鍋爐原理-第二章-燃料及燃燒計(jì)算

1、1 v第一節(jié)第一節(jié) 燃料的成分及其主要特性燃料的成分及其主要特性 v第二節(jié)第二節(jié) 燃料燃燒計(jì)算燃料燃燒計(jì)算 v第三節(jié)第三節(jié) 煙氣分析方法煙氣分析方法 v第四節(jié)第四節(jié) 空氣和煙氣焓的計(jì)算空氣和煙氣焓的計(jì)算 第二章燃料及燃燒計(jì)算第二章燃料及燃燒計(jì)算 2 第一節(jié)燃料的成分及其主要特性第一節(jié)燃料的成分及其主要特性 有關(guān)燃料的知識是貫穿有關(guān)燃料的知識是貫穿鍋爐原理鍋爐原理課程的一條主線！課程的一條主線！ 燃料包括核燃料燃料包括核燃料 和和 有機(jī)燃料。本課程研究的是有機(jī)燃料。有機(jī)燃料。本課程研究的是有機(jī)燃料。 有機(jī)燃料主要包括：有機(jī)燃料主要包括： 1、固體燃料煤、油頁巖、木柴、植物秸稈等、固體燃料煤、油頁

2、巖、木柴、植物秸稈等 2、液體燃料柴油、重油、渣油、煉焦油、液體燃料柴油、重油、渣油、煉焦油 3、氣體燃料天然氣、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣、氣體燃料天然氣、高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、發(fā)生爐煤氣 3 一、煤的成分及分析標(biāo)準(zhǔn)一、煤的成分及分析標(biāo)準(zhǔn) 常用的煤成分分析標(biāo)準(zhǔn)組成有元素分析組成和工業(yè)分析組成。常用的煤成分分析標(biāo)準(zhǔn)組成有元素分析組成和工業(yè)分析組成。 （一）煤的元素分析組成成分及其性質(zhì)（一）煤的元素分析組成成分及其性質(zhì) 將煤中所有成分按照組成元素分成以下七類：將煤中所有成分按照組成元素分成以下七類： 碳碳(C)、氫、氫(H)、氧、氧(O)、氮、氮(N)、硫、硫(S)、灰（、灰（A) 、水（、水

3、（M） 1. 碳（碳（C） 含量含量: 20%- 70%, 是煤中最主要的可燃成分。是煤中最主要的可燃成分。 完全燃燒所釋放的能量完全燃燒所釋放的能量: 32988kJ/kg 4 2. 2. 氫（氫（H H） 含量含量: 2%- 6%: 2%- 6% 完全燃燒所釋放的能量完全燃燒所釋放的能量: 120370kJ/kg : 120370kJ/kg 3. 氧和氮（氧和氮（O , N） O 含量含量: 12%- 40%; N 含量含量: 0.5%-2.5% 。二者均為燃料的內(nèi)雜質(zhì)。二者均為燃料的內(nèi)雜質(zhì)。 燃燒后產(chǎn)生有害氣體燃燒后產(chǎn)生有害氣體 NOx 4. 硫（硫（S ） 含量含量: 一般一般 140

4、0ST 1400： 難熔灰分難熔灰分 ST 1200ST 1.7 1.7 ，STST、FT FT 高高 2.8 40% -90%, A = 6-25%, M = 1-5%, Q = 25000 32500 C 40% -90%, A = 6-25%, M = 1-5%, Q = 25000 32500 kJ/kgkJ/kg 貧煤：貧煤：V Vdaf daf = 10-20%; = 10-20%; 煙煤：煙煤：V Vdaf daf = 20-40%; = 20-40%; 一般一般 C = 40% -60% -75%, A = 7-30% - 50%, M = 3-16%, Q = 20000 C

5、 = 40% -60% -75%, A = 7-30% - 50%, M = 3-16%, Q = 20000 30000 kJ/kg 30000 kJ/kg 劣質(zhì)煙煤劣質(zhì)煙煤 Q = 11000 20000 kJ/kgQ = 11000 20000 kJ/kg 褐煤：褐煤：V Vdaf daf 40%; 40%; A = 15-50% A = 15-50%， Q = 10000 21000 kJ/kgQ = 10000 21000 kJ/kg (一一) 發(fā)電廠用煤的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電廠用煤的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 16 (二二) 各類煤質(zhì)的燃燒特性各類煤質(zhì)的燃燒特性 1、無煙煤、無煙煤 含碳量高，含碳量高，V含

