锅炉原理-第二章-燃料及燃烧计算

1、v第一节第一节 燃料的成分及其主要特性燃料的成分及其主要特性 v第二节第二节 燃料燃烧计算燃料燃烧计算 v第三节第三节 烟气分析方法烟气分析方法v第四节第四节 空气和烟气焓的计算空气和烟气焓的计算第二章燃料及燃烧计算第二章燃料及燃烧计算第一节燃料的成分及其主要特性第一节燃料的成分及其主要特性有关燃料的知识是贯穿有关燃料的知识是贯穿锅炉原理锅炉原理课程的一条主线！课程的一条主线！燃料包括核燃料燃料包括核燃料 和和 有机燃料。本课程研究的是有机燃料。有机燃料。本课程研究的是有机燃料。有机燃料主要包括：有机燃料主要包括：1、固体燃料煤、油页岩、木柴、植物秸秆等、固体燃料煤、油页岩、木柴、植物秸秆等2

2、、液体燃料柴油、重油、渣油、炼焦油、液体燃料柴油、重油、渣油、炼焦油3、气体燃料天然气、高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气、气体燃料天然气、高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气一、煤的成分及分析标准一、煤的成分及分析标准 常用的煤成分分析标准组成有元素分析组成和工业分析组成。常用的煤成分分析标准组成有元素分析组成和工业分析组成。（一）煤的元素分析组成成分及其性质（一）煤的元素分析组成成分及其性质 将煤中所有成分按照组成元素分成以下七类：将煤中所有成分按照组成元素分成以下七类： 碳碳(C)、氢、氢(H)、氧、氧(O)、氮、氮(N)、硫、硫(S)、灰（、灰（A) 、水（、水（M）1. 碳（碳（C） 含量含量

3、: 20%- 70%, 是煤中最主要的可燃成分。是煤中最主要的可燃成分。 完全燃烧所释放的能量完全燃烧所释放的能量: 32988kJ/kg2. 2. 氢（氢（H H） 含量含量: 2%- 6%: 2%- 6% 完全燃烧所释放的能量完全燃烧所释放的能量: 120370kJ/kg : 120370kJ/kg 3. 氧和氮（氧和氮（O , N） O 含量含量: 12%- 40%; N 含量含量: 0.5%-2.5% 。二者均为燃料的内杂质。二者均为燃料的内杂质。 燃烧后产生有害气体燃烧后产生有害气体 NOx4. 硫（硫（S ） 含量含量: 一般一般 1400ST 1400： 难熔灰分难熔灰分 ST

4、1200ST 1.7 1.7 ，STST、FT FT 高高 2.8 40% -90%, A = 6-25%, M = 1-5%, Q = 25000 32500 C 40% -90%, A = 6-25%, M = 1-5%, Q = 25000 32500 kJ/kgkJ/kg贫煤：贫煤：V Vdafdaf = 10-20%; = 10-20%; 烟煤：烟煤：V Vdafdaf = 20-40%; = 20-40%; 一般一般 C = 40% -60% -75%, A = 7-30% - 50%, M = 3-16%, Q = 20000 C = 40% -60% -75%, A = 7-3

5、0% - 50%, M = 3-16%, Q = 20000 30000 kJ/kg 30000 kJ/kg 劣质烟煤劣质烟煤 Q = 11000 20000 kJ/kgQ = 11000 20000 kJ/kg褐煤：褐煤：V Vdafdaf 40%; 40%; A = 15-50% A = 15-50%， Q = 10000 21000 kJ/kgQ = 10000 21000 kJ/kg(一一) 发电厂用煤的质量标准发电厂用煤的质量标准(二二) 各类煤质的燃烧特性各类煤质的燃烧特性1、无烟煤、无烟煤 含碳量高，含碳量高，V含量低且析出温度高，着火困难、不易燃尽。便含量低且析出温度高，着火困

6、难、不易燃尽。便于输运、不易自燃。于输运、不易自燃。2、烟煤、烟煤 含碳量较无烟煤低，含碳量较无烟煤低， V含量高，着火容易、燃烧快、易燃尽。含量高，着火容易、燃烧快、易燃尽。但大部分具有结焦性。但大部分具有结焦性。3、贫煤、贫煤 介于无烟煤和烟煤间。着火燃尽困难，不易结焦。介于无烟煤和烟煤间。着火燃尽困难，不易结焦。4、褐煤、褐煤 V含量高且析出温度低，着火燃烧容易；含碳量低，故发热含量高且析出温度低，着火燃烧容易；含碳量低，故发热量低。易自燃。量低。易自燃。q重油、渣油重油、渣油四、液体燃料和气体燃料四、液体燃料和气体燃料成份：成份：C 81% -87%, O = 11-14%, S,N

