第三章燃燒產(chǎn)物和熱平衡PPT課件

1、第三章燃燒產(chǎn)物和熱平衡第三章燃燒產(chǎn)物和熱平衡第一節(jié)空氣量計(jì)算空氣量計(jì)算（作業(yè)）（作業(yè)）第二節(jié)煙氣量的計(jì)算煙氣量的計(jì)算（作業(yè)）（作業(yè)）第三節(jié)完全燃燒方程式完全燃燒方程式第四節(jié)根據(jù)煙氣分析確定過量空氣系數(shù)根據(jù)煙氣分析確定過量空氣系數(shù)第五節(jié)空氣與煙氣焓的計(jì)算空氣與煙氣焓的計(jì)算（作業(yè)）（作業(yè)）第六節(jié)鍋爐的熱平衡鍋爐的熱平衡（作業(yè)）（作業(yè)）一、鍋爐燃燒計(jì)算的前提一、鍋爐燃燒計(jì)算的前提1空氣量與煙氣量的計(jì)算均以1kg燃料的收到基為基礎(chǔ)；2空氣和煙氣的所有組成成分（包括水蒸汽，分壓很?。?，均可作理想氣體，每摩爾氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的容積是22.4Nm3；3. 氣體容積計(jì)算的單位均為Nm3/kg。二、計(jì)算原則二、計(jì)

2、算原則v燃料完全燃燒v所需理論空氣量，由燃料中各個可燃元素在燃燒時所需空氣量相加而得。理論空氣量（氧氣量）v碳燃燒消耗的氧氣量 v氫燃燒消耗的氧氣量 v硫燃燒消耗的氧氣量v燃料本身的氧量碳燃燒消耗的氧氣量322124 .2214 .2212NmkgCOOC3100866. 1100124 .22NmCCarar氫燃燒消耗的氧氣量322244 .2214 .22422NmkgOHOH310056. 510044 .22NmHHarar硫燃燒消耗的氧氣量322324 .2214 .2232NmkgSOOS31007 . 0100324 .22NmSSarar燃料本身的氧量31007 .010032

3、4 .22NmOOarar1kg燃料完全燃燒所需的氧量301007 . 01007 . 010055. 5100866. 12NmOSHCVararararO1kg燃料完全燃燒所需的理論空氣量300)(0333. 0265. 00889. 021. 012NmOSHCVVararararO實(shí)際空氣量v爐膛內(nèi)的混合不可能絕對均勻，為保證完全燃燒，需多送一部分空氣，v定義過量空氣系數(shù)。0VVk漏風(fēng)系數(shù)負(fù)壓工作下的鍋爐，存在爐外的空氣漏入爐內(nèi)的漏風(fēng)0VVk要點(diǎn)v煙氣側(cè)：爐膛后直至排煙處，過量空氣系數(shù)逐漸增大，煙氣側(cè)過量空氣系數(shù)，存在一個最佳的過量空氣系數(shù)，通常用爐膛出口的過量空氣系數(shù)表示;v空氣側(cè)：

4、由鍋爐送風(fēng)機(jī)開始，均為正壓，空氣側(cè)過量空氣系數(shù);逐漸減小，向外的漏風(fēng)逐漸減少lgrlgrkysmgrsmpykykyky解釋以上各式的意義解釋以上各式的意義grkykyzfllkyzflkylAir Leakage解釋以上各式的意義解釋以上各式的意義第三章燃燒產(chǎn)物和熱平衡第三章燃燒產(chǎn)物和熱平衡第一節(jié)空氣量計(jì)算空氣量計(jì)算（作業(yè)）（作業(yè)）第二節(jié)煙氣量的計(jì)算煙氣量的計(jì)算（作業(yè)）（作業(yè)）第三節(jié)完全燃燒方程式完全燃燒方程式第四節(jié)根據(jù)煙氣分析確定過量空氣系數(shù)根據(jù)煙氣分析確定過量空氣系數(shù)第五節(jié)空氣與煙氣焓的計(jì)算空氣與煙氣焓的計(jì)算（作業(yè)）（作業(yè)）第六節(jié)鍋爐的熱平衡鍋爐的熱平衡（作業(yè)）（作業(yè)）一、煙氣的組成煙氣

