锅炉-燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡.ppt

全书内容,第一章 概述第二章 燃料及其燃烧特性第三章 燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡第四章 煤粉制备及系统第五章 燃烧理论基础第六章 燃烧设备和煤粉燃烧技术第七章 过热器和再热器第八章 省煤器和空气预热器,1 樊泉桂 锅炉原理M. 第一版.北京：中国电力出版社. 2008年9月.,全书内容（续）,第九章 锅炉炉膛换热计算第十章 对流受热面的换热计算第十一章 电站锅炉的受热面布置和优化设计第十二章 自然循环蒸发系统及安全运行第十三章 强制循环锅炉 第十四章 电站锅炉蒸汽品质及其污染防治第十五章 电站锅炉的运行与调节第十六章 锅炉动态特性,1 樊泉桂 锅炉原理M. 第一版.北京：中国电力出版社. 2008年9月.,第三章 燃料燃烧计算和 锅炉机组热平衡,1 樊泉桂 锅炉原理M. 第一版.北京：中国电力出版社. 2008年9月.,Chapter 3 燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡,第一节 燃烧过程的化学反应第二节 燃烧所需要的空气量第三节 燃烧产生的烟气量第四节 烟气分析第五节 燃烧方程式第六节 运行中过量空气系数的确定第七节 空气和烟气焓第八节 锅炉机组的热平衡第九节 锅炉机组的热平衡试验,3.1 燃烧过程的化学反应,1，碳的完全燃烧,(3-1),3.1 燃烧过程的化学反应,1，碳的不完全燃烧,(3-2),3.1 燃烧过程的化学反应,2，氢的燃烧,(3-3),3.1 燃烧过程的化学反应,3，硫的燃烧,(3-4),1kg燃料完全燃烧需要的氧气总量为：燃料本身的氧量,3.2 燃烧所需要的空气量,1，1.0kg煤燃烧需要的理论空气量,(3-5),(3-6),第二节 燃烧所需的空气量,1理论空气量 1kg（或1Nm3）燃料完全燃烧时所需的最低限度的空气量（空气中的氧无剩余）称为理论空气量。以容积表示时其代表符号为V0 。 理论空气量也就是从燃烧反应方程式出发导出的1kg（或1Nm3）燃料完全燃烧所需的空气量。,2实际空气量和过量空气系数,在锅炉的实际运行中，为使燃料燃尽，实际供给的空气量总是要大于理论空气量，超过的部分称为过量空气量。实际空气量Vk与理论空V0之比称为过量空气系数（用于烟气量计算，用于空气量计算）。,3.2 燃烧所需要的空气量,2，实际空气量和过量空气系数,(3-7),实际空气量,过量空气量,3.2 燃烧所需要的空气量,3，漏风系数和空气平衡,(3-8),漏风系数,任意烟道截面,空气预热器,(3-9),(3-10),(3-11),3.2 燃烧所需要的空气量,炉膛出口过量空气系数的取值：无烟煤 ”L=1.25贫煤、劣质烟煤： ”L=1.20烟煤： ”L=1.15褐煤： ”L=1.25,3.3 燃烧产生的烟气量,1，理论烟气量1.1 烟气成分： N2，CO2，O2，H2O，SO21.2 理论烟气量的计算,(3-12),(3-13),(3-14),3.3 燃烧产生的烟气量,1，理论烟气量1.2 理论烟气量的计算(1) 二氧化碳和二氧化硫的体积,(3-15),(3-16),(3-17),3.3 燃烧产生的烟气量,1，理论烟气量1.2 理论烟气量的计算(2) 理论氮气体积(3) 理论水蒸汽体积,(3-18),(3-20),Wwh: kg/kg,3.3 燃烧产生的烟气量,1，理论烟气量1.2 理论烟气量的计算2，完全燃烧时的实际烟气量2.1 烟气成分：N2，CO2，O2，H2O，SO2,(3-21),3.3 燃烧产生的烟气量,2，完全燃烧时的实际烟气量2.2完全燃烧时的实际烟气量计算：二氧化碳和二氧化硫的体积氮气体积,(3-25）,3.3 