工業(yè)鍋爐熱工計(jì)算概述(共51頁(yè)).ppt

1、1第三章第三章 工業(yè)鍋爐熱工計(jì)算工業(yè)鍋爐熱工計(jì)算n3.1煤和燃料油的燃燒計(jì)算及燃燒工況檢測(cè)煤和燃料油的燃燒計(jì)算及燃燒工況檢測(cè)n3.2氣體燃料的燃燒計(jì)算及燃燒工況檢測(cè)氣體燃料的燃燒計(jì)算及燃燒工況檢測(cè)n3.3煙氣焓的計(jì)算煙氣焓的計(jì)算n3.4鍋爐機(jī)組的熱平衡鍋爐機(jī)組的熱平衡2n1.燃料的燃燒？燃料的燃燒？n 燃料中的可燃元素和氧在高溫條件下發(fā)生劇燃料中的可燃元素和氧在高溫條件下發(fā)生劇烈的氧化反響，同時(shí)放出大量熱量的過(guò)程。烈的氧化反響，同時(shí)放出大量熱量的過(guò)程。n2.燃料的燃燒產(chǎn)物？燃料的燃燒產(chǎn)物？n 煙氣、灰和渣。煙氣、灰和渣。n3.鍋爐熱工計(jì)算燃燒計(jì)算的任務(wù)鍋爐熱工計(jì)算燃燒計(jì)算的任務(wù):n確定燃料燃燒

2、時(shí)，需要的空氣量？確定燃料燃燒時(shí)，需要的空氣量？n生成的煙氣量？生成的煙氣量？n空氣焓、煙氣焓？空氣焓、煙氣焓？3n4.計(jì)算基準(zhǔn)計(jì)算基準(zhǔn)固體燃料和液體燃料固體燃料和液體燃料：以：以1kg質(zhì)量燃料質(zhì)量燃料為基準(zhǔn)；為基準(zhǔn)；氣體燃料氣體燃料：以：以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1m3體積燃料體積燃料為基準(zhǔn)。為基準(zhǔn)。n5.幾個(gè)假定幾個(gè)假定空氣、煙氣所含有的各組成氣體及水蒸氣，均空氣、煙氣所含有的各組成氣體及水蒸氣，均為理想氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，為理想氣體，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1kmol氣體氣體的體積的體積為為22.4m3?？諝庵皇茄鹾偷幕旌蠚怏w，其體積比為空氣只是氧和氮的混合氣體，其體積比為21：79。4n一、燃料燃

3、燒所需的空氣量的計(jì)算一、燃料燃燒所需的空氣量的計(jì)算n1理論空氣量理論空氣量 理論公式理論公式n1kg接收基燃料完全燃燒，而又無(wú)過(guò)接收基燃料完全燃燒，而又無(wú)過(guò)剩氧存在時(shí)所需的空氣量，稱(chēng)為理論剩氧存在時(shí)所需的空氣量，稱(chēng)為理論空氣量?？諝饬?。nC完全燃燒反響方程式完全燃燒反響方程式n C + O2 = CO2n12kg C + 22.4m3O2 = 22.4m3 CO2n1kg C 完全燃燒，需完全燃燒，需1.866m3O2 ，并產(chǎn)生并產(chǎn)生1.866m3CO2。3-13-1煤和燃料油的燃燒計(jì)算及煤和燃料油的燃燒計(jì)算及燃燒工況監(jiān)測(cè)燃燒工況監(jiān)測(cè)5S完全燃燒反響方程式完全燃燒反響方程式 S + O2 =

4、SO232kg S + 22.4m3O2 = 22.4m3SO2即即1kg S完全燃燒，需完全燃燒，需0.7m3O2，生成，生成0.7m3SO2；H完全燃燒反響方程式完全燃燒反響方程式 2H2 + O2 = 2H2O22.016kgH2 + 22.4m3O2 = 44.8m3H2O即即1kg H完全燃燒，需完全燃燒，需5.56m3O2，生成，生成11.1m3H2O。6n1kg接收基燃料中，含接收基燃料中，含 kg碳、碳、 kg硫、硫、 kg氫，而氫，而1kg接收基燃料中已含有接收基燃料中已含有 kg氧，氧，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下其容積為：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下其容積為：n m3/kg n 所以，所以，1kg接收基