5、的組成v當(dāng)1kg煤完全燃燒時，煙氣的組成成分為（*W）VyVy0VRO2V0N2V0H2O(-1)V0標(biāo)米干空氣的濕空氣/公斤煙氣量的表示方法kgNmVVVVVVOHONSOCOy/322222kgNmVVVOHgyy/32kgNmVVVVVOHyy/) 1(30020002222OHNSOCOyVVVVVVOHV2過量空氣帶入的水蒸汽0yV理論上燃燒所生成的煙氣，不隨過量空氣系數(shù)而變。二、理論煙氣量理論煙氣量v計(jì)算理論煙氣量中的各項(xiàng)氣體的容積1、三原子氣體煙氣量2、理論氮?dú)饬?、理論水蒸汽量222SOCOROVVV02NV02OHV0002222OHNSOCOyVVVVV1、三原子氣體煙氣量

6、222SOCOROVVV4 .2232100866. 1100324 .224 .2212100866. 1100124 .222222ararararSSSOOSCCCOOC1007 . 0100866. 12ARarROSCV2、理論氮?dú)饬?079. 0100284 .222VNVarN0079. 01008 . 02VNVarN3、理論水蒸汽量（1）由煤中的水分（2）煤中氫元素轉(zhuǎn)換的水分（3）由理論空氣量V0帶入的水分，即相對于每kg燃煤帶入的水蒸汽容積 0.0161dV0 Nm3/kgararMM0124. 0100184 .22ararHH111. 0100224 .222不考慮過量

7、空氣中水蒸汽的容積v理論煙氣量whararHGVHMV24. 10161. 0111. 00124. 000020002222OHNSOCOyVVVVV三、過量空氣中的水蒸汽容積三、過量空氣中的水蒸汽容積0000) 1(0161. 0) 1(00161. 0222VVdVVVOHOHVH四、實(shí)際煙氣量實(shí)際煙氣量000) 1(0161. 0) 1(VVVVyy00) 1(0161. 1VVVyyOHgyyVVV2每 kg 燃料燃燒后產(chǎn)生的煙氣的質(zhì)量0306. 11001VGAGwhary五、三原子氣體的容積份額三原子氣體的容積份額v在輻射換熱計(jì)算中，三原子氣體RO2，H2O均參與輻射換熱。v三原

8、子氣體的容積份額222ROyROROpVVrOHyOHOHpVVr222immiVpVp六、煙氣中的飛灰濃度煙氣中的飛灰濃度v對輻射換熱有較大的作用，即每kg煙氣中飛灰的質(zhì)量。vafh煙氣攜帶出爐膛的飛灰占總灰量的份額（0.850.95）。kgkgGaAyfhar/100第三章燃燒產(chǎn)物和熱平衡第三章燃燒產(chǎn)物和熱平衡第一節(jié)空氣量計(jì)算空氣量計(jì)算第二節(jié)煙氣量的計(jì)算煙氣量的計(jì)算第三節(jié)完全燃燒方程式完全燃燒方程式第四節(jié)根據(jù)煙氣分析確定過量空氣系數(shù)根據(jù)煙氣分析確定過量空氣系數(shù)第五節(jié)空氣與煙氣焓的計(jì)算空氣與煙氣焓的計(jì)算第六節(jié)鍋爐的熱平衡鍋爐的熱平衡原理v在燃料與空氣完全燃燒的條件下，燃燒煙氣產(chǎn)物中的RO2和

