第11课时单元_电厂热力设备及运行_第04章_燃烧过程

华北电力大学环境科学与工程学院电厂热力设备及运行任课教师：杨官平二○一一年一月封面燃烧空气量和烟气量锅炉热损失及热效率燃烧基本原理悬浮燃烧流态化燃烧第四章燃烧过程第一节燃烧空气量和烟气量计算内容：•燃烧所需空气量：选择送风机、确定送风管道尺寸。•燃烧生成的烟气量：选择引风机、确定烟道尺寸。计算前提•空气量与烟气量的计算均以1kg燃料的收到基为基础。•空气和烟气的所有组成成分（包括水蒸汽，分压很小）,均可作理想气体，每摩尔气体在标准状态的容积是22.4Nm3。•气体容积计算的单位均为Nm3/kg。•空气中只有N2和O2成分，其容积比为79:21。计算原则•燃料完全燃烧。•所需理论空气量，由燃料中各个可燃元素在燃烧时所需总氧量减去燃料自身所含氧量。一、燃烧所需空气量1.理论空气量）（在标准状态下的体积为燃料含氧气量为燃料每每每摩尔：14/0333.0265.0)375.0(0889.0)1007.010055.51007.0100866.1(21.01/1007.010055.51007.0100866.1/100.7032.422100,1001kg10055.51007.0100866.1:kg55.517.01866.11:kg4.2224.22016.22;4.224.2232;4.224.221222;;3030322222222kgNmOHSCOHSCVkgNmOHSCVkgNmOOOHSCkgkgkgkgkgkgOHOHSOOSCOOCO定义：每千克燃料完全燃烧所需要最少空气量称为理论空气量，用符号V°表示，单位为Nm3/kg。2.过量空气系数、实际空气量和过量空气量)24(0VV)34(0VVk过量空气系数：实际供给的空气量V与理论空气量V0的比值。烟气侧用α表示，空气侧用β表示。实际空气量：过量空气量：实际供给空气量与理论空气量之差，称为过量空气量，用⊿V表示。)44()1(0000VVVVVVk3.炉内过量空气系数α一般是指炉膛出口处的过量空气系数αl〃，这是因为炉内燃烧过程是在炉膛出口处结束。过量空气系数是锅炉运行的重要指标，太大会增大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。过量空气系数的最佳值与燃料种类、燃烧方式以及燃烧设备的完善程度有关，应通过试验确定。•一般固态排渣煤粉炉燃烧无烟煤、贫煤及劣质烟煤时，αl〃＝1.20～1.25；•一般固态排渣煤粉炉燃烧烟煤、褐煤时，αl〃=1.05～1.20。二、理论烟气容积)84(/1008.079.0100284.2279.0)74(/)375.0(01866.0)64(/1007.0)54(/100866.11001.111007.0100866.1:kg1.1117.01866.11:kg4.2224.22016.22;4.224.2232;4.224.221222;;30003332222222222222kgNmNVNVVkgNmSCVVVkgNmSVkgNmCVHSCkgkgkgkgkgkgOHOHSOOSCOOCNsocoRosoco燃料每每每摩尔：定义：指α=1时，1kg固体或液体燃料供应的空气量等于理论空气量的情况下，完全燃烧时所产生的烟气容积。组成成分:CO2、SO2、N2、H2O。理论水蒸气量)94(0161.00124.0111.00161.00161.0804.010001093.2111/04.80.42218,/293.1,10kg1/0124.010018.422/111.01001.113003003333332NmVMHVNmVVNmNmNmkgNmkggkgNmMMkgNmHHOH为：因此，理论水蒸汽容积的水蒸气的容积：理论空气量带入）（积应为：干空气所含水蒸汽的容水蒸汽的密度为干空气的密度为为干空气中含有的水蒸汽设煤中的水分为：为：煤中氢元素转换的水分理论烟气容积)104(/0161.00124.00111.0008.079.0)374.0(01866.0300000002222222kgNmVMHNVSCVVVVVVVVOHNROOHNSOCOg理论烟气容积为：三、实际烟气容积)144(/)1()134(/)124(/)114(/)1(0161.1)1(0161.0)1(79.0)1(21.0/)1(0161.0/)1(79.0/)1(21.030033300000030030030222222222222kgNmVVVVkgNmVVVkgNmVVVVVkgNmVVVVVVVVkgNmVVVkgNmVVVkgNmVVNROdgOHdggOHONROgggggOHOHNNO干烟气容积过量空气理论烟气量实际的烟气量积为：过量空气中水蒸汽的容为：过量空气中氮气的容积为：过量空气中氧气的容积定义：指α1时，1kg燃料完全燃烧时所产生的烟气容积。组成成分:CO2、SO2、N2、H2O、O2。四、烟气和空气的焓1.焓的概念与计算定义：单位质量的物质所含的全部热能。用符号h表示，单位为kj/kg。焓是状态参数：仅与状态有关，而与途径无关。气体的状态由两个独立的参数（温度和压力）确定，所以，气体的焓是温度和压力的函数。描述流动介质进行能量交换的关系时，焓是最有用和有效的。（开口系统）锅炉计算中需要根据空气和燃烧产物（常压）的温度与焓值间的关系来求得焓值。水蒸汽则需要根据温度和压力来求得焓值。前人均已经制成表格、图线或程序。2.