6、量低且析出溫度高，著火困難、不易燃盡。便含量低且析出溫度高，著火困難、不易燃盡。便 于輸運(yùn)、不易自燃。于輸運(yùn)、不易自燃。 2、煙煤、煙煤 含碳量較無煙煤低，含碳量較無煙煤低， V含量高，著火容易、燃燒快、易燃盡。含量高，著火容易、燃燒快、易燃盡。 但大部分具有結(jié)焦性。但大部分具有結(jié)焦性。 3、貧煤、貧煤 介于無煙煤和煙煤間。著火燃盡困難，不易結(jié)焦。介于無煙煤和煙煤間。著火燃盡困難，不易結(jié)焦。 4、褐煤、褐煤 V含量高且析出溫度低，著火燃燒容易；含碳量低，故發(fā)熱含量高且析出溫度低，著火燃燒容易；含碳量低，故發(fā)熱 量低。易自燃。量低。易自燃。 17 q重油、渣油重油、渣油 四、液體燃料和氣體燃料四

7、、液體燃料和氣體燃料 成份：成份：C 81% -87%, O = 11-14%, S,N = 1-2%, H20 4%, A 81% -87%, O = 11-14%, S,N = 1-2%, H20 4%, A1%, Q = 37700 44000 kJ/kgQ = 37700 44000 kJ/kg 粘度：粘度： 恩氏粘度恩氏粘度 o oE E：某溫度下：某溫度下 200mL 200mL 油流出粘度計(jì)的時(shí)間與油流出粘度計(jì)的時(shí)間與2020時(shí)，時(shí)， 200mL 200mL 蒸餾水流出時(shí)間之比。蒸餾水流出時(shí)間之比。 閃點(diǎn)和燃點(diǎn)閃點(diǎn)和燃點(diǎn) 凝固點(diǎn)凝固點(diǎn) 硫分：高硫硫分：高硫2%2%、中硫、中硫0.

8、5-2%0.5-2%、低硫、低硫 0.5% 0.5% 灰分，一般灰分，一般0.3%0.3% 18 q天然氣、人工煤氣天然氣、人工煤氣 氣體燃料氣體燃料 天然氣：氣田氣、油田氣天然氣：氣田氣、油田氣 人工煤氣：液化石油氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、發(fā)生人工煤氣：液化石油氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、發(fā)生 爐煤氣爐煤氣 19 第二節(jié)燃料燃燒計(jì)算第二節(jié)燃料燃燒計(jì)算 l完全燃燒完全燃燒 生成物生成物COCO2 2 l不完全燃燒不完全燃燒 生成物生成物COCO 理想氣體理想氣體 1kmol1kmol體積為體積為22.4 Nm22.4 Nm3 3 ( (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)) ) 20 v（一）理論空氣量（干空氣）（一）

9、理論空氣量（干空氣） 一、燃燒所需一、燃燒所需空氣量空氣量及及過量空氣系數(shù)過量空氣系數(shù) 1. C1. C 1kg(Nm3)1kg(Nm3)燃料完全燃燒，且無剩余氧氣，所燃料完全燃燒，且無剩余氧氣，所 需空氣量。需空氣量。 可燃元素有可燃元素有 C C、 H H、 S S。分別計(jì)算其需氧量。分別計(jì)算其需氧量 0 V 22 COOC 2 3 2 3 4 .224 .2212CONmONmkgC 2 3 2 3 866. 1866. 11CONmONmkgC 3 100 866. 1Nm Car 21 2. H2. H 3. S3. S OHOH 222 22 OHNmONmkgH 2 3 2 3

10、2 8 .444 .22032. 4 OHNmONmkgH 2 3 2 3 2 1 .1156. 51 3 100 56. 5Nm H ar 22 SOOS 2 3 2 3 4 .224 .2232SONmONmkgS 2 3 2 3 7 . 07 . 01SONmONmkgS 22 4. 1kg4. 1kg燃料本身含燃料本身含O O 理論氧氣量理論氧氣量 kg Oar 100 3 100 7 . 0 10032 4 .22 Nm OO arar 100 7 . 0 100 56. 5 100 7 . 0 100 866. 1 0 2 arararar O OHSC V 理論空氣量理論空氣量

