浅析燃高炉煤气锅炉热值与燃气量的关系教学文案

浅析燃高炉煤气锅炉热值与燃气量的关系精品文档浅析燃高炉煤气锅炉热值与燃气量的关系秦小东 朱宇翔（上海威钢能源公司，上海 200431）摘要：在全燃高炉煤气高温高压锅炉中，燃料的发热量变化较大时，锅炉的许多运行参数将发生很大变化，而其中确定燃气量与热值的关系是至关重要的。本文从锅炉热力计算书及最基本的热平衡方程出发，建立较为简单可行的数学模型，可供有关人员借鉴。关键词：传热系数；煤气量；烟气量AnalysisofRelationsbetweenHeatValueandAmountofGasinFiringBFGBoilerABSTRACT：WhenhightemperatureandpressureboilerofpurefiringBFG,theoperationdatacorrespondtotheheatvalueofgas.Itisveryimportantrelationsbetweenheatvalueandamountofgas.Accordingtohotbalanceequationandheatingpowercalculationbookofboiler,buildasimplemathematicmodel.Keyword:heatingtransferfactor;amountofgas;amountoffluegas前言高炉煤气作为冶金行业副产品被再次利用作为蒸汽锅炉的动力燃料极具意义,既可减少污染又可以节约能源,减少锅炉对动力用煤的需求[1]。随着冶金行业的高炉大型化，高炉煤气的产量成倍增加。纯燃高炉煤气的锅炉已由原来的中低压锅炉向高压锅炉迈进，并有向大型化发展的趋势。而同时由于高炉运行水平的改善，致使高炉煤气热值有下降的趋势。以上海威钢能源有限公司全燃高炉煤气锅炉为例，锅炉实际运行时，高炉煤气的热值只有 2900kJ/Nm3，偏离收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档设计值3268kJ/Nm3有11%多。这样一来，给锅炉带来了较大影响，而为了更好定量分析锅炉的实际工况，确定高炉煤气热值与燃气量的关系对此十分重要。威钢锅炉的运行参数威钢锅炉型号为:NG-220/9.8-Q1 型，由杭州锅炉厂设计制造。具体运行参数见表1。表1运行参数名称 单位 设计值额定蒸发量 T/H 220过热蒸汽出口压力Mpa9.81过热蒸汽出口温度 ℃ 540锅筒工作压力 Mpa 11.28给水温度 ℃ 200排烟温度 ℃ 149锅炉效率 % 88.3低位发热量KJ/Nm33266高炉煤气是一种混合气体，主要成分有 N2、CO、CO2、H2。其主要可燃成分为CO,与其它动力燃料相比它是一种低热值燃料。不同热值的高炉煤气的组分比见表2。表2不同热值高炉煤气的成分热值COCO2H2N2kJ/Nm3%%%%3268.23.222.43.151.331992322.92.751.4310322.523.42.451.7收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档3006 21.9 23.9 2.2 522898 21.3 24.2 1.9 52.6高炉煤气燃烧生成的烟气量3.1理论烟气量（α=1）[4]当只供给理论空气量且燃气完全燃烧后生成的烟气量为理论烟气量。理论烟气的组分是 CO2、SO2、N2、和H2O。含有1Nm3高炉煤气完全燃烧后产生的烟气量，按以下方法计算：⑴三原子气体体积VRO2=VCO2+VSO2=0.01（CO2+CO+∑mCMHn+H2S）；其中VRO2，三原子气体体积；VCO2、VSO2，CO2、SO2的体积。通过计算，得VRO2=0.456Nm3/Nm3高炉煤气⑵水蒸气体积VH2O0=0.01[H2+H2S+∑n/2CMHn+120(dg+V0da)]其中VH2O0，理论烟气中水蒸气体积； da，空气含湿量。通过计算，得VH2O0=0.031Nm3/Nm3高炉煤气⑶氮气体积VN20=0.79V0+0.01N2VN20，理论烟气中氮气的体积。通过计算，得 VN20=1.008⑷理论烟气总体积Vf0=VRO2+VH2O0+VN20Vf0=1.495Nm3/Nm3高炉煤气3.2实际烟气量（α＞1）当存在过剩空气时，烟气除有 CO2、SO2、N2、和H2O之外，还有过剩空气存在；当出现不完全燃烧时，烟气中还将出现 H2、CO等组分。收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档Vf=Vf0+（α-1）V0=1.495+（0.05～0.1）*0.626具体计算如下表1：表1：不同热值高炉煤气的实际烟气量(α=1.1)热值V0VRO2000VfVH2OVN2VfkJ/Nm3333333333333Nm/NmNm/NmNm/NmNm/NmNm/NmNm/Nm32680.6260.4560.0391.0081.5021.56531990.6120.4590.0340.9971.4911.55231030.5930.4590.0310.9851.4751.53530060.5740.4580.0290.9731.461.51828980.5520.4550.0260.9621.4431.498省煤器传热系数与烟气量的关系对于省煤器来说，管壁对蒸汽和水的放热系数α 2对换热系数 KS的影响很小，故在此将其忽略，即省煤器换热系数 KS只取决与烟气侧。在锅炉热力计算书中取得以下六个工况的数据 [2]。烟气量Vm3/H）传热系数KW/℃m2）

