电厂锅炉燃料燃烧计算概要

2020/2/8PrinciplesofBoilerPage1第三章燃料燃烧计算第一节理论空气量和过量空气系数第二节烟气成分及烟气容积计算第三节运行锅炉烟气容积的确定第四节燃烧方程式第五节运行锅炉过量空气系数和漏风系数2020/2/8PrinciplesofBoilerPage2第一节理论空气量和过量空气系数•一、理论空气量•二、实际供给空气量和过量空气系数2020/2/8PrinciplesofBoilerPage3第一节理论空气量和过量空气系数一、理论空气量理论空气量是指1kg（1m3）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。一般用符号表示，其单位是m3/kg（标准状态下m3/m3）。理论空气量的计算通常是以1kg（1m3）收到基燃料为基础来进行的。1.碳完全燃烧时，其化学反应方程式为：2.氢完全燃烧时，其化学反应方程式为：3.硫完全燃烧时，其化学反应方程式为：2323866.1866.11COmOmkgCOHmOmkgH232321.1156.5123237.07.01SOmOmkgS2020/2/8PrinciplesofBoilerPage4第一节理论空气量和过量空气系数一、理论空气量4.1kg燃料完全燃烧时，需要从空气中取得的氧量为：m3/kg（标态下）5.1kg收到基燃料完全燃烧时所需要的理论空气量为：m3/kg式中、合并在一起，是因为、的完全燃烧反应方程式可写成通式，其中，称为1kg燃料中“当量碳量”。此外，进行烟气分析时，一般将其的燃烧产物和的容积一起测定。1007.01007.010056.5100866.12ararararOOOSHCVararararOOHSCV0333.0265.0375.00889.0arCarSCS22ROORararSCR375.02020/2/8PrinciplesofBoilerPage5第一节理论空气量和过量空气系数一、理论空气量6.理论干空气量的质量计算公式为：kg/kg（3——7）式中1.293——干空气密度，kg/m3。以上所计算的空气量都是指不含蒸汽的理论干空气量。对于气体燃料，这一空气量可根据燃料中的各种可燃气体的氧化反应进行计算，并以1m3的气体燃料为基础。OOVL293.12020/2/8PrinciplesofBoilerPage6第一节理论空气量和过量空气系数二、实际供给空气量和过量空气系数实际送入锅炉内的空气量要比理论空气量大些，这一空气量称为实际空气量，用符号表示，单位是m3/kg（m3/m3）。实际空气量与理论空气量之比称为过量空气系数，用符号表示，（3——9）实际供给空气量与理论空气量之差称为过量空气，用符号表示，m3/kg（3——10）过量空气系数一般是指炉膛出口处的过量空气系数，这是因为炉内的燃烧过程在炉膛出口处结束。过量空气系数是锅炉运行的重要指标，太大会增加烟气容积及排烟热损失，太小则不能保证燃料完全燃烧。对于成分相同的燃料，其理论空气量相同，只要用就可表示实际供应空气量的多少。对不同形式的锅炉，不同的燃料，不同。过量空气系数的最佳值与燃料种类、燃烧方式及燃烧设备的完善程度有关，应通过试验确定。各种锅炉在燃用不同燃料时的过量空气系数值见表3-1。OkVVOOkVVVV)1(V2020/2/8PrinciplesofBoilerPage7第二节烟气成分及烟气容积计算一、烟气成分•烟气成分是指燃料燃烧后生成的产物——烟气及其携带的灰粒。•烟气携带的灰粒占容积百分比较小，通常计算时都略去不计。•烟气是由多种气体成分组成的混合物，主要含CO2、CO、SO2、N2、O2、NOx、HO2等化合物。2020/2/8PrinciplesofBoilerPage8第二节烟气成分及烟气容积计算一、烟气成分烟气是由多种气体成分组成的混合物，主要含有CO2、CO、SO2、N2、O2、NOx、HO2等化合物，分别用来表示各种气体成分容积。用表示1kg燃料燃烧生成的烟气总容积。22222HONOxONSOCOCO、V、V、V、V、V、VVyV2020/2/8PrinciplesofBoilerPage9第二节烟气成分及烟气容积计算一、烟气成分1.当且完全燃烧时，烟气容积是：m3/kg（3—11）2.当且完全燃烧时，烟气容积是：m3/kg（3—12）3.当且不完全燃烧时，烟气容积是：m3/kg（3—13）1112222HONSOCOVVVVVy22222OHONSOCOVVVVVVyCOOHONSOCO22222VVVVVVVy2020/2/8PrinciplesofBoilerPage10第二节烟气成分及烟气容积计算二、烟气容积计算1.理论烟气容积：是指当且完全燃烧时所生成的烟气容积。m3/kg（3——18）2.实际烟气容积：是指燃料实际燃烧过程都是在＞1的情况下进行的，故其为理论烟气容积、过量空气容积和过量空气带入的水蒸气容积三部分之和。即OararOarararyVMHVNSCV0161.00124.0111.079.01008.0100375.0866.101OOararOarararyVVMHVNSCV10161.10161.00124.0111.079.01008.0100375.0866.12020/2/8PrinciplesofBoilerPage11第二节烟气成分及烟气容积计算三、烟气中三原子气体、水蒸气容积份额和灰粒浓度•1.