燃烧过程计算内容： 燃料发热值 燃烧用理论和实际空气量 热效率

1、燃烧过程计算内容：燃烧过程计算内容： 燃料发热值燃料发热值 燃烧用理论和实际空气量燃烧用理论和实际空气量 热效率热效率 燃料用量燃料用量 烟气流量及组成烟气流量及组成第二章第二章 燃烧过程计算燃烧过程计算燃燃 料料2-1 燃料种类燃料种类 燃料的性质燃料的性质 燃料的组成燃料的组成 液体燃料液体燃料 密度、粘度、比热、密度、粘度、比热、 用元素组成表示用元素组成表示 （燃料油）（燃料油） 导热系数、闪点、导热系数、闪点、 燃点、自燃点和凝燃点、自燃点和凝 固点等。固点等。 气体燃料气体燃料 密度、比热、平均密度、比热、平均 （瓦斯）（瓦斯） 相对分子质量等相对分子质量等 高发热值高发热值 低发

2、热值低发热值 燃料完全燃烧，并燃料完全燃烧，并 发热值发热值 当燃烧产物中的水当燃烧产物中的水 蒸汽凝结为水时所蒸汽凝结为水时所 放出的热量。放出的热量。 即油中所含各元素即油中所含各元素的质量百分数的质量百分数 用各组分体积用各组分体积百分数表示百分数表示 燃料完全燃烧，燃料完全燃烧，其燃烧产物中的其燃烧产物中的水分仍以汽态存水分仍以汽态存在时所放出的热在时所放出的热量量。气体燃料的发热值气体燃料的发热值 1标准立方米燃料完全燃烧时所放出的热量，单位标准立方米燃料完全燃烧时所放出的热量，单位kJ/nm3。高发热值：高发热值： 低发热值：低发热值： 发热值发热值 计算计算 燃料油发热值燃料油发

3、热值 1公斤燃料完全燃烧时所放出的热量，单位公斤燃料完全燃烧时所放出的热量，单位kJ/kg。(1)根据燃料油元素组成（质量百分数）计算根据燃料油元素组成（质量百分数）计算:高发热值：高发热值： 低发热值：低发热值： (2)根据燃料油的相对密度计算根据燃料油的相对密度计算:(3)由燃料油相对密度指数及含氢量计算由燃料油相对密度指数及含氢量计算(2-6)(2-11)式式O O) )1 10 08 8. .8 86 62 2( (S S1 12 25 56 6. .1 1H H3 33 39 9. .1 14 47 7C CQ Qh h2 25 5. .1 12 22 2W WO O) )1 10

4、08 8. .8 86 62 2( (S S1 10 03 30 0. .0 00 02 2H H3 33 39 9. .1 14 47 7C CQ Ql l2 2l l8 87 79 92 2. .7 7d d3 31 16 61 1. .1 18 85 5d d4 42 22 24 46 6. .8 83 3Q Qh hi ii ih hq qy yQ Ql li ii il lq qy yQ Q 2-2 理论空气量与过剩空气系数理论空气量与过剩空气系数 按化学反应的需氧量而供给的空气量。按化学反应的需氧量而供给的空气量。 液体燃料完全燃烧时所需的理论空气量液体燃料完全燃烧时所需的理论空气

5、量 C+O2CO 燃烧燃烧1kg碳需用氧碳需用氧=2.67 kg H2+O2H2O 燃烧燃烧1kg氢需用氧氢需用氧=8 kg S+O2SO2 燃烧燃烧1kg硫需用氧硫需用氧=1 kg燃烧燃烧1kg燃料由空气供给的理论用氧量为：燃料由空气供给的理论用氧量为：燃烧燃烧1kg液体燃料需要的理论空气量为：液体燃料需要的理论空气量为： 气体燃料所需的理论空气用量：气体燃料所需的理论空气用量：理理 论论 空空 气气 量量0 0. .0 01 1O O0 0. .0 01 1S S0 0. .0 08 8H H0 0. .0 02 26 67 7C C y y1 1. .5 5y y) )y y4 4n n

6、( (m m0 0. .5 5y y 0 0. .5 5y y0 0. .2 21 11 1V V2 22 2n nm m2 2O OS SH HH HC CC CO OH H0 00 0. .0 01 1O O) )0 0. .0 01 1S S0 0. .0 08 8H H( (0 0. .0 02 26 67 7C C0 0. .2 23 31 1L L0 0 过剩空气系数过剩空气系数实际入炉空气量与理论空气量之比实际入炉空气量与理论空气量之比表达式表达式 过剩空气系数太大，入炉空气量多，相过剩空气系数太大，入炉空气量多，相对降低了炉膛温度和烟气的黑度，影响传热对降低了炉膛温度和烟气的黑

