1 5 硫 以三种形态存在 有机硫 硫化铁硫和硫酸盐硫 前两种能放出热量 称之为挥发硫 硫燃烧生成产物为SO2和SO3 其中SO2占95 以上 9 3 燃料组成对燃烧的影响 水分 水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少 煤中水分由表面水分 外部水分 和吸附水分 内部水分 组成 外部水分可以靠自然干燥方法除去 内部水分要放在干燥箱中加热到102 105 C 保持2h后才能除掉 灰分 是燃料中不可燃矿物质 为燃料中有害成分 10 4 煤的分类和组成 煤的基本分类褐煤最低品味的煤 形成年代最短 热值较低烟煤形成年代较褐煤长 碳含量75 90 成焦性较强 适宜工业一般应用无烟煤煤化时间最长 含碳量最高 高于93 成焦性差 发热量大 11 4 煤的分类和组成 煤的成分分析工业分析 proximateanalysis 测定煤中水分 挥发分 灰分和固定碳 估测硫含量和热值 是评价工业用煤的主要指标 元素分析 ultimateanalysis 用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳 氢 氮 硫和氧的含量 12 4 煤的分类和组成 煤的工业分析水分 一定重量13mm以下粒度的煤样 在干燥箱内318 323K温度下干燥8h 取出冷却 称重 外部水分将失去外部水分的煤样保持在375 380K下 约2h后 称重 内部水分挥发分 失去水分的试样密封在坩埚内 放在1200K的马弗炉中加热7min 放入干燥箱中冷却至常温再称重 13 4 煤的分类和组成 煤的工业分析 续 固定碳失去水分和挥发分后的剩余部分 焦炭 放在800 20 C的环境中灼烧到重量不再变化时 取出冷却 焦炭所失去的重量为固定碳灰分 从煤中扣除水分 灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳 14 4 煤的分类和组成 煤中灰分的组成 我国煤炭的平均灰分含量为25 灰分的存在降低了煤的热值 也增加了烟尘污染和出渣量 15 4 煤的分类和组成 煤的元素分析碳和氢 通过燃烧后分析尾气中CO2和H2O的生成量测定氮 在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨 碱液吸收 滴定硫 与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应 SSO42 滴定 16 4 煤的分类和组成 煤中硫的形态 17 4 煤的分类和组成 煤的成分的表示方法要确切说明煤的特性 必须同时指明百分比的基准 常用的基准有以下四种 收到基 又称应用基 锅炉炉前使用的燃料 包括全部灰分和水分空气干燥基 又称分析基 以去掉外部水分的燃料作为100 的成分 即在实验室内进行燃料分析时的试样成分 18 4 煤的分类和组成 干燥基 以去掉全部水分的燃料作为100 的成分 干燥基更能反映出灰分的多少干燥无灰基 又称可燃基 以去掉水分和灰分的燃料作为100 的成分 19 4 煤的分类和组成 煤的成分的表示方法及其组成的相互关系 20 4 煤的分类和组成 我国部分煤种的分析结果 21 4 煤的分类和组成 我国部分煤种的分析结果 续 22 5 其他燃料 石油液体燃料的主要来源链烷烃 环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物主要含碳和氢 还有少量硫 氮和氧氢含量增加时 比重减少 发热量增加天然气典型的气体燃料一般组成为甲烷85 乙烷10 丙烷3 23 5 其他燃料 非常规燃料城市固体废弃物商业和工业固体废弃物农产物和农村废物水生植物和水生废物污泥处理厂废物可燃性工业和采矿废物天然存在的含碳和含碳氢的资源合成燃料非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题 24 6 燃料组成的表示方法 CxHySzOwNv Sample C 77 2 H 5 2 N 1 2 S 2 6 O 5 9 andash 7 9 byweight Determinethenormalizedmolarcomposition ElementWt mol 100gmol mol 碳 C77 2 12 6 43 6 43 1 00H5 20 1 5 20 6 43 0 808N1 20 14 0 0857 6 43 0 013S2 60 32 0 0812 6 43 0 013O5 90 16 0 369 6 43 0 