燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡.ppt

NCEPU第三章 燃烧产物和热平衡v第一节节 燃烧过程的化学反应燃烧过程的化学反应v第二节第二节 燃烧所需要的空气量燃烧所需要的空气量v第三节第三节 燃烧产生的烟气量燃烧产生的烟气量v第五节第五节 燃烧反应方程式燃烧反应方程式v第六节第六节 运行中过量空气系数的确定运行中过量空气系数的确定v第八节第八节 锅炉机组的热平衡锅炉机组的热平衡动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU第一第一节 燃烧过程的化学反应碳的燃烧碳的燃烧氢的燃烧氢的燃烧硫的燃烧硫的燃烧动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU第二节 燃烧所需要的空气量一、锅炉燃烧计算的前提一、锅炉燃烧计算的前提1空气量与烟气量的计算均以1kg燃料的收到基为基础；2空气和烟气的所有组成成分（包括水蒸汽，分压很小），均可作理想气体，每摩尔气体在标准状态的容积是22.4Nm3；3.气体容积计算的单位均为Nm3/kg。动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU二、理论空气量v1kg(1kg(或或1m1m3 3)燃燃料料完完全全燃燃烧烧时时所所需需的的最最低低限限度度的的空空气量（空气重的氧无剩余）成为气量（空气重的氧无剩余）成为理论空气量。理论空气量。v组成组成碳燃烧消耗的氧气量碳燃烧消耗的氧气量 氢燃烧消耗的氧气量氢燃烧消耗的氧气量 硫燃烧消耗的氧气量硫燃烧消耗的氧气量燃料本身的氧量燃料本身的氧量动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU1kg1kg燃料完全燃烧所需的氧量燃料完全燃烧所需的氧量1kg燃料完全燃烧所需的理论空气量说明：说明：1.V0为不含水蒸气的干空气量为不含水蒸气的干空气量2.V0只取决于燃料特性只取决于燃料特性动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU三、实际空气量三、实际空气量v炉膛内的混合不可能绝对均匀，为保证完全燃烧，需多送一部分空气，v过量空气系数（烟气侧;空气侧）v炉膛出口过量空气系数v固态排渣煤粉锅炉动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU四、漏风系数和空气平衡v负压工作下的锅炉，存在炉外的空气漏入炉内的漏风v漏风系数：动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU要点要点v烟气侧：炉膛后直至排烟处，过量空气系数逐渐增大，烟气侧过量空气系数烟气侧过量空气系数，存在一个最佳的过量空气系数，通常用炉膛存在一个最佳的过量空气系数，通常用炉膛出口的过量空气系数表示出口的过量空气系数表示;v空气侧：由锅炉送风机开始，均为正压，空气侧过量空气系数空气侧过量空气系数;逐渐减小，向外的漏风逐渐减少逐渐减小，向外的漏风逐渐减少动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU第三节 燃烧产生的烟气量一、烟气的组成成分v当1kg煤完全燃烧时，烟气的组成成分为VyVy0VRO2V0N2V0H2O(-1)V0标米干空气的湿空气/公斤动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU烟气量的表示方法烟气量的表示方法动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU二、理论烟气量二、理论烟气量v计算理论烟气量中的各项气体的容积1、三原子气体烟气量2、理论氮气量3、理论水蒸汽量动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU1 1、三原子气体烟气量、三原子气体烟气量动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU2 2、理论氮气量、理论氮气量动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU3 3、理论水蒸汽量、理论水蒸汽量（1）由煤中的水分（2）煤中氢元素转换的水分（3）由理论空气量V0带入的水分，即相对于每kg燃煤带入的 水蒸汽容积 1.61dV0 Nm3/kg d 每公斤干空气的含湿量，0.01kg/kg;动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPUv理论烟气量动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU三、实际烟气量三、实际烟气量动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU四、三原子气体的容积份额四、三原子气体的容积份额v在辐射换热计算中，三原子气体RO2，H2O均参与辐射换热。v三原子气体的容积份额动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU五、烟气中的飞灰浓度五、烟气中的飞灰浓度v对辐射换热有较大的作用，即每kg烟气中飞灰的质量。vafh烟气携带出炉膛的飞灰占总灰量的份额（0.85-0.95）。v飞灰浓度动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU第六节 运行中过量空气系数的确定v广泛采用测定烟气中的测定烟气中的O O2 2，即可计算得到过量空气系数，即可计算得到过量空气系数动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU第八节第八节 锅炉的热平衡v送入锅炉的燃料拥有热量等于锅炉的有效输出热量加上各项热损失。v目的：确定锅炉有效利用热，各项热损失，锅炉热效率，燃料消耗量，运行水平，原因及改进措施，新产品的鉴定等。v方法：通过锅炉机组的热平衡试验。v现代电站锅炉的效率为90%左右，容量越大、效率越高。