7、度，影响传热效果。在加热炉的排烟温度一定时，过剩空效果。在加热炉的排烟温度一定时，过剩空气系数大则排烟量大，使烟气从烟囱带走的气系数大则排烟量大，使烟气从烟囱带走的热量多，增加了热损失，全炉热效率降低。热量多，增加了热损失，全炉热效率降低。过多的空气还会使烟气中含氧量高，加剧炉过多的空气还会使烟气中含氧量高，加剧炉管表面的氧化腐蚀，缩短管子的寿命。管表面的氧化腐蚀，缩短管子的寿命。 减小过剩空气系数虽然有许多好处，但减小过剩空气系数虽然有许多好处，但一个重要的前提是：必须保证燃料完全燃烧。一个重要的前提是：必须保证燃料完全燃烧。0 00 0V VV VL LL L大小的影响大小的影响过剩空气系

8、数过剩空气系数 影响过剩空气系数的因素影响过剩空气系数的因素燃料性质燃料性质 燃烧器的性能燃烧器的性能 炉体密封性能炉体密封性能加热炉的测控水平加热炉的测控水平 烟囱挡板烟囱挡板 过剩空气系数的确定过剩空气系数的确定自然通风式燃烧器自然通风式燃烧器 烧油烧油 =1.30 烧气烧气 =1.25预混式气体燃烧器预混式气体燃烧器 =1.20强制通风式燃烧器强制通风式燃烧器 烧油烧油 =1.151.20 烧气烧气 =1.101.15由烟道气组成分析结果计算由烟道气组成分析结果计算燃料完全燃烧时：燃料完全燃烧时： 燃料不完全燃烧时燃料不完全燃烧时:2 22 22 22 22 2N NO O7 79 92

9、 21 12 21 12 21 1O O7 79 9N N7 79 9N N) )C CH HH HC CO OO O( (R RO O1 10 00 02 2C CH HH HC CO O0 0. .5 5O O7 79 92 21 12 21 1 4 42 22 22 24 42 22 2 烟烟气气离离开开炉炉子子带带走走的的热热量量 入入炉炉介介质质 炉炉墙墙散散热热损损失失 全全炉炉热热负负荷荷 出出炉炉介介质质 燃燃烧烧热热 燃燃料料 空空气气 显显热热 雾雾化化剂剂 全全炉炉热热平平衡衡简简图图 2-3 加热炉热效率与燃料用量加热炉热效率与燃料用量 热效率表示方法热效率表示方法 热

10、效率计算热效率计算 热效率热效率 供给供给的能量中的能量中只包括燃料燃烧只包括燃料燃烧放出的热放出的热量和燃料、空气量和燃料、空气及雾化蒸及雾化蒸汽带入的显热。汽带入的显热。损失能量包括损失能量包括排烟带走的热排烟带走的热量和散失的热量和散失的热量。量。 综合热效率综合热效率 供给的能供给的能量中还应包括外量中还应包括外界供给体界供给体系的电和功。系的电和功。 热效率计算热效率计算正平衡法正平衡法 反平衡法反平衡法 若忽略燃料、空气、雾化蒸汽带入若忽略燃料、空气、雾化蒸汽带入的显热，全炉热平衡方程为：的显热，全炉热平衡方程为：各种热量确定方法：各种热量确定方法： 根据过剩空气系数和烟气出对流室

11、的温度由图根据过剩空气系数和烟气出对流室的温度由图2-2查得；查得； 、 在设计加热炉时可以不考虑这两部分损失。在设计加热炉时可以不考虑这两部分损失。 一般变化不大，立式炉和圆筒炉约为一般变化不大，立式炉和圆筒炉约为0.020.05，其中，其中 辐射室为辐射室为0.010.03, 对流室为对流室为0.010.02。L L3 32 21 1l lQ QQ QQ QQ QQ QB BQ Ql lL L3 32 21 1l lB BQ QQ QQ QQ QQ QB BQ QQ Q1 1l lB BQ QQ Q l lL L3 32 21 1Q Qq qq qq qq q1 1l l1 1Q Qq q

