锅炉原理燃料燃烧计算

第三章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡,燃料的燃烧计算烟气分析空气和烟气的焓锅炉机组的热平衡习题,理论工况燃料在没有过剩空气的情况下完全燃烧燃烧产物（烟气）组成成分CO2、SO2、N2和H2O理论烟气量,设计工况实际送入的空气量大于理论空气量，以保证燃料完全燃烧燃烧产物（烟气）组成成分CO2、SO2、N2、H2O和剩余O2实际烟气量Vy,燃料的燃烧计算,燃料的燃烧工况,实际工况实际送入的空气量大于理论空气量，但为不完全燃烧燃烧产物（烟气）组成成分CO2、SO2、N2、H2O、剩余O2和未完全燃烧气体CO实际烟气量Vy,燃料的燃烧计算,燃料的燃烧工况,燃烧计算的物理模型以1kg燃料为计算基础所有气体均视为理想气体（22.4Nm3/kmol）假定完全燃烧略去空气中的稀有成分，认为空气只由N2和O2组成，且二者容积比为79：21,燃料的燃烧计算,燃烧过程的化学反应,三种可燃元素（C、H、S）完全燃烧反应方程式C+O2CO22H2+O22H2OS+O2SO2,燃料的燃烧计算,煤中可燃元素的燃烧反应是燃烧计算的基础，1kg收到基燃料包括Kg的碳、kg的氢、kg的硫,燃烧过程的化学反应,三种可燃元素（C、H、S）完全燃烧反应方程式12kgC+22.4Nm3O222.4Nm3CO241.008kgH2+22.4Nm3O2222.4Nm3H2O32kgS+22.4Nm3O222.4Nm3SO2,1kgC+1.866Nm3O21.866Nm3CO21kgH+5.56Nm3O211.1Nm3H2O1kgS+0.7Nm3O20.7Nm3SO2,燃料的燃烧计算,理论空气量V01kg燃料完全燃烧时所需要的最少空气量(无剩余氧)。,实际空气量Vk式中、分别为烟气侧和空气侧的过量空气系数,燃料的燃烧计算,燃烧所需要的空气量,燃料的燃烧计算,过量空气系数与漏风系数,为炉膛出口处过量空气系数，表征炉内燃烧状况的重要物理量，在推荐值范围内选取。,燃料的燃烧计算,过量空气系数与漏风系数,理论烟气量=1、完全燃烧：O2=0；CO=0,燃料的燃烧计算,燃烧产生的烟气量,1kgC+1.866Nm3O21.866Nm3CO21kgH+5.55Nm3O211.1Nm3H2O1kgS+0.7Nm3O20.7Nm3SO2,理论空气带入的水蒸气:=1.241.2930.01V0=0.0161V0,实际烟气量1、完全燃烧：O20；CO=0,燃料的燃烧计算,燃烧产生的烟气量,实际烟气量1、不完全燃烧：O20；CO0,燃料的燃烧计算,燃烧产生的烟气量,1kgC+1.866Nm3O21.866Nm3CO21kgC+0.933Nm3O21.866Nm3CO,燃料的燃烧计算,不完全燃烧时烟气中氧的体积,三原子气体、水蒸气的容积份额与分压力1)容积份额2)分压力,飞灰浓度：每千克烟气中的飞灰质量。烟气携带出炉膛的飞灰占总灰分的质量份额。,烟气的质量:my=1-Aar/100+(1+dk)V0=1-Aar/100+(1+0.01)1.293V0=1-Aar/100+1.306V0燃料灰渣炉膛空气,燃料的燃烧计算,影响锅炉辐射换热的几个参数,烟气分析是以1kg燃料燃烧生成的干烟气容积为基础，采用奥氏烟气分析仪进行的。烟气分析可得到在干烟气Vgy中所占的容积百分比,烟气分析,烟气分析成分,工作原理:利用不同的吸收剂吸收不同的气体成分1瓶：氢氧化钾溶液KOHRO22瓶：焦性没食子酸溶液C6H3(OH)3O2、RO23瓶：氯化亚铜氨溶液Cu(NH3)2ClCO、O2分析步骤:依次吸收为什么分析成分是干烟气成分？在实验压力下水蒸气处于饱和状态,成比例的被吸收,烟气分析,奥氏烟气分析仪,奥氏烟气分析仪示意图1，2，3吸收瓶；4疏形瓶；5，6，7旋塞；8过滤器；9三通旋塞；10量管；11平衡瓶（水准瓶）；12水套管；13，14，15缓冲瓶；16抽气,烟气容积,干烟气容积,烟气分析,干烟气容积的计算,不完全燃烧方程式,式中为燃料特性系数，其物理意义：燃料中的自由氢(H-0.125Oar)与C的比值。