燃烧产生的烟气量,2，完全燃烧时的实际烟气量2.2 完全燃烧时的实际烟气量计算：(3) 氧气体积(4) 水蒸汽体积,(3-26）,(3-27）,3.3 燃烧产生的烟气量,2，完全燃烧时的实际烟气量2.2 完全燃烧时的实际烟气量计算：烟气体积干烟气体积,(3-28）,(3-29）,3.3 燃烧产生的烟气量,3，不完全燃烧时的烟气量3.1 一氧化碳和二氧化碳的体积：3.2 不完全燃烧时烟气中的氧体积,(3-34）,(3-35）,3.3 燃烧产生的烟气量,3，不完全燃烧时的烟气量3.2 不完全燃烧时烟气体积：4，烟气中三原子气体的容积份额和飞灰浓度,(3-36）,(3-37）,(3-38）,p烟气总压力，MPa；一般取 p=0.098 MPa,3.3 燃烧产生的烟气量,4，烟气中三原子气体的容积份额和飞灰浓度,(3-39）,(3-40）,afh飞灰占总灰分的质量份额，一般取 0.90.95my 1kg燃料燃烧得到的烟气质量， kg/kg,3.4 烟气分析,1，干烟气的容积成分,(3-41）,(3-42）,(3-43）,(3-44）,(3-45）,3.4 烟气分析,1，干烟气的容积成分,(3-46）,(3-47）,(3-48）,3.4 烟气分析,2，奥氏烟气分析仪,气体分析仪,分析烟气及气体中的CO2, CO, O2, SO2, NOx的含量美国Rosemant公司,便携式烟气分析仪(2台套),分析烟气及气体中的SO2，O2，CO，NOx，CO2，烟道温度和负压 美国Rosemant公司,3.4 烟气分析,3，根据烟气分析结果计算干烟气体积,(3-49）,(3-50）,3.5 燃烧方程式,(3-52）,不完全燃烧方程式,(3-53）,3.5 燃烧方程式,(3-55）,(3-56）,完全燃烧时，CO=0,3.6 运行中过量空气系数的确定,(3-60）,(3-61）,运行中,3.6 运行中过量空气系数的确定,(3-62）,(3-63）,运行中，不完全燃烧的过量空气系数,运行中，完全燃烧的过量空气系数,3.6 运行中过量空气系数的确定,(3-65）,运行中，过量空气系数的近似公式,3.7 空气和烟气的焓,(3-66）,1，空气焓：理论空气焓,(3-67）,实际空气焓,注意：只有烟气温度才用符号表示。,3.7 空气和烟气的焓,2，烟气焓,(3-68）,(3-69）,(3-70）,当 4187afhAar/Qar,net6时，才计算飞灰焓,3.8 锅炉机组热平衡,1，热平衡方程,Qr,Q1,Q5,Q2,Q3,Q4,Q6,3-2 锅炉热效率,正平衡法：方法简单，不能分析各项热损失从而提出改进建议。2. 反平衡法：实际试验过程中，往往测出锅炉各项热损失，来计算锅炉热效率，称为反平衡法。方法复杂，但有利于判断锅炉需要改进的环节，为结构优化提供依据，尤其大型锅炉适用。小型锅炉以正平衡为主，辅以反平衡；大型锅炉不易准确测量燃料消耗量，靠反平衡法。,3.8 锅炉机组热平衡,2，锅炉输入热量Qr2.1 燃料的物理显热,(3-74）,燃料的物理显热，外热源加热空气时带入的热量，雾化燃油所用蒸汽带入的热量。,(3-75）,(3-76）,3.8 锅炉机组热平衡,2，锅炉输入热量Qr2.1 燃料的物理显热,cdr,3.8 锅炉机组热平衡,2，锅炉输入热量Qr2.2 外热源加热空气带入的热量2.3 雾化燃油所用蒸汽带入的热量,(3-77）,(3-78）,雾化1 kg燃油消耗的蒸汽量,kg/kg；雾化蒸汽在入口参数下的焓，运行基准温度下饱和蒸汽的焓。2510kJ/kg。