燃烧产物和热平衡.pptx

《燃烧产物和热平衡.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《燃烧产物和热平衡.pptx（82页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1燃烧产物和热平衡燃烧产物和热平衡一、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。第1页/共82页二、计算原则二、计算原则n n燃料完全燃烧n n所需理论空气量，由燃料中各个可燃元素在燃烧时所需空气量相加而得。第2页/共82页理论空气量（氧气量）理论空气量（氧气量）n n碳燃烧消耗的氧气量 n n氢燃烧消耗的氧气量 n n硫燃烧消耗的氧气量n n燃料本身的氧量第3页/共82页碳燃烧消耗的氧气

2、量碳燃烧消耗的氧气量第4页/共82页氢燃烧消耗的氧气量氢燃烧消耗的氧气量第5页/共82页硫燃烧消耗的氧气量硫燃烧消耗的氧气量第6页/共82页燃料本身的氧量燃料本身的氧量第7页/共82页1kg燃料完全燃烧所需的氧量燃料完全燃烧所需的氧量第8页/共82页实际空气量实际空气量n n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，n n定义过量空气系数。第9页/共82页漏风系数漏风系数负压工作下的锅炉，存负压工作下的锅炉，存在炉外的空气漏入炉内在炉外的空气漏入炉内的漏风的漏风第10页/共82页要点要点n n烟气侧：炉膛后直至排烟处，过量空气系数逐渐增大，n n烟气侧过量空气系数烟气侧过量

3、空气系数，n n存在一个最佳的过量空气系数，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通常用炉膛出口的过量空气系数表示数表示;n n空气侧：由锅炉送风机开始，均为正压，n n空气侧过量空气系数空气侧过量空气系数;n n逐渐减小，向外的漏风逐渐逐渐减小，向外的漏风逐渐减少减少第11页/共82页解释以上各式的意义解释以上各式的意义第12页/共82页Air Leakage解释以上各式的意义解释以上各式的意义第13页/共82页第三章燃烧产物和热平第三章燃烧产物和热平衡衡第一节第一节空气量计算空气量计算空气量计算空气量计算（作业）（作业）（作业）（作业）第二节第二节烟气量的计算烟气量的计算烟

4、气量的计算烟气量的计算（作业）（作业）（作业）（作业）第三节第三节完全燃烧方程式完全燃烧方程式完全燃烧方程式完全燃烧方程式第四节第四节根据烟气分析确定过量空气系数根据烟气分析确定过量空气系数根据烟气分析确定过量空气系数根据烟气分析确定过量空气系数第五节第五节空气与烟气焓的计算空气与烟气焓的计算空气与烟气焓的计算空气与烟气焓的计算（作业）（作业）（作业）（作业）第六节第六节锅炉的热平衡锅炉的热平衡锅炉的热平衡锅炉的热平衡（作业）（作业）（作业）（作业）第14页/共82页一、一、烟气的组成烟气的组成n n当1kg煤完全燃烧时，烟气的组成成分为（*W）VyVy0VRO2V0N2V0H2O(-1)V0

5、标米干空气的湿空气/公斤第15页/共82页烟气量的表示方法烟气量的表示方法第16页/共82页二、二、理论烟气量理论烟气量n n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、理论水蒸汽量第17页/共82页1、三原子气体烟气量、三原子气体烟气量第18页/共82页2、理论氮气量、理论氮气量第19页/共82页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 0.0161dV0 Nm3/kg第20页/共82页不考虑过量空气中水蒸不考虑过量空气中水蒸汽的容积汽的容积n n理论烟气量第21页

6、/共82页三、过量空气中的水蒸汽容积三、过量空气中的水蒸汽容积第22页/共82页四、四、实际烟气量实际烟气量第23页/共82页五、五、三原子气体的容积份额三原子气体的容积份额n n在辐射换热计算中，三原子气体RO2，H2O均参与辐射换热。n n三原子气体的容积份额第24页/共82页六、六、烟气中的飞灰浓度烟气中的飞灰浓度n n对辐射换热有较大的作用，即每kg烟气中飞灰的质量。n nafh烟气携带出炉膛的飞灰占总灰量的份额（0.850.95）。第25页/共82页第三章燃烧产物和热平第三章燃烧产物和热平衡衡第一节第一节空气量计算空气量计算空气量计算空气量计算第二节第二节烟气量的计算烟气量的计算烟气