一、热平衡的定义动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU二、热平衡方程式二、热平衡方程式v相应于每公斤固体及液体燃料：kJ/kg 动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU热平衡的另一种表示式热平衡的另一种表示式v通常用送入热量的百分比来表示：动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU三、锅炉的热效率三、锅炉的热效率v正平衡表达式：v反平衡表达式：动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU四、送入锅炉的热量四、送入锅炉的热量动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU五、固体（机械）不完全燃烧损失五、固体（机械）不完全燃烧损失q4q4v 炉渣中未燃烧或未燃尽的碳粒引起的损失；v v 未燃尽碳粒随烟气排出炉外而引起的热损失；动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU机械不完全燃热损失计算机械不完全燃热损失计算v原则：灰渣及飞灰中的含碳量与碳的发热量的乘积的总和v定义：灰渣中含碳的重量百分比为：，灰渣量：飞灰中含碳的重量百分比为：，飞灰量：沉降灰中含碳的重量百分比为：，沉降灰量：动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPUv每小时所损失的可燃物重量v每小时损失的热量v折算到每公斤燃料所损失的热量：动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU灰平衡灰平衡v进入锅炉的总灰量等于排出锅炉的灰渣、飞灰中的灰分的总和v定义动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU讨论讨论v在锅炉运行中，可以取样测得，v 可以查表，或做灰平衡实验得到v锅炉的设计中，根据燃料的种类及燃烧方式直接选用：0.5-5%v大小取决于：燃料的种类（挥发份与灰分等），煤粉的细度，过量空气系数，炉膛的结构（决定了停留时间），锅炉的运行方式，炉膛的温度（负荷）等动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU对空气量和烟气量的影响对空气量和烟气量的影响v假定送入锅炉的燃煤量B中，有 的燃料根本没有燃烧，即没有产生烟气量，也不需要空气量；v实际上参加燃烧的不是实际送入的燃料量B，而是计算燃料量Bj；v热平衡计算用实际燃料量B，计算空气量和烟气量时用Bj；动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU六、可燃气体（化学）不完全燃烧损失六、可燃气体（化学）不完全燃烧损失v由于锅炉排烟中CO，H2，CH4等可燃气体的存在，所引起的热损失。v每公斤燃料所损失的热量为各可燃气体的容积与各自的容积发热量乘积的总和。动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPUv一般仅计入CO，其它忽略，发热量，3020，kcal/Nm3，12600 kJ/Nm3动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU讨论讨论v电站锅炉可燃气体很小；v对煤粉炉：=0；v气体或液体燃料炉：=0.5；v层燃炉：=0.51.0动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU七、排烟损失七、排烟损失v由于排出锅炉的烟气焓高于进入锅炉时的冷空气焓而造成的热损失。动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU影响排烟损失的主要因素：影响排烟损失的主要因素：1排烟温度：温度高，则损失大，提高10，损失增加约1%；温度低，则金属的消耗大，流动的阻力大，还可能造成受热面金属的低温腐蚀。2排烟的容积：主要决定于过量空气系数的选取：过量空气系数大，风机的消耗大，排烟损失增大；不完全燃烧损失小过量空气系数小，则可能不完全燃烧损失增大。动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU排烟温度与过量空气系数是一个经济技术综合考虑的参数排烟温度与过量空气系数是一个经济技术综合考虑的参数v存在一个最佳过量空气系数过量空气系数q，%qq3+q4q2最佳动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU八、散热损失八、散热损失v锅炉的外表面温度高于环境的温度而向外界通过大空间自然对流和辐射换热。v散热损失与锅炉的容量成反比v散热损失与锅炉的负荷成反比q5，%De动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU九、炉渣带出的物理热损失及冷却热损失九、炉渣带出的物理热损失及冷却热损失动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU 各项热损失均已经得到各项热损失均已经得到动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU十、锅炉的热效率和燃料消耗量的计算十、锅炉的热效率和燃料消耗量的计算动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU锅炉总的有效利用热，锅炉总的有效利用热，kcal/hkcal/h，kJ/hkJ/hv各焓值按相应的温度和压力查表动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学NCEPU锅炉热平衡计算是热力计算的前提锅炉热平衡计算是热力计算的前提v由锅炉效率确定燃料的消耗量；v排烟温度需要先假定，后校核；v迭代计算过程；动力工程系动力工程系动力工程系动力工程系华北电力大学华北电力大学华北电力大学华北电力大学