9、O2與燃料的元素分析成分之間必然存在一定的關(guān)系。v完全燃燒方程反映其間內(nèi)在關(guān)系。一、推導(dǎo)過程推導(dǎo)過程v由煙氣分析的結(jié)果（均為干煙氣成分）%10022gyROVVRO%10022gyOVVO%10022gyNVVN100222NORO二、完全燃燒方程表達(dá)式v燃料特性系數(shù)22)1 (21ROOarararararROarSCNOHVVN375. 0038. 0126. 035. 279. 079. 01008 . 021. 020討論v煙氣中三原子氣體的最大百分比含量:由完全燃燒方程得： 當(dāng)送入理論空氣量，且完全燃燒時，12122ORO121)(max2RO基本常識v在燃煤的條件下，通常，%191

10、42RO%422ORO2O2三、不完全燃燒方程不完全燃燒方程v在不完全燃燒的條件下，且認(rèn)為僅存在CO，將滿足如下方程，v由不完全燃燒方程，可以干煙氣中CO的含量)(605. 021222COROCOORO605. 0)()21(222OROROCO第三章燃燒產(chǎn)物和熱平衡第三章燃燒產(chǎn)物和熱平衡第一節(jié)空氣量計(jì)算空氣量計(jì)算第二節(jié)煙氣量的計(jì)算煙氣量的計(jì)算第三節(jié)完全燃燒方程式完全燃燒方程式第四節(jié)根據(jù)煙氣分析確定過量空氣系數(shù)根據(jù)煙氣分析確定過量空氣系數(shù)第五節(jié)空氣與煙氣焓的計(jì)算空氣與煙氣焓的計(jì)算第六節(jié)鍋爐的熱平衡鍋爐的熱平衡第四節(jié)根據(jù)煙氣分析確定過量空氣系根據(jù)煙氣分析確定過量空氣系數(shù)數(shù)v一、煙氣分析的目的煙

11、氣分析的目的v二、過量空氣系數(shù)的推導(dǎo)過量空氣系數(shù)的推導(dǎo)v三、煙氣分析的手段煙氣分析的手段一、煙氣分析的目的煙氣分析的目的v對于一臺正在運(yùn)行中的鍋爐，如何知道實(shí)際送入鍋爐的空氣量？如何知道空氣量是否合適？鍋爐燃燒調(diào)整？v答案：通過實(shí)時、在線監(jiān)測鍋爐過量空氣系數(shù)。v爐膛出口及煙道各處的過量空氣系數(shù)？煙氣分析測出某處的煙氣成分，再由過量空氣系數(shù)的計(jì)算式算出。二、過量空氣系數(shù)的推導(dǎo)過量空氣系數(shù)的推導(dǎo)由鍋爐過量空氣系數(shù)的定義出發(fā)推導(dǎo)完全燃燒的情況下，與煙氣成分之間的關(guān)系：KggkkkVVVVVVV1107979. 079. 01008 . 079. 02222NVVNVVVgyNarNairNk2121

12、. 022OVVVgyOg)(100792121222OROO鍋爐空氣系數(shù)的不同表達(dá)式（a）完全燃燒；（b）Nar可被忽略再略去2max2)(RORO22121O)(100792121222OROO測定煙氣中的O2，即可計(jì)算得到過量空氣系數(shù)v廣泛采用22121O測定煙氣中的RO2，也可計(jì)算得到過量空氣系數(shù)v用的較少2max2)(RORO煙氣成分隨過量空氣系數(shù)的變化21CO2%，O2%O2CO2三、煙氣分析煙氣分析v煙氣分析手段：吸收劑吸收燃燒吸收色譜分析化學(xué)方法導(dǎo)熱性導(dǎo)磁性導(dǎo)電性光學(xué)性物理方法煙氣成分分析儀煤質(zhì)元素分析儀煤質(zhì)元素分析儀v各種分析設(shè)備均已經(jīng)商業(yè)化。電廠均要求上煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，E

