燃料及燃烧计算.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Principles of Boiler,Page,*,长沙理工大学能动学院,Page,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Principles of Boiler,长沙理工大学能动学院,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Principles of Boiler,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Principles of Boiler,Page,*,Page,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Principles of Boiler,长沙理工大学能动学院,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Principles of Boiler,Page,*,Page,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Principles of Boiler,长沙理工大学能动学院,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Principles of Boiler,Page,*,Page,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Principles of Boiler,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,燃料及燃烧计算,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,2,煤的元素分析成分,碳,C,：,主要可燃成分,地质年龄越长,，,含碳越多,，,放热量越高,，,但不易着火与燃烬。,氢,H,：,可燃成分,，,放热量,，,是碳的,3,倍,，,含量低,有利元素。,氧,O,：,可助燃,，,含量低,。,氮,N,：,不可燃,，,含量低,燃烧反应可生成,NO,X,，,有害成分。,硫,S,：,可燃,，,放热量低可生成,So,x,有机硫,、,黄铁矿硫、硫酸盐硫,水分,M,：,外部水分、内部水分。,灰分,A,：,杂质,，,污染环境,，,磨损受热面。,煤的元素分析成分,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,3,煤的工业分析成分,水分,(M),灰分,(A),挥发分,(V),固定碳,(FC),2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,4,煤的分析基准,收到基（,ar,）,以入炉煤（包括煤的全部成分）为基准,空气干燥基（,ad,）,以风干状态煤（除外部水分）为基准,干燥基（,d,）,以去掉全部水分煤为基准,干燥无灰基（,daf,）,以去掉全部水分及灰分煤为基准,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,5,各种基准的换算,收 到 基,:Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar =100 ,空气干燥基,:Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100 ,干 燥 基,:Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100 ,干燥无灰基,:Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100 ,不同基准之间的换算公式,X=K X,0,X,0,、,X,某成分原基准及新基准质量百分比，,%,K,换算系数,例,:,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,6,煤的发热量,煤的发热量（,kJ/kg),单位质量的煤完全燃烧时所释放的热量,低位发热量（,Q,net,）,燃料完全燃烧,产生的水释放出气化潜热,(,以汽态的形式存在）,则所得到的发热量称为低位发热量。,Q,b,Q,gr,Q,net,高位发热量,(Q,gr,),燃料完全燃烧,产生的水未放出气化潜热,(,以液态的形式存在）,则所得到的发热量,由实验测得的,弹筒发热量（,Q,b,）,减去校正值确定,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,7,发热量的测定,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,8,高、低发热量间的换算,干燥基,高、低位发热量之间的换算,式中,r,水的汽化潜热，通常取,r=2510 kJ/kg,收到基,高、低位发热量之间的换算,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,9,几个重要概念,标准煤,Q,=29310 kJ/kg,劣质煤,Q,12500 kJ/kg,折算成分,相对于每,4190 kJ/kg,收到基低位发热量的煤中所含的收到基水分、灰分和硫分，称为折算水分、折算灰分和折算硫分,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,10,煤的灰分特性,影响灰的熔融性的主要因素,灰分成分的影响,煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；碱性氧化物使灰熔点降低,周围介质的影响,氧化性介质中，灰熔点较高；还原性介质中，灰熔点较低,；,弱还原性介质中，灰熔点很低。,煤的灰分特性,用灰熔点表示，煤灰的角锥法确定,变形温度,DT,软化温度,ST,流动温度,FT,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,11,煤的结渣特性指标,结渣率,:,在一定的空气流速下燃料燃烧并燃烬时,大于,6mm,的渣块占 灰渣总质量的百分数。