7、量的计算烟气量的计算第三节第三节完全燃烧方程式完全燃烧方程式完全燃烧方程式完全燃烧方程式第四节第四节根据烟气分析确定过量空气系数根据烟气分析确定过量空气系数根据烟气分析确定过量空气系数根据烟气分析确定过量空气系数第五节第五节空气与烟气焓的计算空气与烟气焓的计算空气与烟气焓的计算空气与烟气焓的计算第六节第六节锅炉的热平衡锅炉的热平衡锅炉的热平衡锅炉的热平衡第26页/共82页原理原理n n在燃料与空气完全燃烧的条件下，燃烧烟气产物中的RO2和O2与燃料的元素分析成分之间必然存在一定的关系。n n完全燃烧方程反映其间内在关系。第27页/共82页一、一、推导过程推导过程n n由烟气分析的结果（均为干烟

8、气成分）由烟气分析的结果（均为干烟气成分）第28页/共82页二、完全燃烧方程表达二、完全燃烧方程表达式式n n燃料特性系数第29页/共82页讨论讨论n n烟气中三原子气体的最大百分比含量:由完全燃烧方程得：由完全燃烧方程得：当送入理论空气量，且完全燃烧时，第30页/共82页基本常识基本常识n n在燃煤的条件下，通常，RO2O2第31页/共82页三、三、不完全燃烧方程不完全燃烧方程n n在不完全燃烧的条件下，且认为仅存在CO，将满足如下方程，n n由不完全燃烧方程，可以干烟气中CO的含量第32页/共82页第三章燃烧产物和热平第三章燃烧产物和热平衡衡第一节第一节空气量计算空气量计算空气量计算空气量

9、计算第二节第二节烟气量的计算烟气量的计算烟气量的计算烟气量的计算第三节第三节完全燃烧方程式完全燃烧方程式完全燃烧方程式完全燃烧方程式第四节第四节根据烟气分析确定过量空气系数根据烟气分析确定过量空气系数根据烟气分析确定过量空气系数根据烟气分析确定过量空气系数第五节第五节空气与烟气焓的计算空气与烟气焓的计算空气与烟气焓的计算空气与烟气焓的计算第六节第六节锅炉的热平衡锅炉的热平衡锅炉的热平衡锅炉的热平衡第33页/共82页第四节第四节根据烟气分析确定过量空气系根据烟气分析确定过量空气系数数n n一、烟气分析的目的烟气分析的目的n n二、过量空气系数的推导过量空气系数的推导n n三、烟气分析的手段烟气分

10、析的手段第34页/共82页一、一、烟气分析的目的烟气分析的目的n n对于一台正在运行中的锅炉，如何知道实际送入锅炉的空气量？如何知道空气量是否合适？锅炉燃烧调整？n n答案：通过实时、在线监测锅炉过量空气系数。n n炉膛出口及烟道各处的过量空气系数？烟气分析测出某处的烟气成分，再由过量空气系数的计算式算出。第35页/共82页二、二、过量空气系数的推导过量空气系数的推导由锅炉过量空气系数的定义出发推导由锅炉过量空气系数的定义出发推导完全燃烧的情况下，完全燃烧的情况下，与烟气成分之间的关系：与烟气成分之间的关系：第36页/共82页锅炉空气系数的不同表达式锅炉空气系数的不同表达式（a a）完全燃烧；