13、MS。v在燃燒正常的情況下，煤粉爐爐膛出口煙氣中的主要成分含量范圍：RO2=1416%；O2=25%第三章燃燒產(chǎn)物和熱平衡第三章燃燒產(chǎn)物和熱平衡第一節(jié)空氣量計(jì)算空氣量計(jì)算第二節(jié)煙氣量的計(jì)算煙氣量的計(jì)算第三節(jié)完全燃燒方程式完全燃燒方程式第四節(jié)根據(jù)煙氣分析確定過量空氣系數(shù)根據(jù)煙氣分析確定過量空氣系數(shù)第五節(jié)空氣與煙氣焓的計(jì)算空氣與煙氣焓的計(jì)算第六節(jié)鍋爐的熱平衡鍋爐的熱平衡第五節(jié)空氣與煙氣焓的計(jì)算空氣與煙氣焓的計(jì)算一、焓值的概念與計(jì)算一、焓值的概念與計(jì)算v描述流動介質(zhì)進(jìn)行能量交換的關(guān)系時，焓是最有用和有效的；v單位質(zhì)量的物質(zhì)所含的全部熱能，僅與狀態(tài)有關(guān)，而與途徑無關(guān)；v實(shí)際計(jì)算中需要知道燃燒產(chǎn)物（常壓

14、）的溫度與焓值間的關(guān)系；v水蒸汽則需要根據(jù)溫度和壓力來求得焓值；v前人均已經(jīng)制成表格、圖線或程序。二、空氣、煙氣焓值的定義空氣、煙氣焓值的定義v相應(yīng)于1公斤收到基燃料的空氣（或煙氣），由溫度0加熱到所需要的熱量，稱為空氣的焓或煙氣的焓。v單位：kJ/kg，kcal/kg三、空氣焓的計(jì)算三、空氣焓的計(jì)算 每標(biāo)準(zhǔn)立方米干空氣連同其相應(yīng)的水蒸汽在溫度時的焓，kJ/Nm3，可以查表得到。v每公斤空氣含有10克水。kkkcVII)(00kc )(四、煙氣焓的計(jì)算煙氣焓的計(jì)算v1. 煙氣的組成VyVy0VRO2V0N2V0H2O(-1)V0標(biāo)米干空氣的濕空氣/公斤2煙氣焓的組成v熱力學(xué)：混合氣體的焓等于各

15、組成氣體焓的和，外加灰分的焓。hfharkyycaAcVII)(100)() 1(00IyIy0IRO2= VRO2I0N2= V0N2I0H2O= V0H2O(-1)I0=(-1)V0Ifh3理論煙氣焓 1m3的成分在溫度時的焓值，查表。OHOHNNROROycVcVcVI22)()()(0202220ic )(4. 飛灰熱焓值IfhhfharcaA)(1004煙焓表v通過燃燒產(chǎn)物的焓值的計(jì)算，列出焓值與溫度對應(yīng)的表格（編程計(jì)算），是鍋爐熱力計(jì)算的基礎(chǔ)：即，),(fIy第六節(jié)鍋爐的熱平衡鍋爐的熱平衡v燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮埽欢ù嬖谟行Ю脽岷蛽p失的熱量。一、熱平衡的定義熱平衡的定義v

16、送入鍋爐的燃料擁有熱量等于鍋爐的有效輸出熱量加上各項(xiàng)熱損失。v目的：確定鍋爐有效利用熱，各項(xiàng)熱損失，鍋爐熱效率，燃料消耗量，運(yùn)行水平，原因及改進(jìn)措施，新產(chǎn)品的鑒定等。v方法：通過鍋爐機(jī)組的熱平衡試驗(yàn)。v現(xiàn)代電站鍋爐的效率為90%左右，容量越大、效率越高。二、熱平衡方程式熱平衡方程式v相應(yīng)于每公斤固體及液體燃料：kJ/kg（美國ASME以每磅燃料的發(fā)熱量，德國以單位時間內(nèi)所用燃料的發(fā)熱量，kJ/s）654321QQQQQQQrrQ送入鍋爐的熱量；1Q有效利用熱；2Q排煙熱損失；3Q化學(xué)不完全燃燒損失；4Q機(jī)械不完全燃燒損失；5Q散熱損失；6Q其它熱損失。熱平衡的另一種表示式v通常用送入熱量的百分

