3.3燃燒效率及燃燒檢測(cè).ppt

1 3 5燃燒檢測(cè)及燃燒效率 工程燃燒學(xué) 2 對(duì)煙氣的檢測(cè)和計(jì)算 目標(biāo) 通過對(duì)燃燒產(chǎn)物 煙氣 的成分進(jìn)行氣體分析 實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣消耗系數(shù)和燃燒完全程度的計(jì)算方法 化學(xué)吸收法 電氣測(cè)量法 紅外吸收法和色譜分析法關(guān)鍵問題 需要掌握空氣消耗系數(shù)和不完全燃燒熱損失的檢測(cè)計(jì)算原理和方法 3 測(cè)定方法 化學(xué)吸收法 奧氏煙氣分析儀測(cè)定煙氣成分燃燒效率儀測(cè)定煙氣成分 4 煙氣成分檢測(cè)分析 在使用儀器及相應(yīng)方法測(cè)量得到煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)后 需要驗(yàn)證所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性滿足氣體分析方程的數(shù)據(jù)就是有效的 誤差范圍內(nèi) 是燃料特征系數(shù) 決定于燃料成分 表6 1RO2 CO2 SO2 即兩種成分之和各成分的上標(biāo) 表示是燃燒產(chǎn)物 煙氣 成分 5 氣體分析方程的導(dǎo)出 1 定義VRO2 RO 2 max 存在C S成分上限 1 VRO2是完全燃燒時(shí)燃燒產(chǎn)物中RO2 CO2 SO2 的數(shù)量 注意 不要求n 1 2 RO 2 max定義為干理論燃燒產(chǎn)物中的RO2最大理論含量 干成分 注意n 1 1 3 由右式定義 2 6 氣體分析方程的導(dǎo)出 2 用煙氣成分計(jì)算RO 2 max 要計(jì)算VRO2和V0 d根據(jù)VRO2的定義 可直接寫出依據(jù)煙氣中成分同樣可以得到V0 d和Vn d間的關(guān)系3 得氣體分析方程 上兩式子代入定義式 1 得到RO 2 max 再將RO 2 max的表達(dá)式代入 的定義式 2 7 V0 d與Vn d的關(guān)系 對(duì)于完全燃燒 Vn d V0 d Ln L0 此時(shí)n 1 如果不完全燃燒 用產(chǎn)物成分表示Ln L0 過?？諝饬?一部分是n 1過剩的 一部分是由于不完全燃燒未參加反應(yīng)而剩余的 故 8 V0 d與Vn d的關(guān)系 因此 n 1時(shí) 在n 1時(shí) 上式同樣成立把上式和VRO2代入RO 2 max的計(jì)算式 即可得氣體分析方程 9 定義RO 2 max及 的意義 對(duì)于確定的燃料 其成分中含C S元素的量是確定的 因此在煙氣中CO2 SO2有理論上的最大值 這就是RO 2 max根據(jù)物質(zhì)守恒 煙氣中所有含C S元素成分之和不能超過RO 2 max 如果測(cè)量的數(shù)據(jù)超過了 那就是錯(cuò)誤的 如果相差太大那么就是測(cè)量誤差大或燃燒狀況很不理想定義 就是要依據(jù)燃料本身的特征值 與燃燒過程無關(guān) 來判斷所測(cè)量煙氣成分是否具有準(zhǔn)確性實(shí)際上從式 2 看出做為檢測(cè)的特征值 和RO 2 max是一樣的 兩者有確定的簡(jiǎn)單關(guān)系 用 是為了簡(jiǎn)便 10 氣體分析方程的簡(jiǎn)化應(yīng)用 1 如果H2 及CH4 很小 則可忽略不計(jì) 方程簡(jiǎn)化為2 