12、l l2 2Q Qq ql l3 3Q Qq ql lL LQ Qq q 影响加热炉热效率的因素影响加热炉热效率的因素烟气带走的热量烟气带走的热量 炉子散热损失炉子散热损失 不完全燃烧损失不完全燃烧损失 与过剩空气系数和炉子排烟温度有关与过剩空气系数和炉子排烟温度有关。 烟气带走的热量越多，炉子散热损失和不完全燃烧损失越烟气带走的热量越多，炉子散热损失和不完全燃烧损失越大，加热炉的热效率越低。大，加热炉的热效率越低。 提高加热炉热效率的主要措施提高加热炉热效率的主要措施采用高效、大能量的燃烧器，提高燃烧质量；采用高效、大能量的燃烧器，提高燃烧质量；监控烟气中的氧和一氧化碳含量，降低过剩空气系数

13、；监控烟气中的氧和一氧化碳含量，降低过剩空气系数；增设空气预热器或余热锅炉，回收烟气余热；增设空气预热器或余热锅炉，回收烟气余热；对流室采用钉头管或翅片管，设置自动吹灰器，强化对流室的对流室采用钉头管或翅片管，设置自动吹灰器，强化对流室的传热过程，使之多吸收热量；传热过程，使之多吸收热量；采用低传热系数的耐火绝热材料，降低炉壁散热损失；采用低传热系数的耐火绝热材料，降低炉壁散热损失；加强堵漏，减少漏入炉膛的空气量；加强堵漏，减少漏入炉膛的空气量；采用计算机或数字控制仪进行最佳燃烧控制。采用计算机或数字控制仪进行最佳燃烧控制。 加热炉热效率的测定加热炉热效率的测定标定测定标定测定（1）用干球温度

14、计测量环境温度，作为基准温度；）用干球温度计测量环境温度，作为基准温度；（2）测量各种被加热介质（油料、过热蒸汽、余热锅炉工质）测量各种被加热介质（油料、过热蒸汽、余热锅炉工质 等）在体系入口处的流量（包括油料汽化率）、温度和等）在体系入口处的流量（包括油料汽化率）、温度和 压力，以计算有效热量；压力，以计算有效热量；（3）测量燃料的低发热值，以及燃料、空气和雾化蒸汽在体）测量燃料的低发热值，以及燃料、空气和雾化蒸汽在体 系入口处的温度、压力和流量，以计算供给热量；系入口处的温度、压力和流量，以计算供给热量；（4）测量烟气离开体系时的温度，并进行烟气组成分析，以）测量烟气离开体系时的温度，并进

15、行烟气组成分析，以 计算排烟损失；计算排烟损失；（5）测量炉外壁、风、烟道外壁以及空气预热器外壁的平均）测量炉外壁、风、烟道外壁以及空气预热器外壁的平均 温度和环境风速，以计算散热损失。温度和环境风速，以计算散热损失。 准确测定上述各参数之后，分别进行正、反平衡的热效率计准确测定上述各参数之后，分别进行正、反平衡的热效率计算，并统计各组数据正、反平衡热效率的误差。当两者基本相算，并统计各组数据正、反平衡热效率的误差。当两者基本相等时，方可认为测定是正确的。等时，方可认为测定是正确的。操作测定操作测定测定排烟损失，估计散热损失测定排烟损失，估计散热损失, 计算热效率。计算热效率。 人工采样分析和

16、用热效率仪连续测定两种方法。人工采样分析和用热效率仪连续测定两种方法。 在体系出口处人工采集烟气样，做奥氏气体分析在体系出口处人工采集烟气样，做奥氏气体分析或色谱分析，得到烟气的组成（或色谱分析，得到烟气的组成（CO2、O2、CO等），等），计算出排烟处的过剩空气系数，从而确定出排烟损失。计算出排烟处的过剩空气系数，从而确定出排烟损失。热效率仪表热效率仪表 在燃料成分一定的情况下，烟气各组分间存在着在燃料成分一定的情况下，烟气各组分间存在着对应关系，即对应关系，即O2(或或CO2)含量代表着过剩空气系数，因含量代表着过剩空气系数，因此，可以建立起热效率同排烟温度和烟气中此，可以建立起热效率同排烟温度和烟气中O2(或或CO2)含量之间直接的函数关系。含量之间直接的函数关系。氧化锆测氧仪、磁导式氧分析仪和二氧化碳测定仪等。氧化锆测氧仪、磁导式氧分析仪和二氧化碳测定仪等。 燃料用量燃料用量 加热炉热负荷一定时，燃料的发热值越大，炉子加热炉热负荷一定时，燃料的发热值越大，炉子的热效率越高，越