17、比來表示：654321%100qqqqqq.%,10011rQQq三、鍋爐的熱效率鍋爐的熱效率v正平衡表達(dá)式：v反平衡表達(dá)式：rrglBQQQQq%10011%)(10065432qqqqqgl本節(jié)以下內(nèi)容的目的計(jì)算各項(xiàng)熱損失、鍋爐熱效率和鍋爐燃煤量B654321QQQQQQQr四、送入鍋爐的熱量送入鍋爐的熱量whwrkrpnetarrQQiQQ,五、機(jī)械不完全燃燒損失機(jī)械不完全燃燒損失q4v 灰渣中未燃燒或未燃盡的碳粒引起的損失；v 未燃盡碳粒隨煙氣排出爐外而引起的熱損失fhlzQQQ444lzQ4fhQ4機(jī)械不完全燃機(jī)械不完全燃熱損失計(jì)算v原則：灰渣及飛灰中的含碳量與碳的發(fā)熱量的乘積的總和

18、v定義：灰渣中含碳的重量百分比為： ，灰渣量：飛灰中含碳的重量百分比為： ，飛灰量：%lzChkgGlz/hkgGfh/%fhCCONT.v每小時所損失的可燃物重量v每小時損失的熱量v折算到每公斤燃料所損失的熱量：hkgCGCGfhfhlzlz/100100hkcalCGCGfhfhlzlz/)100100(7830kgkcalCGCGBQfhfhlzlz/)100100(3 .784lzG可知，fhlzCC ,可以取樣測得，fhG最不易測得灰平衡v進(jìn)入鍋爐的總灰量等于排出鍋爐的灰渣、飛灰中的灰分的總和v定義100100100100100fhfhlzlzarCGCGABarfhfharlzlz

19、BACGBACG)100()100(1%1fhlzaa arlzlzlzBACGa)100(arfhfhfhBACGa)100(CONCLUSION)100100(3 .784fhfhfhlzlzlzarCCaCCaAQ%10044rQQq討論v在鍋爐運(yùn)行中， 可以取樣測得，v 可以查表，或做灰平衡實(shí)驗(yàn)得到v鍋爐的設(shè)計(jì)中，根據(jù)燃料的種類及燃燒方式直接選用：0.55%v大小取決于：燃料的種類（揮發(fā)份與灰分等），煤粉的細(xì)度，過量空氣系數(shù)，爐膛的結(jié)構(gòu)（決定了停留時間），鍋爐的運(yùn)行方式，爐膛的溫度（負(fù)荷）等4qfhlzCC ,fhlzaa ,對空氣量和煙氣量的影響v假定送入鍋爐的燃煤量B中，有 的燃料

20、根本沒有燃燒，即沒有產(chǎn)生煙氣量，也不需要空氣量，v實(shí)際上參加燃燒的不是實(shí)際送入的燃料量B，而是計(jì)算燃料量Bjv熱平衡計(jì)算用實(shí)際燃料量B，計(jì)算空氣量和煙氣量時用Bj4q)100(4Bq10010010044qBqBBBj六、化學(xué)不完全燃燒損失化學(xué)不完全燃燒損失v由于鍋爐排煙中CO，H2，CH4等可燃?xì)怏w的存在，所引起的熱損失。v每公斤燃料所損失的熱量為各可燃?xì)怏w的容積與各自的容積發(fā)熱量乘積的總和。100100)(444223qQVQVQVQCHCHHHCOCOv一般僅計(jì)入CO，其它忽略，發(fā)熱量，3020，kcal/Nm3，12600 kJ/Nm3.100gyCOVCOV100100.).2 .30(43qCOVQgyCOROSCVarargy2375. 0866. 1).%.100(235.56375. 043qCOROCOQSCqrarar討論v電站鍋爐可燃?xì)怏w很??；v對煤粉爐： =0；v氣體或液體燃料爐： =0.5；v層燃爐： =0.51.03q3q3q3q七、排煙損失排煙損失v由于排出鍋爐的煙氣焓高于進(jìn)入鍋爐時的冷空氣焓而造成的熱損失。1001