7、= 1-2%, H20 4%, A 81% -87%, O = 11-14%, S,N = 1-2%, H20 4%, A1%, Q = 37700 44000 kJ/kgQ = 37700 44000 kJ/kg粘度：粘度：恩氏粘度恩氏粘度 o oE E：某温度下：某温度下 200mL 200mL 油流出粘度计的时间与油流出粘度计的时间与2020时，时， 200mL 200mL 蒸馏水流出时间之比。蒸馏水流出时间之比。闪点和燃点闪点和燃点 凝固点凝固点硫分：高硫硫分：高硫2%2%、中硫、中硫0.5-2%0.5-2%、低硫、低硫 0.5% 0.5%灰分，一般灰分，一般0.3%0.3%q天然气、

8、人工煤气天然气、人工煤气气体燃料气体燃料天然气：气田气、油田气天然气：气田气、油田气人工煤气：液化石油气、焦炉煤气、高炉煤气、发生人工煤气：液化石油气、焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气炉煤气19第二节燃料燃烧计算第二节燃料燃烧计算l完全燃烧完全燃烧 生成物生成物COCO2 2l不完全燃烧不完全燃烧 生成物生成物COCO 理想气体理想气体 1kmol1kmol体积为体积为22.4 Nm22.4 Nm3 3 ( (标准状态标准状态) )20v（一）理论空气量（干空气）（一）理论空气量（干空气）一、燃烧所需一、燃烧所需空气量空气量及及过量空气系数过量空气系数1. C1. C1kg(Nm3)1kg(Nm

9、3)燃料完全燃烧，且无剩余氧气，所燃料完全燃烧，且无剩余氧气，所需空气量。需空气量。可燃元素有可燃元素有 C C、 H H、 S S。分别计算其需氧量。分别计算其需氧量0V22COOC23234 .224 .2212CONmONmkgC2323866. 1866. 11CONmONmkgC3100866. 1NmCar212. H2. H3. S3. SOHOH22222OHNmONmkgH232328 .444 .22032. 4OHNmONmkgH232321 .1156. 51310056. 5NmHar22SOOS23234 .224 .2232SONmONmkgS23237 . 07

10、 . 01SONmONmkgS224. 1kg4. 1kg燃料本身含燃料本身含O O理论氧气量理论氧气量kgOar10031007 . 0100324 .22NmOOarar1007 . 010056. 51007 . 0100866. 102ararararOOHSCV理论空气量理论空气量)1007 . 010056. 51007 . 0100866. 1 (21. 010ararararOHSCVararararOHSC0333. 0265. 0)375. 0(0889. 000293. 1Vm 23l（二）实际供给空气量及过量空气系数（二）实际供给空气量及过量空气系数 实际空气量要比理论

11、空气量多出一部分，多出的部分叫过量实际空气量要比理论空气量多出一部分，多出的部分叫过量空气。过量空气系数是实际空气量与理论值之比。空气。过量空气系数是实际空气量与理论值之比。 空气为何要过量？空气为何要过量？ 过量多少适宜？过量多少适宜？（三）锅炉漏风系数（三）锅炉漏风系数 漏入空气量与理论空气量比值漏入空气量与理论空气量比值orVVk00VVlkyky24v（一）理论烟气容积（一）理论烟气容积二、燃烧产生的烟气容积计算二、燃烧产生的烟气容积计算1. CO1. CO2 2COCO2 2, SO, SO2 2, N, N2 2, H, H2 2O O100866. 12arCOCV2. SO2.

12、 SO2 21007 . 02arSOSV3. N3. N2 21008 . 0100284 .2279. 0002ararNNNVV100375. 0866. 1222ararSOCOROSCVVV254. H4. H2 2O O(1) H(1) H2 2 燃烧生成燃烧生成100111. 01001 .11ararHH(2) (2) 燃料中燃料中H H2 2O OararMM0124. 0100184 .22(3) (3) 空气代入空气代入01000184 .22Vdk0016. 0V(4) (4) 燃油雾化带入燃油雾化带入whwhGG24. 1184 .22whararOHGVMHV24.