5、燃料完全燃燒時(shí)所需外界接收基燃料完全燃燒時(shí)所需外界供給的理論氧氣量為：供給的理論氧氣量為：n m3/kg n 7n理論空氣量理論空氣量 m3/kg ： 8n經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算理論空氣量當(dāng)缺乏燃料的元素分析資料時(shí)，理論空氣量可根據(jù)燃料的發(fā)熱量進(jìn)行近似計(jì)算。簡(jiǎn)化公式有：對(duì)于Vdaf15%的煙煤和褐煤, ,00.2410.611000net V arKQV , ,00.2530.2781000net V arKQV 9對(duì)于Qnet,v,ar12500kJ/kg的劣質(zhì)煙煤對(duì)于燃料油, ,00.2410.4551000net V arKQV , ,00.2631000net V arKQV 10n2.實(shí)際空氣

6、量實(shí)際空氣量Vk 實(shí)際空氣量實(shí)際空氣量Vk比理論空氣量比理論空氣量 多出的空氣，多出的空氣，稱(chēng)為過(guò)量空氣，二者之比稱(chēng)為稱(chēng)為過(guò)量空氣，二者之比稱(chēng)為過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù)，即：即： 11爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù) 通常用鍋爐爐膛出口處的過(guò)量空氣系通常用鍋爐爐膛出口處的過(guò)量空氣系數(shù)數(shù) 表示鍋爐過(guò)量空氣系數(shù)的大小。表示鍋爐過(guò)量空氣系數(shù)的大小。 =f燃料種類(lèi)、燃燒方式、燃燒設(shè)燃料種類(lèi)、燃燒方式、燃燒設(shè)備完善程度，供熱鍋爐常用層燃爐備完善程度，供熱鍋爐常用層燃爐 =1.31.6。為了使燃料在爐內(nèi)盡可能完全燃燒，實(shí)為了使燃料在爐內(nèi)盡可能完全燃燒，實(shí)際送入爐內(nèi)的空氣量總是大于理論空氣際送入爐內(nèi)

7、的空氣量總是大于理論空氣量。量。過(guò)量空氣系數(shù)是鍋爐運(yùn)行的重要指標(biāo)，過(guò)量空氣系數(shù)是鍋爐運(yùn)行的重要指標(biāo)，它直接影響到鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和平安它直接影響到鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和平安性。性。 12n漏風(fēng)系數(shù)處于負(fù)壓下運(yùn)行狀態(tài)的鍋爐爐膛和煙道保持一定的負(fù)壓，外界空氣會(huì)不斷地從爐墻和煙道的不嚴(yán)密處漏入，漏入的空氣量與理論空氣量的之比稱(chēng)為漏風(fēng)系數(shù)，用表示。n除爐膛外，鍋爐其他部位的漏風(fēng)，根本上都不能起到助燃的作用，對(duì)燃燒不利，而且增加了煙氣量與引風(fēng)機(jī)的動(dòng)力消耗。教材P48表3-1列出了負(fù)壓燃燒鍋爐各部位漏風(fēng)系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值。13二、燃燒所生成的煙氣量n1.理論煙氣量理論公式理論煙氣量理論公式n 燃料燃燒后生成煙氣，如

8、過(guò)量空系數(shù)燃料燃燒后生成煙氣，如過(guò)量空系數(shù)=1，又到達(dá)完全燃燒，那么煙氣中只含，又到達(dá)完全燃燒，那么煙氣中只含有有CO2、SO2、水蒸氣、水蒸氣H2O、N2四種氣四種氣體，這時(shí)煙氣的體積稱(chēng)為理論煙氣量。體，這時(shí)煙氣的體積稱(chēng)為理論煙氣量。 n二氧化碳體積二氧化碳體積n 1kg碳完全燃燒生成碳完全燃燒生成1.866m3CO2，1kg燃料中含燃料中含 kg碳，燃燒后為碳，燃燒后為n m3/kg14二氧化硫體積 1kg硫完全燃燒生成0.7m3SO2，1kg燃料中含 kg硫，燃燒后為 m3/kg 三原子氣體體積 m3/kg15理論水蒸氣體積理論水蒸氣體積1燃料中氫完全燃燒生成水蒸氣燃料中氫完全燃燒生成水