如果完全燃燒 則沒有可燃成分 空氣過量系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 12 空氣消耗系數(shù)的計(jì)算 1 提出問題 空氣消耗系數(shù)n值是一個(gè)很重要的指標(biāo) 對(duì)燃燒過程有很大影響 需要確定2 分析問題 正在工作的爐子 由于存在吸氣和漏風(fēng)現(xiàn)象 很難測(cè)定實(shí)際空氣消耗量Ln 也就難以用下式求n3 解決問題 需要用煙氣成分計(jì)算空氣消耗系數(shù)按氧平衡原理計(jì)算n值按氮平衡原理計(jì)算n值 13 方法1氧平衡原理計(jì)算n值 首先考慮完全燃燒1 將n值用氧氣量來表示2 用煙氣成分表示 L0 O2為理論需氧量 完全燃燒后全部轉(zhuǎn)化為RO2和H2O 那么必然可以用下式表示L0 O2 aVRO2 bVH2O aRO2 bH2O Vn 100完全燃燒情況下 Ln O2 L0 O2 為煙氣中剩余氧量Ln O2 L0 O2 O2 Vn 100 14 方法1氧平衡原理計(jì)算n值 因此得到n值3 引入K表示理論需氧量與燃燒產(chǎn)物中RO2 量的比值K值可根據(jù)燃料成分求得 一般天然氣的K值為2 為什么要引入?yún)?shù)K 15 引入K的意義 在引入K前 n值用燃燒產(chǎn)物表示時(shí) 有H2O成分 H2O成分有多少以氣態(tài)形式存在是很不確定的 取決于溫度在用儀器測(cè)量煙氣成分時(shí) 都是檢測(cè)干煙氣 一般不測(cè)量H2O成分?jǐn)?shù)據(jù) 測(cè)量了也不準(zhǔn)確 1 引入一個(gè)參數(shù)K就是為了避免用產(chǎn)物中的H2O 成分?jǐn)?shù)據(jù) 2 并且常數(shù)K可依據(jù)燃料成分求得 跟燃燒過程無關(guān) 16 不完全燃燒n值修正 不完全燃燒時(shí) 則燃燒產(chǎn)物中還存在CO H2 CH4等可燃成分1 修正O2 n值公式中氧量應(yīng)減去這些可燃?xì)怏w完全燃燒時(shí)將消耗的氧2 修正RO2 RO2 量應(yīng)加上這些可燃?xì)怏w如果燃燒將生成的RO2 17 方法2氮平衡原理求n值 1 變換n值的表達(dá)式 變換后不出現(xiàn)單獨(dú)的L0項(xiàng) 因?yàn)樵撝蹬c燃料成分有關(guān)而與煙氣成分無關(guān)2 根據(jù)氮平衡有3 表達(dá)式中的量用煙氣表示 根據(jù)氧平衡有 18 方法2氮平衡原理求n值 4 引入燃料決定量代替難測(cè)量 再利用VRO2與Vn d的關(guān)系最后得注意 N燃 VRO2由燃料成分確定 19 n值公式討論 特定情況的簡(jiǎn)化1 含氮量很少的燃料 固體 液體燃料 天然氣 焦?fàn)t煤氣等 Nfuel可忽略不計(jì) 0 則2 進(jìn)一步 若完全燃燒 則 20 n值公式討論 3 如果進(jìn)一步已知燃料中H2含量很少 比如對(duì)于無煙煤 焦炭等 則N 2 79 故 如何證明N 2 79 21 不完全燃燒熱損失的檢測(cè)計(jì)算 22 不完全燃燒熱損失計(jì)算 概念上 定義 當(dāng)不完全燃燒時(shí) 由于煙氣中存在可燃成分 因而損失一部分化學(xué)熱量 稱為不完全燃燒熱損失 數(shù)值上 q化定義 不完全燃燒熱損失q化 表示單位 質(zhì)量或體積 燃料燃燒時(shí) 燃燒產(chǎn)物中可燃成分含有的化學(xué)熱占燃料發(fā)熱量的百分?jǐn)?shù) 23 