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 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催化干气 焦化干气 不凝气 烃类 等主要组成是甲烷 乙烷和少量的C3 C4 液体燃料大都是在生产过程中产生的重质油品常压重油 减压渣油以及原油在使用液体燃料时 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 元素组成 碳 C 氢 H 硫 S 氧 O 氮 N 水份 W 灰分 A 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 qhi yi kJ nm3Fuel Ql qli yi 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 6W 4 187 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 T 400 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 1 1 2液体燃料 1 2 1 3 提高雾化 燃烧器的性能 自然引风式 1 2 1 4 国内 大能量燃烧器 1 1 1 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 02 0 05 辐射室 0 01 0 03 对流室 0 01 0 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 2 1 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200 250 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