气体焓的计算任何气体的焓均可按下式计算：h=Vcdgtkj/kg(4-15)V-该气体的容积，Nm3/kg。cdg-温度从0℃到t℃时气体平均比定压热容，kJ/（Nm3•℃）。t-气体温度，℃。不论是空气还是烟气，其焓值均以1kg计算燃料为准，且都从0℃算起，即0℃时各焓值为0。3.理论烟气焓定义：每kg燃料燃烧后所生成的理论烟气量，在等压下从0℃加热到t℃时所需的热量。单位为kj/kg。查得。的比焓，由表在温度为的查得。的比焓，由表在温度为的查得。的比焓，由表在温度为的的平均比定压热容。至下，由在的平均比定压热容。至下，由在的平均比定压热容。至下，由在）（141141141001.10001.10001.10164/)()()(232323222000222222222222CtOHNmtcCtNNmtcCtCONmtcCtCMPOHcCtCMPNcCtCMPCOckgkjtcVtcVtcVhOHNCOaOHaNaCOOHOHNNCOROg4.理论空气焓、过量空气焓和实际空气焓理论空气焓：每kg燃料燃烧所需的理论空气量，在等压下从0℃加热到t℃时所需的热量。单位为kj/kg。）（实际空气焓为：）（过量空气焓为：查得。由表的比焓，在温度为的湿空气）（理论空气焓为：194/)(184/)()1()1(14)/10(1174/)(00000300kgkjtcVhhhhkgkjtcVhhCtkggdNmtckgkjtcVhaaaaaaaaaaaa5.飞灰焓飞灰焓：每kg燃料燃烧所产生的飞灰量，在等压下从0℃加热到t℃时所需的热量。单位为kj/kg。查得。的比焓，由表灰在温度为份额。飞灰占燃料中总灰分的）（飞灰的焓为：）（，飞灰的质量为：燃料燃烧产生的烟气中141214/)(100204/1001CtkgtcakgkjtcAahkgkgAamkgasfhasfhfhfhfh6.实际烟气焓定义：1kg燃料燃烧生成的烟气，在等压下从0℃加热到t℃时所需的热量。单位为kj/kg。组成：混合气体的焓等于各组成气体焓的和，外加灰分的焓。即为理论烟气焓、过量空气焓和飞灰焓之和。)224(/))(100()()1()()()(0000222222kgkjtcAatcVtcVtcVtcVhhhhasfhaOHOHNNCOROfaagg五、过量空气系数的测量1.烟气分析的概念必要性：运行中的锅炉，燃料燃烧生成的烟气，其组成和容积是随运行工况的变化而变化的。测定烟气的成分,计算运行锅炉烟气容积和过量空气系数，可以了解炉内的燃烧情况，从而进行燃烧调整及改进燃烧设备，进而提高燃烧效率和锅炉热效率;检查锅炉漏风情况等。基础：以1kg燃料燃烧生成的干烟气（除去水分后的烟气）容积为基础。目标：得到RO2、O2、CO、N2在干烟气中所占的容积百分比。2.烟气分析的计算)284(100)274(%100)264(%100)254(%100)244(%100)234(%100222222222222NOROCOCONOROVVCOVVNVVOVVROdgCOdgNdgOdgRO3.燃料特性系数)294(375.0038.0125.035.2SCNOH物理意义：燃料中自由氢与当量碳的比值。•自由氢H：燃料中除化合氢外，未与氧、氮化合的氢。•当量碳C：将燃料中的硫折算成碳。影响因素：只与燃料的可燃成分有关。与燃料的水分、灰分无关；也与成分分析基准无关。4.完全燃烧方程)324(1210012)314(1210011)304(21222max,22222OROCOOROCOOROORO，，完全燃烧，）当（，，完全燃烧，）当（5.不完全燃烧方程。，可以用上式计算难以直接测出的情况下在由上式，得COCOROOCOCOROORO)344(605.0)1(21)334()605.0(21222226.根据烟气分析结果推算完全燃烧时的过量空气系数)384()(212179792121)374(79792121)21(100792121)(10079212179212121791179211111)3()364(7979.010079.0)2()354(2121.010021.0)1(222222222222222022222222很小很小、使用条件：完全燃烧、为：很小时，上式可以简化当计算过量空气系数少，可以忽略。一般燃料中的氮含量很来计算实际空气量根据烟气中的来计算过量空气量根据烟气中的NOOROOROOOROONONOVNVOVVVVVVVVNVNVVNVOVOVVOdgdgdgdgNdgdgO7.根据烟气分析结果推算不完全燃烧时的过量空气系数)414()(10079212179212121791179211111)3()404(7979.010079.0)2()394(215.021.01005.021.0)1(222222222022222222COOROONONOVNVOVVVVVVVVNVNVVNVCOOVCOOVVOdgdgdgdgNdgdgO计算过量空气系数少，可以忽略。一般燃料中的氮含量很来计算实际空气量根据烟气中的来计算过量空气量根据烟气中的8.运行中过量空气系数的确定)424(21212O在锅炉实际运行时，CO的含量一般都不高，可视为完全燃烧，而干烟气中的氮气接近79%，即N2=79%。常使用下式近似计算过量空气系数：O2可由烟气分析或相关仪表测定。适用条件：•完全燃烧•燃料N很小•燃料β很小9.运行中烟气侧漏风系数的确定系数。受热面出口处过量空气系数。受热面进口处过量空气)444()434(0VV漏风系数：相对