11、（）完全燃烧；（b b）NNarar可被忽略可被忽略再略去第37页/共82页测定烟气中的测定烟气中的O2，即可计算得到，即可计算得到过量空气系数过量空气系数n n广泛采用第38页/共82页测定烟气中的测定烟气中的RO2，也可计算得，也可计算得到过量空气系数到过量空气系数n n用的较少第39页/共82页烟气成分随过量空气系烟气成分随过量空气系数的变化数的变化21CO2%，O2%O2CO2第40页/共82页三、三、烟气分析烟气分析n n烟气分析手段：吸收剂吸收燃烧吸收色谱分析化学方法导热性导磁性导电性光学性物理方法第41页/共82页烟气成分分析仪第42页/共82页煤质元素分析仪煤质元素分析仪第43

12、页/共82页n n各种分析设备均已经商业化。电厂均要求上烟气在线监测系统，EMS。n n在燃烧正常的情况下，煤粉炉炉膛出口烟气中的主要成分含量范围：RO2=1416%；O2=25%第44页/共82页第三章燃烧产物和热平第三章燃烧产物和热平衡衡第一节第一节空气量计算空气量计算空气量计算空气量计算第二节第二节烟气量的计算烟气量的计算烟气量的计算烟气量的计算第三节第三节完全燃烧方程式完全燃烧方程式完全燃烧方程式完全燃烧方程式第四节第四节根据烟气分析确定过量空气系数根据烟气分析确定过量空气系数根据烟气分析确定过量空气系数根据烟气分析确定过量空气系数第五节第五节空气与烟气焓的计算空气与烟气焓的计算空气与

13、烟气焓的计算空气与烟气焓的计算第六节第六节锅炉的热平衡锅炉的热平衡锅炉的热平衡锅炉的热平衡第45页/共82页第五节第五节空气与烟气焓的计算空气与烟气焓的计算第46页/共82页一、焓值的概念与计算一、焓值的概念与计算n n描述流动介质进行能量交换的关系时，焓是最有用和有效的；n n单位质量的物质所含的全部热能，仅与状态有关，而与途径无关；n n实际计算中需要知道燃烧产物（常压）的温度与焓值间的关系；n n水蒸汽则需要根据温度和压力来求得焓值；n n前人均已经制成表格、图线或程序。第47页/共82页二、二、空气、烟气焓值的定义空气、烟气焓值的定义n n相应于1公斤收到基燃料的空气（或烟气），由温度

14、0加热到所需要的热量，称为空气的焓或烟气的焓。n n单位：kJ/kg，kcal/kg第48页/共82页三、空气焓的计算三、空气焓的计算 每标准立方米干空气连同其相应的水蒸汽在温度时的焓，kJ/Nm3，可以查表得到。n n每公斤空气含有10克水。第49页/共82页四、四、烟气焓的计算烟气焓的计算n n1.烟气的组成VyVy0VRO2V0N2V0H2O(-1)V0标米干空气的湿空气/公斤第50页/共82页2烟气焓的组成烟气焓的组成n n热力学：混合气体的焓等于各组成气体焓的和，外加灰分的焓。IyIy0IRO2=VRO2I0N2=V0N2I0H2O=V0H2O(-1)I0=(-1)V0Ifh第51页

15、/共82页3理论烟气焓理论烟气焓 1m3的成分在温度时的焓值，查表。第52页/共82页4.飞灰热焓值飞灰热焓值Ifh第53页/共82页4烟焓表烟焓表n n通过燃烧产物的焓值的计算，列出焓值与温度对应的表格（编程计算），是锅炉热力计算的基础：即，第54页/共82页第六节第六节锅炉的热平衡锅炉的热平衡n n燃料的化学能转变为蒸汽的热能，一定存在有效利用热和损失的热量。第55页/共82页一、一、热平衡的定义热平衡的定义n n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。n n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。n n方

16、法：通过锅炉机组的热平衡试验。n n现代电站锅炉的效率为90%左右，容量越大、效率越高。第56页/共82页二、二、热平衡方程式热平衡方程式n n相应于每公斤固体及液体燃料：kJ/kg（美国ASME以每磅燃料的发热量，德国以单位时间内所用燃料的发热量，kJ/s）第57页/共82页第58页/共82页热平衡的另一种表示式热平衡的另一种表示式n n通常用送入热量的百分比来表示：第59页/共82页三、三、锅炉的热效率锅炉的热效率n n正平衡表达式：n n反平衡表达式：第60页/共82页本节以下内容的目的本节以下内容的目的计算各项热损失、锅炉热效率和锅炉燃煤量B第61页/共82页四、四、送入锅炉的热量送入

