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文档简介
§2.1燃料的化学成分及其性质
§2.2燃料的燃烧计算返回第二章燃料及燃烧计算§2.3锅炉运行时烟气分析及其应用§2.1燃料的化学成分及其性质第二章一、燃料的化学成分及其性质燃料(s、l、g)
可燃成分:高分子化合物,成分C、H、S、
O、N杂质成分:多种矿物质灰分,水分1.碳(C):主要的燃烧成分,约占50~95%,kJ/kg。纯碳燃点高,燃烧缓慢。燃料中的碳多以化合物形式存在2.氢(H):重要的燃烧成分,煤中约占2~8%,kJ/kg。十分容易着火,燃烧迅速,易爆。液体和气体燃料氢含量较高约占从百分之几到几十不等,燃烧室易析出碳黑而冒黑烟。3.硫(S):是燃料中的有害成分,约占可燃成分的0~8%,10900kJ/kg,燃烧后的产物是§2.1燃料的化学成分及其性质
SO2、SO3,与水蒸汽相遇会生成亚硫酸和硫酸。1)SO2、SO3排放造成大气污染2)锅炉尾部受热面造成低温腐蚀4.氧和氮氧和氮是可燃成分中的不可燃部分。氧约占~40%,含氧量随煤化程度增高而明显减少。氮主要以有机氮形态存在,约占0.5~2%。高温高压燃烧生成NOx,有害。第二章§2.1燃料的化学成分及其性质5.水分(Water、Moisture):燃料中的主要杂质,约占5~60%。1)水分进入炉内吸热汽化成水蒸汽,对燃烧不利;2)
在烟气露点时,水蒸气与SO2、SO3生成亚硫酸和硫酸,造成低温腐蚀;3)
6.灰分(Ash)燃料中主要不可燃的矿物杂质成分,与成煤条件、开采方式、运输条件1)可燃物减少,,着火困难,灰渣量增加,运行操作繁重;2),炉内易结渣,使受热面传热恶化,3)
第二章§2.1燃料的化学成分及其性质二、燃料成分分析数据的基准及换算1.燃料成分表示方法1)应用基——以进入锅炉房准备燃烧的煤为分析基准,以次为100%燃料的应用基成分是锅炉燃用燃料的实际应用成分,用于锅炉的燃烧、传热、通风和热工试验的计算。2)分析基——在实验室条件下(室温20℃,相对湿度60%),风干后的煤样作为分析基准3)干燥基——除去全部水分后的煤作为分析基准4)可燃基——将变化较大,对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后的煤作为分析基准aaa第二章§2.1燃料的化学成分及其性质4)可燃基——将变化较大,对燃烧不利的杂质灰分和水分除去后的煤作为分析基准
燃料的可燃基成分不再受水分和灰分变化的影响,是—种稳定的组成成分,常用于判断煤的燃烧特性和进行煤的分类的依据,如可燃基挥发分Vr。煤矿提供的煤质成分,通常也是可燃基各组成成分。上述基准的换算关系如图2-12.燃料成分各种表示方法之间的换算1)换算方法
2)换算系数k:见平衡4表2-13.全水分计算方法全水分是分析基水分和应用基风干水分之和,由于其基准不同,需换算: %或 %第二章§2.2燃料的燃烧计算基本假设:
1.空气、烟气均为理想气体,每kmol体积等于22.4Nm3;2.空气中只有O2和N2成分,其容积比为:;
3.每kg燃料都是在完全燃烧的条件下计算。
一、理论空气量及过量空气系数1.理论空气量的计算第二章§2.2燃料的燃烧计算理论空气量的经验计算公式:pp262.过量空气系数、实际空气量和漏风系数1)过量空气系数——燃烧时实际供给空气量与理论空气量之比。炉膛出口处过量空气系数为平均值,与燃烧设备、燃料种类、燃烧方式等有关。层燃炉;室燃炉
2)实际空气量:
Nm3/kg3)漏风系数锅炉运行时,炉中处于负压工作状态,炉外冷空气从炉墙、门孔几个受热面贯穿墙处漏入炉内,使炉内过量空气系数烟烟气流程逐第二章§2.2燃料的燃烧计算渐增大,其值为:
各受热面漏风量:
Nm3/kg二、燃烧生成烟气量完全燃烧时烟气成分是:CO2、SO2、H2O、O2、N21.理论烟气量的计算(α=1)——不含有O2
Nm3/kgNm3/kg(四个来源)
Nm3/kg第二章§2.2燃料的燃烧计算理论烟气量的经验计算公式:pp.27~28
2.实际烟气量的计算(α>1)——含有过量O21)过量空气中氧容积:
Nm3/kg2)过量空气中氮容积:
Nm3/kg3)过量空气中水蒸汽容积:
Nm3/kg4)实际烟气量——理论烟气量与过量空气之和Nm3/kg三、空气和烟气的焓
第二章§2.2燃料的燃烧计算1.理论空气的焓——每kg固体(液体,气体)燃料燃烧时所需理论空气量,在等压下,从0℃加热到
℃所需要的热量,单位kJ/kg
kJ/kg(查表2-10)
2.理论烟气的焓——每kg固体(液体,气体)燃料燃烧后所生成理论烟气量,在等压下,从0℃加热到℃所需要的热量,单位kJ/kgkJ/kg式中
等由表2-10查取(pp.29)
3.实际烟气焓1)烟气中过量空气的焓:
kJ/kg2)实际烟气的焓:
kJ/kg
第二章§2.2燃料的燃烧计算afh——入炉燃料灰分随烟气带出的灰分重量比,称飞灰份额,层燃炉afh=0.2~0.3,煤粉炉afh=0.85~0.9。只有当燃料中灰分很大时,才需加以考虑,即:
:第二章§2.3锅炉运行时烟气分析及其应用一、烟气分析的目的在锅炉运行时,通过烟气取样分析,计算出实际烟气量,,CO从而了解和掌握锅炉实际燃烧情况,便于制定合理的燃烧调整及燃烧设备的改进方案,从而提高燃烧效率和锅炉热效率。炉膛出口过量空气系数有一最佳值:
qmin=q2+q3+q4二、理论上烟气分析成分
1.每kg燃料完全燃烧时产生的烟气成分:RO2、N2、H2O;第二章§2.3锅炉运行时烟气分析及其应用2.燃料完全燃烧时产生的烟气成分:RO2、N2、H2O、O2;3.燃料不完全燃烧时产生的烟气成分:RO2、N2、H2O、O2、CO;三、烟气分析仪器及测定1.烟气分析仪
1)奥氏分析仪
KOH或NaOH溶液吸收RO2,(%)
焦性没食子酸的苛性钾溶液吸收O2及RO2,(%)
氯化亚铜氨溶液吸收CO及O2,(%)第二章§2.3锅炉运行时烟气分析及其应用2)色谱层析仪
3)红外线烟气分析仪2.测定:(由锅炉实验完成)
四、烟气成分测定的计算
1.; 2.3.;4.五、烟气分析结果的应用1.烟气量的计算第二章§2.3锅炉运行时烟气分析及其应用Nm3/kg2.烟气中CO含量的计算1)燃料特性系数——只与燃料的可燃成分有关,与燃料的水分、灰分无关,也不随应用基、分析基、干燥基即可燃基等而变化。
2)不完全燃烧方程式
3)CO含量的计算%第二章§2.3锅炉运行时烟气分析及其应用4)不完全燃烧RO2的计算%
5)完全燃烧方程式
6)在理论空气下完全燃烧时,,,则
%3.过量空气系数的计算
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