,烟气分析,燃烧方程式,推导过程,=1、且完全燃烧：CO=0，O2=0,完全燃烧方程式：l、且完全燃烧：CO=0,烟气分析,燃烧方程式,过量空气系数完全燃烧且不计,烟气分析,运行中过量空气系数的确定,过量空气系数不完全燃烧,推导过程,推导过程,燃料的燃烧计算,不完全燃烧时的过量空气系数,燃料的燃烧计算,不完全燃烧时的过量空气系数,燃料的燃烧计算,完全燃烧时的过量空气系数,燃料的燃烧计算,完全燃烧时的过量空气系数,燃料的燃烧计算,燃烧方程式的推导,燃料的燃烧计算,燃烧方程式的推导,空气和烟气的焓定压条件下，1kg燃料燃烧所需的空气或生成的烟气在从0（）加热到（）时所需要的热量，单位为kJ/kg。,空气和烟气的焓,空气的焓值,理论空气焓,实际空气焓,空气和烟气的焓,烟气的焓值,理论烟气焓,实际烟气焓,飞灰焓,烟气的焓值取决于燃料种类、过量空气系数及烟气温度,由（、）查焓温表可很快确定烟气温度；由（、）查表可很快确定烟气焓,焓温表对给定的燃料和各受热面前、后的过量空气系数，计算出该受热面对应烟气温度范围内的烟气焓，制成的烟气焓温表。,空气和烟气的焓,焓温表,锅炉热平衡,锅炉热平衡方程式,对于燃煤锅炉，若燃料和空气没有利用外界热量进行预热，且燃煤水分满足则,锅炉热平衡,锅炉输入热量Qr,燃煤锅炉主要热损之一，一般仅次于排烟损失。,Vdaf小；（Mar、Aar）大，q4大；R90大，q4大；过大或过小，q4大煤粉在炉膛停留时间过小，q4大,锅炉热平衡,固体未完全燃烧热损失q4,设计时：q4根据煤种不同按推荐数据选取。,运行试验时灰平衡：锅炉燃料中的总灰量等于排出锅炉各种灰渣的总和。煤粉炉灰平衡方程为：,锅炉热平衡,固体未完全燃烧热损失q4,锅炉热平衡,气体未完全燃烧热损失q3,设计时q3根据燃料种类和燃烧方式选取：煤粉炉q3=0,最佳过量空气系数使q2+q3+q4之和最小的过量空气系数。,式中-排烟焓,取决于与，kJ/kg-进入锅炉的冷空气焓,kJ/kg，冷空气温度按tlk=30计算。-排烟处过量空气系数,锅炉热平衡,排烟热损失q2,锅炉热损失中最大的一项，大中型锅炉正常运行时的q2约为48%。影响因素主要是排烟温度和排烟容积。,锅炉热平衡,排烟热损失q2,燃料性质（水分）受热面的积灰、结渣或结垢,影响因素排烟温度由q2、受热面低温腐蚀及金属耗量综合确定，电站锅炉约在110160之间。,取决于及烟道漏风，后者同时影响,额定容量下锅炉的散热损失,额定负荷下的散热损失是外部冷却损失，可根据锅炉尾部受热面的布置查图确定,q5与锅炉运行负荷近似成反比变化,锅炉热平衡,散热损失q5,对固态排渣煤粉炉，当燃煤的折算灰分小于10%时，可忽略该项损失。,1kg渣在温度为时的焓，可查表3-1，kJ/kg。对固态排渣炉，灰渣温度取600。,锅炉热平衡,灰渣物理热损失q6,锅炉有效利用热Q1,式中Q工质总吸热量，kJ/sB燃料消耗量，kg/s,空气在空气预热器中吸收的热量又返回炉膛，属锅炉内部热量循环，锅炉热平衡中不予考虑。,锅炉热平衡,热效率正平衡反平衡,燃料消耗量,计算燃料消耗量,锅炉热平衡,热效率gl与燃料消耗量B,锅炉热平衡,锅炉机组的热平衡试验,目的确定锅炉机组热效率；确定锅炉机组各项热损失的大小；确定过量空气系数、排烟温度、过热蒸汽温度等参数与锅炉负荷的关系。方法（1）正平衡法；（2）反平衡法,锅炉热平衡,锅炉机组净效率,式中Qfy锅炉机组自身所需的热量，kJ/kg；P锅炉机组自身电耗，kW；b电厂发电标准煤耗，kg/(kwh)。,考虑了锅炉机组自身需用的热耗和电耗后的效率,7.某锅炉燃用无烟煤，计算得到完全燃烧所需理论空气量V0为5.81Nm3/kg，实测得到炉膛出口过剩氧量O2为4.846（%），如果炉膛的漏风系数为0.05，此时供给炉膛的实际空气量是多少？,作业,5.已知Vy=Vgy,试推导Vy=V0y1.0161(1)V0。6.如果碳是唯一可燃元素，燃料完全燃烧，测得