17、锅炉的热量第62页/共82页五、五、机械不完全燃烧损失机械不完全燃烧损失q4n n 灰渣中未燃烧或未燃尽的碳粒引起的损失；n n 未燃尽碳粒随烟气排出炉外而引起的热损失第63页/共82页机械不完全燃机械不完全燃热损失计算热损失计算n n原则：灰渣及飞灰中的含碳量与碳的发热量的乘积的总和n n定义：灰渣中含碳的重量百分比为：灰渣中含碳的重量百分比为：，灰渣量，灰渣量：飞灰中含碳的重量百分比为：飞灰中含碳的重量百分比为：，飞灰量，飞灰量：第64页/共82页CONT.n n每小时所损失的可燃物重量n n每小时损失的热量n n折算到每公斤燃料所损失的热量：第65页/共82页灰平衡灰平衡n n进入锅炉的

18、总灰量等于排出锅炉的灰渣、飞灰中的灰分的总和n n定义第66页/共82页CONCLUSION第67页/共82页讨论讨论n n在锅炉运行中，可以取样测得，n n 可以查表，或做灰平衡实验得到n n锅炉的设计中，根据燃料的种类及燃烧方式直接选用：0.55%n n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）等第68页/共82页对空气量和烟气量的影响对空气量和烟气量的影响n n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，n n实际上参加燃烧的不是实际送入的燃料量B，而是计算燃

19、料量Bjn n热平衡计算用实际燃料量B，计算空气量和烟气量时用Bj第69页/共82页六、六、化学不完全燃烧损失化学不完全燃烧损失n n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。n n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。第70页/共82页n n一般仅计入CO，其它忽略，发热量，3020，kcal/Nm3，12600 kJ/Nm3第71页/共82页讨论讨论n n电站锅炉可燃气体很小；n n对煤粉炉：=0；n n气体或液体燃料炉：=0.5；n n层燃炉：=0.51.0第72页/共82页七、七、排烟损失排烟损失n n由于排出锅炉的烟气焓高于进入

20、锅炉时的冷空气焓而造成的热损失。第73页/共82页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：温度高温度高，则损失大，提高，则损失大，提高10C10C，损失增加约，损失增加约1%1%；温温度度低低，则则金金属属的的消消耗耗大大，流流动动的的阻阻力力大大，还还可可能能造造成成受受热热面面金金属属的的低低温温腐腐蚀蚀。2排烟的容积：主要决定于过量空气系数的选取：主要决定于过量空气系数的选取：过量空气系数大过量空气系数大，风机的消耗大，排烟损失增大；不完全燃烧损失小，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过量空气系数小，则可能不完全燃烧损失增大，则可能不完全燃烧损

21、失增大。第74页/共82页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n n存在一个最佳过量空气系数过量空气系数过量空气系数过量空气系数q，%qq3+q4q2最佳第75页/共82页八、八、散热损失散热损失n n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。n n散热损失与锅炉的容量成反比n n散热损失与锅炉的负荷成反比q5，%De第76页/共82页九、九、炉渣带出的物理热炉渣带出的物理热损失及冷却热损失损失及冷却热损失第77页/共82页各项热损失均已经得到各项热损失均已经得到第78页/共82页十、十、锅炉的热效率和燃料消耗量锅炉的热效率和燃料消耗量的计算的计算第79页/共82页锅炉总的有效利用热，锅炉总的有效利用热，kcal/h，kJ/hn n各焓值按相应的温度和压力查表第80页/共82页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n n由锅炉效率确定燃料的消耗量；n n排烟温度需要先假定，后校核；n n迭代计算过程；第81页/共82页