11、) 100 7 . 0 100 56. 5 100 7 . 0 100 866. 1 ( 21. 0 1 0 arararar OHSC V arararar OHSC0333. 0265. 0)375. 0(0889. 0 00 293. 1Vm 23 l （二）實(shí)際供給空氣量及過量空氣系數(shù)（二）實(shí)際供給空氣量及過量空氣系數(shù) 實(shí)際空氣量要比理論空氣量多出一部分，多出的部分叫過量實(shí)際空氣量要比理論空氣量多出一部分，多出的部分叫過量 空氣。過量空氣系數(shù)是實(shí)際空氣量與理論值之比。空氣。過量空氣系數(shù)是實(shí)際空氣量與理論值之比。 空氣為何要過量？空氣為何要過量？ 過量多少適宜？過量多少適宜？ （三）鍋爐

12、漏風(fēng)系數(shù)（三）鍋爐漏風(fēng)系數(shù) 漏入空氣量與理論空氣量比值漏入空氣量與理論空氣量比值 or V Vk 0 0 V V l kyky 24 v（一）理論煙氣容積（一）理論煙氣容積 二、燃燒產(chǎn)生的煙氣容積計(jì)算二、燃燒產(chǎn)生的煙氣容積計(jì)算 1. CO1. CO2 2 COCO2 2, SO, SO2 2, N, N2 2, H, H2 2O O 100 866. 1 2 ar CO C V 2. SO2. SO2 2 100 7 . 0 2 ar SO S V 3. N3. N2 2 100 8 . 0 10028 4 .22 79. 0 00 2 arar N NN VV 100 375. 0 866.

13、 1 222 arar SOCORO SC VVV 25 4. H4. H2 2O O (1) H(1) H2 2 燃燒生成燃燒生成 100 111. 0 100 1 .11 arar HH (2) (2) 燃料中燃料中H H2 2O O ar ar M M 0124. 0 10018 4 .22 (3) (3) 空氣代入空氣代入 0 100018 4 .22 V d k 0 016. 0V (4) (4) 燃油霧化帶入燃油霧化帶入 whwh GG24. 1 18 4 .22 wharar OHGVMHV24. 1016. 00124. 0111. 0 00 2 wharar ararar y

14、 GVMH N V SC V 24. 1016. 00124. 0111. 0 100 8 . 079. 0 100 375. 0 866. 1 0 0 0 干煙氣干煙氣 濕煙氣濕煙氣 00 22 NROgy VVV 000 2O Hgyy VVV 26 （二）實(shí)際煙氣容積（二）實(shí)際煙氣容積 由于由于 所以所以 y V 00 ) 1(79. 0 2 2 VVVN N 1 00 0 ) 1(0161. 0) 1(VVVV yy 222 ONROgy VVVV 0 ) 1(21. 0 2 VVO 00 ) 1( 22 VVVV NROgy 00 ) 1(VVV gygy OHgyy VVV 2 2

15、7 不完全燃燒時(shí)：不完全燃燒時(shí)： OHNOSOCOCOy VVVVVVV 22222 100 866. 1 2 ar CO C V 100 866. 1 2 ar COCO C VV 完全燃燒完全燃燒 不完全燃燒不完全燃燒 對于氣體燃料，公式對于氣體燃料，公式2-472-47，4848，4949 煙氣量采用質(zhì)量來計(jì)算煙氣量采用質(zhì)量來計(jì)算 0 293. 1) 1000 1 ( 100 1V d G A m wh ar y 28 第三節(jié)煙氣分析方法第三節(jié)煙氣分析方法 （一）目的（一）目的 爐膛空氣供給量爐膛空氣供給量 一、煙氣分析一、煙氣分析 l py 排煙熱損失排煙熱損失 CO, HCO, H2

16、 2, CH, CH4 4不完全燃燒熱損失不完全燃燒熱損失 化學(xué)吸收法，電氣測量法，紅外吸收法，色譜分析法化學(xué)吸收法，電氣測量法，紅外吸收法，色譜分析法 29 （二）奧氏煙氣分析儀（二）奧氏煙氣分析儀 吸收吸收RO2RO2 吸收吸收O2O2吸收吸收COCO 30 煙氣中主要含有煙氣中主要含有RO2, O2, CO, N2 100 222 NCOORO 100 100 100 100 2 2 2 2 2 2 gy N gy CO gy O gy RO V V N V V CO V V O V V RO 31 （一）根據(jù)煙氣分析結(jié)果計(jì)算煙氣容積（一）根據(jù)煙氣分析結(jié)果計(jì)算煙氣容積 二、運(yùn)行時(shí)煙氣容積