9、蒸氣 m3/kg 2燃料中水分形成的水蒸氣燃料中水分形成的水蒸氣 m3/kg3理論空氣量理論空氣量 帶入的水蒸氣帶入的水蒸氣 164燃用重油，且用蒸汽霧化時(shí)，帶入爐內(nèi)的水蒸氣，霧化1kg重油消耗蒸汽量為Gwh，這局部水蒸氣的體積為1.24Gwhm3/kg。 m3/kg理論氮?dú)怏w積 理論空氣中的含有氮： 燃料本身所含的氮： 17n理論煙氣量 m3/kg 為干煙氣體積。 18n可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算理論煙氣量當(dāng)缺乏燃料的元素分析資料時(shí)，理論空氣量可根據(jù)燃料的發(fā)熱量進(jìn)行近似計(jì)算。簡(jiǎn)化公式有：對(duì)于無(wú)煙煤、貧煤和褐煤, ,00.2480.771000net V aryQV 19對(duì)于Qnet,v,ar進(jìn)入鍋爐的

10、空氣溫度，排煙所帶走的熱量損失稱(chēng)為排煙熱損失。382排煙熱損失的測(cè)定與計(jì)算 由于固體未完全燃燒的存在，對(duì)煙氣容積的修正。More q2是鍋爐熱損失的最大項(xiàng)，裝省煤器的水管鍋爐q2612%，不裝省煤器的水管鍋爐q220%以上。 39n2.氣體不完全燃燒熱損失(化學(xué)熱損失) n氣體不完全燃燒熱損失q3的形成nq3是由于局部CO、H2、CH4等可燃?xì)怏w未燃燒就隨煙氣排出所造成的損失。nq3=f爐子的結(jié)構(gòu)、燃料特性、燃燒過(guò)程的組織、運(yùn)行水平n 降低q3的有效措施：保持爐膛足夠的高溫和適量的過(guò)量空氣系數(shù)，注意爐內(nèi)一次風(fēng)、二次風(fēng)的配比和強(qiáng)烈混合，保證整個(gè)火焰充滿(mǎn)整個(gè)爐膛。40氣體不完全燃燒熱損失的氣體不完

11、全燃燒熱損失的測(cè)定與計(jì)算測(cè)定與計(jì)算用煙氣分析儀測(cè)定煙氣中的用煙氣分析儀測(cè)定煙氣中的CO、H2、CH4。 實(shí)際上煙氣中的實(shí)際上煙氣中的H2，CH4的含量很少，的含量很少，可忽略不計(jì)?？捎煤?jiǎn)化公式進(jìn)行計(jì)算：可忽略不計(jì)?？捎煤?jiǎn)化公式進(jìn)行計(jì)算： 33.2(%)pyqCO41n3.固體不完全燃燒熱損失n固體不完全燃燒熱損失q4的形成n q4是由于進(jìn)入爐膛的燃料，有一局部沒(méi)有參與燃燒或未燃盡而被排出爐外所造成的損失。n 由三局部組成：灰渣損失Qhz、漏煤損失Qlm、飛灰損失Qfh，是鍋爐熱損失中的主要工程。nq4=f(燃料特性、燃燒方式、鍋爐結(jié)構(gòu)、運(yùn)行工況)42n固體不完全燃燒熱損失的測(cè)定與計(jì)算固體不完全

