燃料及燃料燃烧计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章燃料及燃料燃烧计算,1,2.1 燃料的成分及其主要特性,燃料,:,核燃料,有机燃料,有机燃料,:,固体燃料（煤、木料、油页岩等）,液体燃料（石油及其产品）,气体燃料（天然气、高炉煤气、焦炉煤气等）,电厂锅炉以煤为主要燃料，并尽量利用,水分和灰分含量高、发热量低的劣质煤。,一、煤的成分及分析基准,元素分析：,碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）,工业分析：,固定碳（FC）、挥发分（V）、水分（M）、灰分（A）,（一）煤的组成成分及其性质,由碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、水分（M）和灰分（A）组成。,一、煤的成分及分析基准,1、碳（C）,约占2070（收到基），1kg碳完全燃烧约放出32866kJ热量。,存在型式：,与氢、氧、硫结合成有机物，受热时从煤中析出成为,挥发分,；,以单质形式存在称为,固定碳,。,碳含量越多，着火及燃烧越困难。,一、煤的成分及分析基准,2、氢（H）,发热量最高的可燃元素，1kg氢完全燃烧可放出120370kJ热量。,约占26。,多以碳氢化合物的形式存在。,3、氧（O）和氮（N）,不可燃元素。,氧含量变化很大，少的约占12，多的占40,氮的含量约占0.52.5。,一、煤的成分及分析基准,4、硫（S）,有害成分，约占2，个别高达810。,存在形式：,有机硫,（与C、H、O等结合成复杂的有机物）,黄铁矿,（FeS,2,）,硫酸盐硫,（CaSO,4,、MgSO,4,、FeSO,4,等）。,可燃硫或挥发硫,一、煤的成分及分析基准,5、灰分（A）,危害：,（1）灰分增多，可燃物减少，发热量降低，着火困难，灰渣量增加，运行操作繁重；,（2）灰分增加，炉内易结渣，传热恶化；,（3）灰分增加，烟速高，磨损受热面；烟速低，受热面易积灰，影响传热效果。,1kg燃料完全燃烧产生烟气的容积：,12kg 22.,碳化程度低，含碳量低 约为4050%，,有害成分，约占2，个别高达810。,测量炉膛出口过量空气系数，可知炉膛的空气供给量；,STDT8%,高水分燃料,A,ar,zs,4%,高灰分燃料,S,ar,zs,0.2%,高硫分燃料,（二）灰的熔融特性,灰熔点的影响因素,灰的成分,各成分含量的比例,所处的环境介质的性质,灰熔点,煤灰再某一确定的温度下开始熔化，此温度定义为煤灰的,熔化温度,，也称为,灰熔点,（二）灰的熔融特性,灰的熔融特性,煤灰在一定的高温区间内逐渐熔化的性质,角锥法确定,灰的变形温度 DT,灰的软化温度 ST,灰的流动温度 FT,（二）灰的熔融特性,灰熔点对锅炉工作的影响,软化温度ST1400,0,C,称为难熔灰，宜采用固态排渣；,软化温度1200,0,CST1400,0,C,采用固态排渣；,STDT200,0,C,称为长渣，适于液态排渣炉。,（三）煤的可磨性指数与磨损指数,煤的可磨性指数,用来表示磨煤机将煤磨成一定细度煤粉的难易程度,前苏联法（,K,km,）：,在风干状态下，将等量的标准样煤和被测试煤由相同的初始粒度磨制成同一规格的细煤粉时，所消耗的能量之比，即,E,b,磨制标准煤样消耗的能量；,E,s,磨制被测试煤消耗的能量。,K,km,难磨煤,，,K,km,易磨煤,。,（三）煤的可磨性指数与磨损指数,哈得罗法（,HGI,）：,将规定粒度的,50g,煤样置于实验用中速磨煤机内，磨制约,3min,后取出筛分,HGI,哈氏可磨性指数；,D,74,50g煤中通过孔径为74m筛子煤粉质量。,HGI,86的煤称为,易磨煤,。,运行时过量空气系数和漏风系数的计算,三原子氧化物VRO2,过量空气系数可根据烟气分析结果加以确定。,有害成分，约占2，个别高达810。,不完全燃烧时的过量空气系数：,折算成分 把相对于每4190kJ/kg收到基低位发热量的煤所含的收到基水分、灰分和硫分，分别称为折算水分、折算灰分和折算硫分。,煤中的不可燃杂质，少的占2，多的占5060。,挥发分含量较多 2040，易点燃，燃烧快，火焰长；,4Nm3 44.,4Nm3 22.,碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）,（三）煤的可磨性指数与磨损指数,K,km,与,HGI,的换算关系：,煤的磨损指数（,K,e,）,煤在磨制过程中，对磨煤机金属碾磨部件磨损的轻重程度。