17、和二、運(yùn)行時(shí)煙氣容積和CO含量計(jì)算含量計(jì)算 100 22 2 gy COSOCO V VVV CORO 100 375. 0 866. 1 22 arar COSOCO SC VVV CORO SC V arar gy 2 )375. 0(866. 1 00 00 ) 1(0161. 024. 10161. 00124. 0111. 0 ) 1(0161. 0 2 2 VGVMH VVV wharar OH OH wharar GVMH24. 10161. 00124. 0111. 0 0 wharar arar y GVMH CORO SC V24. 10161. 00124. 0111.

18、0 )375. 0(866. 1 0 2 32 若不完全燃燒產(chǎn)物只有若不完全燃燒產(chǎn)物只有COCO （二）煙氣中（二）煙氣中COCO含量的計(jì)算含量的計(jì)算 100 866. 15 . 0) 1(21. 0 ,0 2 COar O C VV CO COar V C 100 866. 1 , COO VVV5 . 0) 1(21. 0 0 2 00 ) 1(79. 0 2 2 VVVN N )5 . 0( 21. 0 79. 0 2 2 2 0 COO N N VVVV )5 . 0( 21. 0 79. 0 2 2 22 0 COO N OCOROgy VVVVVVV 33 除以除以 21)(605

19、. 0 222 COROOCORO 22 SOOS )5 . 0( 21. 0 79. 0 2 2 22 0 COO N OCOROgy VVVVVVV 100 gy V )5 . 0( 21. 0 79. 0 /100 222 0 2 COOVVOCORO gy N gy N V VOCORO 100 21. 0185. 021. 021 0 2 22 100 22 2 gy COSOCO V VVV CORO 22 2 0 222 21. 0185. 021. 021 SOCOCO VVV CORO NOCORO )(79. 021. 0(605. 021 222 22 0 2 CORO

20、VVV V OCORO SOCOCO N 34 令令 21)(605. 0 222 COROOCORO )(79. 021. 0(605. 021 222 22 0 2 CORO VVV V OCORO SOCOCO N 100 8 . 079. 0 00 2 ar N N VV 100 7 . 0 2 ar SO S V 100 866. 1 2 ar COCO C VV )( 375. 0 38. 0126. 0 35. 2(605. 021 222 CORO SC NOH OCORO arar ararar arararar OHSCV0333. 0265. 0)375. 0(0889.

21、 0 0 arar ararar SC NOH 375. 0 38. 0126. 0 35. 2 不完全燃燒方程式不完全燃燒方程式 35 即即 605. 0 )1 (21 22 ROO CO 若若 1 （三）完全燃燒方程式及（三）完全燃燒方程式及RO2最大值最大值 21)(605. 0 222 COROOCORO 21 222 ROORO 22 )1 (21ROO 1 21 2 2 O RO 1 21 max 2 RO 表表2-92-9 36 1.1.過量空氣系數(shù)計(jì)算過量空氣系數(shù)計(jì)算 k k kk V V VV V V V 1 1 0 （四）運(yùn)行時(shí)過量空氣系數(shù)和漏風(fēng)系數(shù)的計(jì)算（四）運(yùn)行時(shí)過量空

22、氣系數(shù)和漏風(fēng)系數(shù)的計(jì)算 79. 0 100 8 . 0 2 ar N k N V V 37 另另 2 2 5 . 0 21 79 1 1 N COO 完全燃燒完全燃燒 )(100 5 . 0 7921 21 22 2 COORO COO )(100 7921 21 22 2 ORO O 1 21 2 2 O RO若若 022 21ORO 2 21 21 O 或或 2 max 2 2 1 21 1 21 RO RO O 不完全燃燒時(shí)不完全燃燒時(shí) 38 磁性氧量計(jì)，氧化鎬氧量計(jì)磁性氧量計(jì)，氧化鎬氧量計(jì) 2.2.運(yùn)行時(shí)過量空氣系數(shù)和漏風(fēng)系數(shù)的測定運(yùn)行時(shí)過量空氣系數(shù)和漏風(fēng)系數(shù)的測定 2 max 2 2 21 21 RO RO O ) 21 1 21 1 (21 22 OO 39 第四節(jié)空氣和煙氣焓計(jì)算第四節(jié)空氣和煙氣焓計(jì)算 （一）理論空氣焓的計(jì)