不完全燃燒熱損失計(jì)算 1 用煙氣表達(dá) 產(chǎn)物發(fā)熱量Q產(chǎn)等于煙氣中各可燃成分發(fā)熱量之和 假定有CO H2 CH4 則Q產(chǎn) 126CO 108H2 358CH4 2 消去煙氣量 引入兩個(gè)參數(shù)h P h稱為煙氣沖淡系數(shù) h越大 n越大 完全燃燒n 1時(shí)h 1不完全燃燒熱損失改寫為 24 不完全燃燒熱損失計(jì)算 3 用燃料特性參數(shù)和煙氣表達(dá) 依據(jù)碳平衡有V0 d RO 2 max Vn d RO2 CO CH4 則則不完全燃燒熱損失為RO 2 max和P只取決于燃料成分 25 課堂練習(xí)1 已知某固體燃料的成分 試推導(dǎo)用燃料成分表示b的計(jì)算公式推導(dǎo)思想 利用RO 2 max的定義式及其與b的關(guān)系首先計(jì)算VRO2再計(jì)算VN2V0 d VRO2 VN2利用RO 2 max 21 1 b 可得b計(jì)算公式 26 課堂練習(xí)2 已知煙煤成分 為 Cdaf 85 32 Hdaf 4 56 Odaf 4 07 Ndaf 1 80 Sdaf 4 25 Ad 7 78 Mar 3 0 其低位發(fā)熱量為30031kJ kg 燃燒產(chǎn)物的成分分析結(jié)果為 RO 2 14 0 CO 2 0 H 2 1 0 O 2 4 0 N 2 79 0 試計(jì)算 1 該燃料的RO 2 max b K P2 驗(yàn)算產(chǎn)物氣體分析的誤差3 求空氣消耗系數(shù)n和不完全燃燒熱損失q化4 試用比熱近似法和內(nèi)插值近似法求理論發(fā)熱溫度 27 計(jì)算方法 首先 將成分換算為應(yīng)用成分然后計(jì)算理論氧氣需要量L0 O2和理論空氣需要量L0 VRO2 VN2 V0 d 則可完成 1 的計(jì)算利用氣體分析方程來驗(yàn)算誤差分析空氣消耗系數(shù)不完全燃燒熱損失 28 計(jì)算方法 理論發(fā)熱溫度的求解 1 比熱近似法 假設(shè)發(fā)熱溫度2100度 則根據(jù)表3 3 查得煙煤燃燒產(chǎn)物的比熱為1 67 則t Q低 V0 c 根據(jù)門捷列夫公式得到Q低 30031kJ kg2 內(nèi)插值近似法 根據(jù)Q低 V0 i 3658kJ m3假設(shè)溫度2100度 查表3 3得到各成分平均比熱 求得產(chǎn)物的平均比熱 即得i 3558kJ m3假設(shè)溫度2200度 再重復(fù)第二步計(jì)算得到i 3746kJ m3根據(jù)內(nèi)插值計(jì)算法 得到t熱 29 課堂練習(xí)3 某高爐煤氣 成分 為 CO2 10 66 CO 29 96 CH4 0 27 H2 1 65 N2 57 46 燃燒產(chǎn)物的成分經(jīng)分析為 RO 2 14 0 O 2 9 0 CO 1 2 N 2 75 8 試用各種計(jì)算公式計(jì)算n值 并比較之 30 計(jì)算方法 計(jì)算的前提 判斷成分測(cè)量是否準(zhǔn)確 即利用氣體分析方程來檢測(cè) 當(dāng)誤差滿足工程要求 5 時(shí) 可計(jì)算n值先計(jì)算RO 2 max先計(jì)算VRO2 再計(jì)算V0 干計(jì)算得到b 0 16根據(jù)氣體分析方程檢驗(yàn)誤差 31 計(jì)算方法 1 氧平衡法計(jì)算n值 L0 O2 0 5CO 0 5H2 2CH4 100 VRO2 CO2 CO CH4 100 K 32 計(jì)算方法