,3.8 锅炉机组热平衡,3，固体不完全燃烧损失Q43.1 运行试验时,(3-79）,(3-83）,灰平衡：进入炉内燃料的总灰量应等于灰渣、漏煤及飞灰之和,3.8 锅炉机组热平衡,3，固体不完全燃烧损失Q43.1 运行试验时,(3-84）,(3-85）,(3-86）,3.8 锅炉机组热平衡,3，固体不完全燃烧损失Q43.2 设计锅炉时q4的选择无烟煤 q4=4%6%；贫煤 q4=4%6%；烟煤 q4=1%2%；褐煤 q4=0.5%1.0%影响q4的因素,3.8 锅炉机组热平衡,1）燃料性质； 2）燃烧方式；3）炉膛形式和结构；4）燃烧器结构与布置方式；5）炉膛温度；6）锅炉负荷；7）运行水平；8）燃料在炉膛内的停留时间；9）煤粉、空气混合速度、均匀程度。,排烟热损失是现代锅炉热损失中最大的一项热损失，煤粉炉的排烟热损失通常可达48主要影响因素是排烟温度的高低和过剩空气量的多少。一般排烟温度每增高1520，q2约增大1。降低排烟温度，但会减小尾部烟道传热平均温压，因而不得不大大增加尾部受热面面积，因而相应增加锅炉的金属消耗量。况且，低温受热面的壁面可能达到露点温度，导致低温腐蚀。大、中型锅炉的排烟温度通常控制在110160的范围内。,3.8 锅炉机组热平衡,4，排烟损失Q24.1 运行试验时,(3-87）,(3-88）,干烟气带走的热量,(3-89）,3.8 锅炉机组热平衡,4，排烟损失Q24.1 运行试验时,(3-90）,烟气中的水蒸汽带走的显热,(3-93）,干烟气带走的热量,3.8 锅炉机组热平衡,4，排烟损失Q24.1 运行试验时,比热容， kJ/(m3),3.8 锅炉机组热平衡,4，排烟损失Q24.2 设计时,(3-94）,(3-95）,3.8 锅炉机组热平衡,5，可燃气体不完全燃烧损失 Q35.1 运行试验时5.2 设计时,煤粉炉 q3=0, 燃油燃气炉 q3=0.5%,(3-96）,(3-97）,3.8 锅炉机组热平衡,5，可燃气体不完全燃烧损失 Q3最佳过量空气系数的确定,q2,q4,q3,Q2+q3+q4,3.8 锅炉机组热平衡,6，散热损失 Q56.1 运行试验时,(3-98）,(3-99）,Ded：额定蒸发量，D：实际蒸发量,3.8 锅炉机组热平衡,3.8 锅炉机组热平衡,6，散热损失 Q56.2 设计时：根据图3-4选取。影响q5的因素1）锅炉外表面积大小；2）炉墙结构；3）保温层隔热性能；4）环境温度； 5）锅炉额定蒸发量；,3.8 锅炉机组热平衡,7，灰渣物理热损失 Q67.1 运行试验时：,(3-100）,(3-101）,3.8 锅炉机组热平衡,7，灰渣物理热损失 Q67.2 设计时：,3.8 锅炉机组热平衡,7，灰渣物理热损失 Q67.2 设计时：,(3-102）,折算灰分10%时，固态排渣煤粉炉忽略q6，液态排渣炉：忽略飞灰的物理热损失；燃油燃气炉，q6=0,3.8 锅炉机组热平衡,8，锅炉有效利用热，热效率，燃料消耗量8.1 锅炉有效利用热8.2 锅炉热效率,(3-103）,(3-104）,3.8 锅炉机组热平衡,8，锅炉有效利用热，热效率，燃料消耗量8.3 燃料消耗量计算燃料消耗量,(3-105）,(3-106）,3.9 锅炉机组的热平衡试验,1，目的（1）确定锅炉机组热效率；（2）确定锅炉机组各项热损失的大小；（3）确定过量空气系数、排烟温度、过热蒸汽温度等参数与锅炉负荷的关系。2，方法（1）正平衡法； （2）反平衡法,3.9 锅炉机组的热平衡试验,3，换算到保证条件下的热效率3.1 输入热量的修正3.2 热损失的修正3.2.1 进风温度偏差换算（1）不带暖风器的送风系统。,(3-107）,3.9 锅炉机组的热平衡试验,3，换算到保证条件下的热效率3.2 热损失的修正（2）带有暖风器的送风系统。a, t0变化b, tk变化c, t0变化，tk变化，用tb0代替t0.,3.9 锅炉机组的热平衡试验,3，换算到保证条件下的热效率3.2 热损失的修正3.2.2 给水温度偏差的换算,(3-108）,3.9 锅炉机组的热平衡试验,4，锅炉机组热效率燃烧效率：燃烧的完善程度，煤粉炉和CFB 9899%,(3-109）,第三章 基本要求,1，掌握烟气量、烟气焓的计算方法2，掌握过量空气系数的近似计算公式3，掌握锅炉机组热量反