13、 1016. 00124. 0111. 0002wharararararyGVMHNVSCV24. 1016. 00124. 0111. 01008 . 079. 0100375. 0866. 1000干烟气干烟气湿烟气湿烟气0022NROgyVVV0002OHgyyVVV26（二）实际烟气容积（二）实际烟气容积由于由于 所以所以yV00) 1(79. 022VVVNN1000) 1(0161. 0) 1(VVVVyy222ONROgyVVVV0) 1(21. 02VVO00) 1(22VVVVNROgy00) 1(VVVgygyOHgyyVVV227不完全燃烧时：不完全燃烧时：OHNOSOC

14、OCOyVVVVVVV22222100866. 12arCOCV100866. 12arCOCOCVV完全燃烧完全燃烧不完全燃烧不完全燃烧对于气体燃料，公式对于气体燃料，公式2-472-47，4848，4949烟气量采用质量来计算烟气量采用质量来计算0293. 1)10001 (1001VdGAmwhary28第三节烟气分析方法第三节烟气分析方法（一）目的（一）目的炉膛空气供给量炉膛空气供给量一、烟气分析一、烟气分析lpy排烟热损失排烟热损失CO, HCO, H2 2, CH, CH4 4不完全燃烧热损失不完全燃烧热损失化学吸收法，电气测量法，红外吸收法，色谱分析法化学吸收法，电气测量法，红外

15、吸收法，色谱分析法29（二）奥氏烟气分析仪（二）奥氏烟气分析仪吸收吸收RO2RO2吸收吸收O2O2吸收吸收COCO30烟气中主要含有烟气中主要含有RO2, O2, CO, N2100222NCOORO100100100100222222gyNgyCOgyOgyROVVNVVCOVVOVVRO31（一）根据烟气分析结果计算烟气容积（一）根据烟气分析结果计算烟气容积二、运行时烟气容积和二、运行时烟气容积和CO含量计算含量计算100222gyCOSOCOVVVVCORO100375. 0866. 122ararCOSOCOSCVVVCOROSCVarargy2)375. 0(866. 10000)

16、1(0161. 024. 10161. 00124. 0111. 0) 1(0161. 022VGVMHVVVwhararOHOHwhararGVMH24. 10161. 00124. 0111. 00whararararyGVMHCOROSCV24. 10161. 00124. 0111. 0)375. 0(866. 10232若不完全燃烧产物只有若不完全燃烧产物只有COCO（二）烟气中（二）烟气中COCO含量的计算含量的计算100866. 15 . 0) 1(21. 0,02COarOCVVCOCOarVC100866. 1,COOVVV5 . 0) 1(21. 00200) 1(79.

17、022VVVNN)5 . 0(21. 079. 02220COONNVVVV)5 . 0(21. 079. 022220COONOCOROgyVVVVVVV33除以除以21)(605. 0222COROOCORO22SOOS)5 . 0(21. 079. 022220COONOCOROgyVVVVVVV100gyV)5 . 0(21. 079. 0/10022202COOVVOCOROgyNgyNVVOCORO10021. 0185. 021. 0210222100222gyCOSOCOVVVVCORO222022221. 0185. 021. 021SOCOCOVVVCORONOCORO)(

18、79. 021. 0(605. 0212222202COROVVVVOCOROSOCOCON34令令21)(605. 0222COROOCORO)(79. 021. 0(605. 0212222202COROVVVVOCOROSOCOCON1008 . 079. 0002arNNVV1007 . 02arSOSV100866. 12arCOCOCVV)(375. 038. 0126. 035. 2(605. 021222COROSCNOHOCOROarararararararararOHSCV0333. 0265. 0)375. 0(0889. 00arararararSCNOH375. 03

19、8. 0126. 035. 2不完全燃烧方程式不完全燃烧方程式35即即605. 0)1 (2122ROOCO若若1（三）完全燃烧方程式及（三）完全燃烧方程式及RO2最大值最大值21)(605. 0222COROOCORO21222ROORO22)1 (21ROO12122ORO121max2RO表表2-92-9361.1.过量空气系数计算过量空气系数计算kkkkVVVVVVV110（四）运行时过量空气系数和漏风系数的计算（四）运行时过量空气系数和漏风系数的计算79. 01008 . 02arNkNVV37另另225 . 0217911NCOO 完全燃烧完全燃烧)(1005 . 0792121222COOROCOO)(100792121222OROO12122ORO若若02221ORO22121O或或2max22121121ROROO不完全燃烧时不完全燃烧时38磁性氧量计，氧化镐氧量计磁性氧量计，氧化镐氧量计2.2.运行时过量空气系数和漏风系数的测定运行时过量空气系数和漏风系数的测定2max222121ROROO)211211(2122OO39第四节空气和烟气焓计算第四节空气和烟气焓计算（一）理论空气焓的计算（一）理论空气