表3六工况的烟气量与传热系数工况工况工况工况工况220T/H工况110T/H110T/H165T/H190T/H220T/H（40％重油）（20％重油）153158 231303 255742 314775 216934 13150748.6 58.1 61.8 68.4 56.5 35.4根据上表用回归分析曲线拟合方法来建立关系。选用曲线方程为：K=CV/（D+V）23）。其中：C、D，为常数；K，传热系数（W/℃m）；V，烟气量（m/h收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档用上图曲线来拟合，求出 C=147；D=354017。得出省煤器的传热系数与烟气量之间的关系式KS=147V/（354017+V）炉膛吸热量QL炉膛受热面主要接受火焰的辐射热，其传热量可根据热平衡方程式来表示[5][6]Q= Vg（QL-I”）3其中： ，保热系数；Vg，高炉煤气的用量（m/h）；QL，炉膛有效放热量；I”，炉膛出口烟气焓；4.1保热系数 的计算[6]=1-q5/(q5+η)其中：q5,锅炉的散热损失（查表）；η,锅炉效率。4.2炉膛有效放热量 QL的计算收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档炉膛有效放热量是每立方高炉煤气计算的锅炉输入热量与烟气再循环的热量之和，而本锅炉没有使用烟气再循环，故炉膛有效放热量 QL是锅炉输入热量Qr。Qr=Ql+Ir其中：Ql,高炉煤气的热值；Ir,高炉煤气物理显热；4.3炉膛出口烟气焓及有效放热量的计算表表4不同热值、额定工况下，炉膛出口烟气焓及有效放热量热值kJ/Nm3QLkJ/Nm3I”3（QL-I”）kJ/Nm3kJ/Nm32683525.62377.61148.131993457.12362.21094.931033361.52339.11022.430063264.92315.9949.128983157.22287.8869.4建立给水加热及蒸发总吸热数学模型：6.1 省煤器的数据表5省煤器的数据上省煤器下省煤器合计换热面积（m2）886.520482934.5传热系数（W/℃m2）73.666.268.4传热温压（℃）261190213吸热量（KW）17029.325759.7427896.2数学模型条件：在额定工况下，锅炉的炉膛出口烟温看作常数；收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档忽略省煤器的传热温压的变化；取0.994L-I”）+KSFt=Di=C×Vg×（Q8其中C为常数，经计算为3.88×10（KJ）。建立如下计算表。表6不同热值、额定工况下，计算与实际煤气量热值kJ/计算煤气量Nm3（QL-I”）VfVg实际煤气量kJ/Nm3Nm3/hNm3/hNm3/h32681148.11.565202942.420209032001094.91.552210618.221050031031022.41.535222121.62220003006949.11.518235230.22380002898869.41.498251611.1254000实际煤气量是在运行中，收集的数据，与模型计算存在一定的误差，主要由于在建立数学模型时，忽略了省煤器的传热温压的变化及将锅炉的炉膛出口烟温看作常数。结论通过上述数学模型的计算，可得出在额定工况下，热值与煤气量的关系，并与实际运行中数据相符。在热值大大偏离设计值时，可以为受热面校核计算时提供可靠的实际燃料量。同时根据烟气量 V=Vg*Vf；可以确定热值与烟气量的关系，为对流受热面热力计算提供可靠的烟气量。如下图 2收集于网络，如有侵权请联系管理员删除精品文档参考文献：庄正宁，曹子栋，唐桂华，沈月芬.50MW高压锅炉全燃高炉煤气的研究热能动力工程.2001.5.杭州锅炉厂.热力计算汇总表.98397JS1黄毅新，赵剑云.220T/H高温、高压、纯燃高炉煤气锅炉设计.动力工程.1996.10同济大学重庆建筑大学等编.燃气燃烧与应用[M]北京：中国建筑工业出版社.2000.容銮恩，袁镇福，刘志敏，田子平.