,冲击式磨损试验装置：,在一定的试验条件下，某种煤每分钟对纯铁的磨损量X与相同条件下标准煤每分钟对纯铁的磨损量的比值。标准煤每分钟能使纯铁磨损10mg。,5.0，极强。,三、发电用煤的分类,（一）发电厂用煤的质量标准,分类,根据干燥无灰基中挥发分的含量：,无烟煤,（V,daf,10）、,贫煤,（10%V,daf,20%）、,烟煤,（20 V,daf,40）、,褐煤,（V,daf,40%）。,为反映煤的燃烧特性，,电厂煤粉锅炉用煤还以,VAMST及Q法分类,(,二）各类煤质的燃烧特性,无烟煤,碳化程度高，含碳量很高,达95%，发热量很高；,挥发份很少,小于10%，V,daf,析出的温度较高，着火和燃尽均较困难,储存时不易自燃。,杂质很少，水分少,贫煤,挥发分含量低,V,daf,在1020，,碳含量高,5070，不容易着火，燃烧不易结焦,(,二）各类煤质的燃烧特性,烟煤,含碳量较无烟煤低,4070；,挥发分含量较多,2040，易点燃，燃烧快，火焰长；,氢含量较高,发热量较高。,褐煤,碳化程度低，含碳量低,约为4050%，,水分及灰分很高,发热量低；,挥发分含量高,约4050%，甚至60%，挥发分的析出温度低，着火及燃烧均较容易。,2.2 燃料燃烧计算,燃烧：,完全燃烧,不完全燃烧,基本假设：,1.空气、烟气均为理想气体，每kmol体积等于22.4Nm,3,；,2.空气中只有O,2,和N,2,成分，其容积比为：；,3.每kg燃料都是在完全燃烧的条件下计算。,一、燃烧所需空气量及过量空气系数,理论空气量,1kg（或1Nm3）收到基燃料完全燃烧而又没有剩余氧存在时所需要的空气量，称为,理论空气量,，用符号V,0,表示，单位Nm,3,/kg（或Nm,3,/Nm,3,）。,碳完全燃烧：,C +O,2,=CO,2,3,3,1kg 1.866 Nm,3,1.866 Nm,3,1kg收到基燃料,一、燃烧所需空气量及过量空气系数,氢完全燃烧：,2H,2,+O,2,=2H,2,O,3,3,3,3,1kg收到基燃料,硫完全燃烧：,S +O,2,=SO,2,3,3,3,3,一、燃烧所需空气量及过量空气系数,1kg收到基燃料,一、燃烧所需空气量及过量空气系数,燃料含氧量：,理论氧量:,1kg燃料,理论空气量:,一、燃烧所需空气量及过量空气系数,一、燃烧所需空气量及过量空气系数,实际供给空气量及过量空气系数,实际供给空气量,V,k,过量空气系数,实际供给空气量与理论空气量之比，,V,k,/V,0,或,式中 用于烟气量计算；,用于空气量计算。,测量位置：,炉内过量空气系数，一般是指炉膛出口处的过量空气系数,1,。,影响：,过量空气系数太大会增加烟气容积使排烟热损失增加，太小则不能保证燃料完全燃烧。,一、燃烧所需空气量及过量空气系数,锅炉漏风系数,漏风系数,某一受热面的漏风量V与理论空气量V,0,之比，即V/V,0,。,烟道任意截面处的过量空气系数：,炉膛出口的过量空气系数加各段烟道的漏风系数之和，,即,1,空气预热器进、出口空气侧的过量空气系数：,ky,ky,ky,二、燃烧产生的烟气容积计算,理论烟气容积,理论烟气容积,当过量空气系数为1且完全燃烧生成的烟气容积，用符号V,y,0,，单位Nm,3,/kg。,1kg燃料完全燃烧产生烟气的容积,：,二氧化碳容积V,CO2,二氧化硫容积V,SO2,三原子氧化物V,RO2,C +O,2,=CO,2,12kg 22.4Nm,3,22.4Nm,3,1kg 1.866Nm,3,1.866 Nm,3,S +O,2,=SO,2,32kg 22.4Nm,3,22.4Nm,3,1kg 0.7Nm,3,0.7Nm,3,二、燃烧产生的烟气容积计算,理论氮气容积,V,0,N2,包括理论空气量中所含的氮和燃烧时燃料本身释放出的氮：,2H,2,+O,2,=2H,2,O,4.032kg 22.4Nm,3,44.8Nm,3,1kg 5.56Nm,3,11.1Nm,3,理论水蒸汽容积V,0,H2O,燃料中氢完全燃烧生成的水蒸汽,燃料中水分蒸发形成的水蒸汽,随同理论空气量V,0,带入的水蒸汽,蒸汽雾化燃油中的雾化蒸汽容积,二、燃烧产生的烟气容积计算,二、燃烧产生的烟气容积计算,理论水蒸汽的容积V,0,H2O,理论干烟气量,理论烟气量,二、燃烧产生的烟气容积计算,实际烟气容积（过量空气系数1）,完全燃烧,实际烟气容积,V,y,:,包括理论烟气容积和过量空气,(-1),V,0,以及随这部分过量空气进来的水蒸汽。