三原子气体容积份额•2.水蒸气容积份额•3.灰粒浓度2020/2/8PrinciplesofBoilerPage12第二节烟气成分及烟气容积计算三、烟气中三原子气体、水蒸气容积份额和灰粒浓度•1.三原子气体容积份额三原子气体容积份额三原子气体分压力yROySOCOROVVVVVr2222PrPRORO222020/2/8PrinciplesofBoilerPage13第二节烟气成分及烟气容积计算三、烟气中三原子气体、水蒸气容积份额和灰粒浓度2.水蒸气容积份额•水蒸气容积份额•水蒸气分压力yOHOHVVr22PrPOHOH222020/2/8PrinciplesofBoilerPage14第二节烟气成分及烟气容积计算三、烟气中三原子气体、水蒸气容积份额和灰粒浓度3.灰粒浓度：是指单位质量（或容积）的烟气中含有的灰粒质量，单位为kg/kg（kg/m3）。•质量浓度kg/kg（3——24）•容积浓度kg/m3（3——25）式中——烟气中飞灰量占燃料总灰量的份额（即飞灰份额），见表3-2——1kg收到基燃料燃烧生成的烟气质量，kg/kg。yfharGaA100yfharVaA100fhayG2020/2/8PrinciplesofBoilerPage15第三节运行锅炉烟气容积的确定烟气分析的意义：①确定锅炉运行时的烟气容积；②确定过量空气系数、漏风系数及烟气中CO含量等数据；③了解炉内的燃烧工况，以便对燃烧进行调整和对燃烧设备进行改进。2020/2/8PrinciplesofBoilerPage16第三节运行锅炉烟气容积的确定•一、烟气分析及其设备1.烟气成分分析烟气分析是以1kg燃料燃烧生成的干烟气容积（）为基础，测出烟气中各气体成分（分容积）占干烟气容积的百分数。即（3——26）（3——27）（3——28）（3——29）（3——30）（3——31）%1002CO2gyVVCO%1002SO2gyVVSO%1002O2gyVVO%1002N2gyVVN%100COgyVVCO%1002222CONOSOCOgyV2020/2/8PrinciplesofBoilerPage17第三节运行锅炉烟气容积的确定一、烟气分析及其设备•2.烟气分析仪（器）•奥氏烟气分析仪、色谱分析仪、红外线分析仪等。⑴原理（以奥氏烟气分析仪为例）是利用选择性吸收的方法来测定烟气中各种气体的成分含量。选择性吸收就是利用某种化学吸收剂和烟气接触，选择吸收烟气中的某种成分，根据其容积的减少可确定其容积含量百分数。2020/2/8PrinciplesofBoilerPage18奥氏烟气分析仪与便携式烟气分析仪2020/2/8PrinciplesofBoilerPage19第三节运行锅炉烟气容积的确定一、烟气分析及其设备•2.烟气分析仪（器）•⑵结构•其结构如图3-1所示。由量筒10、平衡瓶11、吸收瓶1、2、3等组成。•常用的化学吸收剂有：①氢氧化钾溶液②焦性没食子酸的碱性溶液③氯化亚铜氨溶液2020/2/8PrinciplesofBoilerPage20第三节运行锅炉烟气容积的确定①氢氧化钾溶液：用来吸收，其化学反应关系是：（3——33）（3——34）②焦性没食子酸碱性溶液：用来吸收，其化学反应关系是：（3——35）（3——36）③氯化亚铜氨溶液：用来吸收，其化学反应关系是：（3——37）OHCOKCOKOH23222OHSOKSOKOH23222OHOKHCKOHOHHC233633633OHOKHCHCOKOOKHC23262632336224322322NHClCOCuCOClNHCu2RO2OCO2020/2/8PrinciplesofBoilerPage21奥氏烟气分析仪1~3—吸收瓶；4—梳形管；5~7—旋塞；8—过滤器；9—三通旋塞；10—量筒；11—平衡瓶；12—水套管；13~15—缓冲瓶；16—橡皮球2020/2/8PrinciplesofBoilerPage22第三节运行锅炉烟气容积的确定一、烟气分析及其设备•2.烟气分析仪（器）•⑶分析步骤利用平衡瓶向量筒中抽取100cm3烟气；让这一定量的烟气依次进入吸收瓶1、2、3。烟气多次反复通过吸收瓶1后，烟气中的被吸收尽，利用量筒可以测出烟气减少的容积，该减少的容积即为干烟气中三原子气体容积含量的百分数。按同样的方法用吸收瓶2测出，用吸收瓶3测出，最后在量筒中剩余的气体即为。**上述吸收程序不能颠倒。**每次读数时，需将平衡瓶水位面与量筒中的水位面对齐。2020/2/8PrinciplesofBoilerPage23第三节运行锅炉烟气容积的确定二、计算烟气容积根据烟气分析结果，计算烟气容积为—OararararyVMHCOROSCV0161.00124.0111.0375.0866.12过量空气系数；OV——理论空气量。（m3/kg）2020/2/8PrinciplesofBoilerPage24作业与思考题1、什么叫过量空气系数？其对锅炉的意义是什么？2、实际烟气容积计算包括哪几部分？