12、燃燒熱損失的測(cè)定與計(jì)算n 在鍋爐運(yùn)行中，收集每小時(shí)的灰渣、漏在鍋爐運(yùn)行中，收集每小時(shí)的灰渣、漏煤和飛灰重量煤和飛灰重量Ghz、Glm和和Gfh，分析可燃，分析可燃物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)Chz、Clm和和Cfh%，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定并按照下式計(jì)算通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定并按照下式計(jì)算kJ/kg。 Cfh通過(guò)灰平衡法確定通過(guò)灰平衡法確定n當(dāng)設(shè)計(jì)新鍋爐時(shí)，當(dāng)設(shè)計(jì)新鍋爐時(shí)，q4可根據(jù)燃燒方式、燃可根據(jù)燃燒方式、燃料種類(lèi)由查表料種類(lèi)由查表5-2選取。選取。 43n4.散熱損失n散熱損失q5的形成n 鍋爐運(yùn)行時(shí)，爐墻、鋼架、管道、其他附件的外表溫度周?chē)h(huán)境溫度造成的熱量散失，稱(chēng)鍋爐的散熱損失。n散熱損失的計(jì)算n對(duì)于中

13、、低壓鍋爐，q5可查下表。44Fs鍋爐散熱外表積，m2；s鍋爐散熱外表積的放熱系數(shù)，w/m2.；ts，tk散熱外表溫度和周?chē)諝鉁囟?，；B燃料消耗量，kg/h； 鍋爐的散熱損失q5 453保溫系數(shù)保溫系數(shù) 保溫系數(shù)保溫系數(shù)：表示煙氣在煙道中的放熱量：表示煙氣在煙道中的放熱量被該煙道中的受熱面所吸收的份額。假定：被該煙道中的受熱面所吸收的份額。假定：各煙道與整臺(tái)鍋爐的保熱系數(shù)是相等，那各煙道與整臺(tái)鍋爐的保熱系數(shù)是相等，那么么 當(dāng)沒(méi)有空氣預(yù)熱器或空氣預(yù)熱器吸熱很小當(dāng)沒(méi)有空氣預(yù)熱器或空氣預(yù)熱器吸熱很小時(shí)，那么時(shí)，那么 46n5.灰渣物理熱損失n 是由于鍋爐排出灰渣一般都在600800以上造成的熱損失

14、。n 固態(tài)排渣煤粉爐，當(dāng) 時(shí)， 可忽略不計(jì)。 47 灰渣中灰渣中灰分的質(zhì)量灰分的質(zhì)量占占燃料總灰分質(zhì)量燃料總灰分質(zhì)量的質(zhì)量份額，當(dāng)?shù)馁|(zhì)量份額，當(dāng)層燃爐漏煤量很少層燃爐漏煤量很少時(shí)，時(shí)，可近似按照可近似按照 計(jì)算。計(jì)算。對(duì)于對(duì)于層燃爐與固態(tài)排渣煤粉層燃爐與固態(tài)排渣煤粉 ，對(duì)于對(duì)于沸騰爐沸騰爐 ?；以锢頍釗p失的大小與灰渣物理熱損失的大小與鍋爐形式鍋爐形式、燃燃料性質(zhì)料性質(zhì)以及以及排渣率排渣率有關(guān)。有關(guān)。hz1hzfh 600ohC800ohC48n五、鍋爐熱效率鍋爐效率可用鍋爐效率可用熱平衡試驗(yàn)熱平衡試驗(yàn)測(cè)定。測(cè)定。測(cè)定方法測(cè)定方法 ：正平衡正平衡和和反平衡反平衡。試驗(yàn)條件：鍋爐試驗(yàn)條件：鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行工況穩(wěn)定運(yùn)行工況下進(jìn)行。下進(jìn)行。49n1.正平衡法正平衡效率正平衡法正平衡效率n 鍋爐效率為有效利用熱量占燃料帶入鍋鍋爐效率為有效利用熱量占燃料帶入鍋爐熱量的百分比，即爐熱量的百分比，即 n 正平衡只能求鍋爐效率，不能據(jù)此研究正平衡只能求鍋爐效率，不能據(jù)此研究和分析影響鍋爐熱效率的各種因素。和分析影響鍋爐熱效率的各種因素。n 2.反平衡法反平衡效率反平衡法反平衡效率n 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，測(cè)出