,实际干烟气容积：,实际烟气容积,:,二、燃烧产生的烟气容积计算,二、燃烧产生的烟气容积计算,不完全燃烧,烟气中的不完全燃烧产物只有CO。,实际烟气容积：,由于生成CO,2,和生成CO的总容积不变，所以不论燃烧是否完全，烟气中碳的产物总容积不变，烟气的总容积增加。,2.3 烟气分析方法,、烟气分析,烟气分析的原因,测量炉膛出口过量空气系数，可知炉膛的空气供给量；,测量锅炉排烟的过量空气系数，可确定排烟热损失；,测量CO、H,2,和CH,4,等可燃气体成分，可求得化学不完全燃烧损失。,烟气分析方法,化学吸收法、电气测量法、红外吸收法及色,谱分析法等。,奥氏烟气分析仪,奥氏烟气分析仪的原理,利用选择性吸收方法来确定烟气中,各气体成分的含量。,、烟气分析,一、烟气分析,1）利用氢氧化钾（KOH）溶液吸收RO,2,；,2）利用焦性没食子酸C,6,H,3,（OH,3,）的碱性溶液吸收O,2,（同时也吸收RO,2,）；,3）利用氯化亚铜的氨溶液Cu（NH,3,）Cl吸收CO（同时也 吸收O,2,）。,一、烟气分析,干烟气的组成可由各组分在烟气中的容积百分数表示：,二、运行时烟气容积和一氧化碳含量的计算,根据烟气分析结果计算烟气容积,干烟气容积：,实际烟气容积：,100,375,.,0,866,.,1,%,100,2,2,2,2,2,ar,ar,CO,SO,CO,gy,CO,SO,CO,S,C,V,V,V,V,V,V,V,CO,RO,+,=,+,+,+,+,=,+,二、运行时烟气容积和一氧化碳含量的计算,烟气中一氧化碳含量的计算,燃料特性系数,不完全燃烧方程式,二、运行时烟气容积和一氧化碳含量的计算,一氧化碳含量,完全燃烧方程式及RO,2,最大值,1时，CO0：,当1时，O,2,0，CO0,二、运行时烟气容积和一氧化碳含量的计算,运行时过量空气系数和漏风系数的计算,过量空气系数计算,过量空气系数可根据烟气分析结果加以确定。,不完全燃烧时,过量空气中的氧容积,二、运行时烟气容积和一氧化碳含量的计算,不完全燃烧时的过量空气系数：,完全燃烧时的过量空气系数：,2.4,空气和烟气焓的计算,以1kg（气体燃料以1Nm,3,）燃料为计算基础，并规定0,0,C时的焓值等于零。,一、空气焓的计算,理论空气焓的计算,理论空气焓,1kg燃料燃烧所需理论空气量在定压下从,0,0,C加热到t,k,0,C所需要的热量。,c,k,1Nm,3,干空气连同水蒸汽（d,k,10g/kg干空气）的平,均定压比热容。,一、空气焓的计算,实际空气焓的计算,实际空气焓,1kg燃料燃烧所需实际空气量在定压下从,0,0,C加热到t,k,0,C所需要的热量。,二、燃烧产物焓的计算,燃烧产物焓,1kg燃料燃烧生成的燃烧产物在定压（通常,为大气压力）下从0,0,C加热到,0,C所需要的,热量。,包括烟气焓和飞灰焓两部分，其中飞灰焓的数值较小可忽略，燃烧产物焓也称为,烟气焓,。,二、燃烧产物焓的计算,设计锅炉时烟气焓的计算,设计时，烟气焓等于理论烟气焓h,k,0,、过量空气焓（1）h,k,0,和飞灰焓h,fh,三部分之和。,理论烟气焓为各组成成分焓之和，即,飞灰焓,二、燃烧产物焓的计算,锅炉运行时烟气焓的计算,锅炉运行时，可根据烟气分析结果，烟气焓为干烟气焓、水蒸汽焓和飞灰焓三部分之和,思 考 题,煤的元素分析与工业分析成分,煤的成分基准及换算,煤发热量的类型及换算,V、M、A、C、S、ST对锅炉工作的影响,无烟煤的特性及对锅炉运行的影响,书 面 作 业,1.某400t/h煤粉炉燃用煤的收到基成分为：,C,ar,=47.9%，H,ar,=3.04%，O,ar,=5.15%，N,ar,=0.86%，S,ar,=0.45%，A,ar,=34.74%，M,ar,=7.86%，试计算煤的干燥无灰基元素成分及灰的干燥基含量。,2.在某低温级省煤器烟气入口处测得RO,2,=15，而在其烟气出口处测得RO,2,=15.5，若该炉是负压燃烧系统，试分析该结果是否正确，为什么？,精品课件,！,精品课件,！,书 面 作 业,3.已知某台锅炉，运行中用奥氏烟气分析仪测得炉膛出口处的O,2,=6，省煤器出口处的O,2,=10，试求算这一段烟道的漏风系数。,4.如果相同质量的同种燃料不完全燃烧时仅产生CO，在相同的过量空气系数下不完全燃烧生成的烟气与完全燃烧生成的烟气相比，总烟气容积和烟气中氧气的容积如何变化，为什么？,感谢观看,