057ash7 9 6 43 1 23g molCThenormalizedmolarcomposition CH0 808N0 013S0 013O0 057 25 燃烧过程计算内容 燃料发热值燃烧用理论和实际空气量热效率燃料用量烟气流量及组成 燃料与燃烧过程的计算 26 气体燃料的发热值1标准立方米燃料完全燃烧时所放出的热量 单位kJ Nm3 高发热值 低发热值 发热值计算燃料油发热值1公斤燃料完全燃烧时所放出的热量 单位kJ kg 1 根据燃料油元素组成 质量百分数 计算 高发热值 低发热值 2 根据燃料油的相对密度计算 3 由燃料油相对密度指数及含氢量计算 2 6 2 11 式 27 第二节燃料燃烧过程 1 影响燃烧过程的主要因素燃烧过程及燃烧产物完全燃烧 CO2 H2O不完全燃烧 CO2 H2O CO 黑烟及其他部分氧化产物如果燃料中含有S和N 则会生成SO2和NO空气中的部分N可能被氧化成NO 热力型NOx 28 1 影响燃烧过程的主要因素 燃料完全燃烧的条件 3T 空气条件 提供充足的空气 但是空气量过大 会降低炉温 增加热损失温度条件 Temperature 达到燃料的着火温度时间条件 Time 燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间燃料与空气的混合条件 Turbulence 燃料与氧充分混合 29 1 影响燃烧过程的主要因素 典型燃料的着火温度 30 1 影响燃烧过程的主要因素 典型锅炉热损失与过剩空气量的关系 31 2 燃料燃烧的理论空气量 建立燃烧方程式的假定 空气组成20 9 O2和79 1 N2 两者体积比为 N2 O2 3 78燃料中固定氧可用于燃烧燃料中硫主要被氧化为SO2不考虑NOX的生成燃料中的N在燃烧时转化为N2燃料的化学式为CxHySzOw 32 2 燃料燃烧的理论空气量 燃烧方程式 燃料重量 12x 1 008y 32z 16w理论空气量 煤4 7m3 kg 液体燃料10 11m3 kg 33 2 2理论空气量与过剩空气系数 按化学反应的需氧量而供给的空气量 液体燃料完全燃烧时所需的理论空气量C O2 CO燃烧1kg碳需用氧 2 67kgH2 O2 H2O燃烧1kg氢需用氧 8kgS O2 SO2燃烧1kg硫需用氧 1kg燃烧1kg燃料由空气供给的理论用氧量为 燃烧1kg液体燃料需要的理论空气量为 气体燃料所需的理论空气用量 理论空气量 34 3 6 6 0褐煤一般煤的理论空气量7 5 8 5无烟煤9 10烟煤液体燃料 燃料油 的煤炉 4 5 5 5煤气液化气 2 97高炉 0 7干 8 84 9 01天然气湿 11 4 12 1 35 2 燃料燃烧的理论空气量 空气过剩系数实际空气量与理论空气量之比 以 表示 通常 1部分炉型的空气过剩系数 36 过剩空气系数实际入炉空气量与理论空气量之比表达式过剩空气系数太大 入炉空气量多 相对降低了炉膛温度和烟气的黑度 影响传热效果 在加热炉的排烟温度一定时 过剩空气系数大则排烟量大 使烟气从烟囱带走的热量多 增加了热损失 全炉热效率降低 过多的空气还会使烟气中含氧量高 加剧炉管表面的氧化腐蚀 缩短管子的寿命 减小过剩空气系数虽然有许多好处 但一个重要的前提是 必须保证燃料完全燃烧 大小的影响过剩空气系数 37 影响过剩空气系数的因素燃料性质燃烧器的性能炉体密封性能加热炉的测控水平烟囱挡板过剩空气系数的确定自然通风式燃烧器烧油 1 30烧气 1 25预混式气体燃烧器 1 20强制通风式燃烧器烧油 1 15 1 20烧气 1 10 1 15由烟道气组成分析结果计算燃料完全燃烧时 燃料不完全燃烧时 38 烟气体积及污染物排放量计算 1 烟气体积计算理论烟气体积CO2 SO2 N2和H2O干烟气 标准干烟气 湿烟气烟气体积和密度的校正转化为标态下 273K 1atm 的体积和密度注意 美 日和全球监测系统网的标态为298K 1atm 39 1 烟气体积计算 过剩空气校正实际空气量 1 O2 3 78N2 完全燃烧 与理论空气量相比多 O2 3 78N2 此时烟气中 O2的量为O2P O2 N2的量为N2P 3 78 1 N2空气中O2 20 9 79 1 N2 0 264N2 即进入燃烧系统的空气总氧量为0 264N2P 40 1 烟气体积计算 过剩空气校正理论需氧量 0 264N2P O2P 空气过剩系数 1 O2P 0 264N2P O2P 假如燃烧过程中产生CO 过剩氧量必须加以校正 O2P 0 5COP 1 O2P 0 5COP 0 264N2P O2P 0 5COP 以上组分的量均可