,结渣率越大的煤越容易发生结渣。,煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；碱性氧化物使灰熔点降低,碱酸比,B/A:,灰中碱性成分与酸性成分含量之比。,B/A,易结渣,硅铝比,:,即,2SiO2/Al2O3,的比值。,硅铝比 易结渣,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,12,煤的常规特性对锅炉工作的影响,挥发分的影响,:,地质年龄,V,adf,易着火易燃烬硬度但,Q,水分的影响,:,Mar,Q,着火燃烬,”,l,Q4,积灰腐蚀,灰分的影响,:,Aar,Q,Q6,Q4,Q4,积灰磨损结渣,灰熔点的影响,:,灰熔点（,DT,、,ST,、,FT,）,结渣,硫分的影响,:,Sar,tld,低温腐蚀,污染环境,煤粉仓自燃,煤的燃烧特性及其影响,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,13,煤的可磨性系数,哈氏可磨性指数,HGI,HGI86,为易磨煤,煤的可磨性系数表示煤磨成一定细度的煤粉的难易程度。,与,HGI,之间关系,全苏热工研究所（,BTH,）,在风干状态下将质量相等的标准煤和试验煤由相同的粒度磨制成相同的细度时，消耗的能量之比,K,km,=Eb/Es,1.5,为易磨煤,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,14,煤的可磨性系数与磨损指数,煤的可磨性系数：,国际标准：哈德格罗夫法（,Hardgrove,法），测定哈氏可磨性指数,HGI,煤的磨损性指数,表示磨损的轻重程度；,旋转磨损试验仪；冲刷式磨损试验仪：,Ke,E/At,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,15,煤的分类,我国动力煤的分类（分类依据,:V,daf,）,V,daf,10%,无烟煤,V,daf,10,20,贫,煤,V,daf,20,40,烟,煤,V,daf,37,褐 煤,发电用煤粉锅炉用煤的分类标准：,根据煤粉炉运行要求，按,V,，,Q,，,Azs,Mzs,Szs,挥发分,Vdaf,（与其相对应的发热量）等级：,V1V5,灰分,Ad,等级：,A1A3,水分,Mf,等级：,M1M3,硫分,Sd,等级：,S1S3,灰融特性,ST,：,ST1ST2,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,16,煤的类型,无烟煤,碳化程度高，含碳量很高，,达,95%,，杂质很少，发热量很高,约为,25000,32500 kJ/kg,；,挥发份很少，,小于,10%,，,V,daf,析出的温度较高（可达,400,），着火和燃尽均较困难,储存时不易自燃,褐煤,碳化程度低，含碳量低，,约为,40,50%,，水分及灰分很高，发热量低,约,10000,21000 kJ/kg,；,挥发分含量高，,约,40,50%,，甚至,60%,，挥发分的析出温度低（,200,），着火及燃烧均较容易,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,17,煤的类型,烟煤,碳化程度次于无烟煤，含碳量较高，,40,60%,杂质少，发热量较高,约为,20000,30000 kJ/kg,；,挥发分含量较高，,约,10,45%,，着火及燃烧均较容易,贫煤,挥发分含量,10,20%,的烟煤,挥发份较少，,性质介于无烟煤与烟煤之间，燃烧性能方面比较接近无烟煤；,劣质烟煤,挥发份,20,30%,；但水分高，灰分更高的烟煤,发热量低，,为,11000,12500 kJ/kg,这两种烟煤着火及燃烧均较困难,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,18,2,燃料的燃烧计算,1,、燃烧计算的物理模型,2,、燃料的燃烧工况,3,、煤的燃烧反应,4,、燃烧所需要的空气量,5,、过剩空气系数,与漏风系数,6,、过剩空气系数,与漏风系数,7,、烟气容积,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,19,燃烧计算的物理模型,以,1kg,燃料为计算基础,所有气体均视为理想气体（,22.4Nm,3,/kg,）,假定完全燃烧,认为空气只由,N,2,和,O,2,组成,容积比为,79:21,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,20,燃料的燃烧工况,理论工况,燃料在没有过剩空气的情况下完全燃烧,燃烧产物（烟气）组成成分,CO,2,、,SO,2,、,N,2,、,H,2,O,理论烟气量,实际工况,实际送入的空气量大于理论空气量，仍为不完全燃烧,燃烧产物（烟气）组成成分,CO,2,、,SO,2,、,N,2,、,H,2,O,、,O,2,、,CO,实际烟气量,V,y,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,21,煤的燃烧反应,煤中可燃元素的燃烧反应,是燃烧计算的基础，,1kg,收到基燃料包括,Kg,的碳、,kg,的氢、,kg,的硫,碳完全燃烧反应方程式,C+O,2,CO,2,12 kg C+22.41 Nm,3,O,2,22.41 Nm,3,CO,2,1kg,C+1.866 Nm,3,O,2,1.866 Nm,3,CO,2,1kg H+5.56 Nm,3,O,2,11.1 Nm,3,H,2,O,1kg S+0.7 Nm,3,O,2,0.7 Nm,3,SO,2,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,22,燃烧所需要的空气量,理论空气量,V,0,1kg,燃料完全燃烧时所需要的最小空气量,(,无剩余氧,),可通过燃料中可燃元素（,C,、,H,、,S,）的燃烧化学反应方程式求得,实际空气量,V,式中,、,分别为烟气侧和空气侧的过剩空气系数,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,23,过剩空气系数,与漏风系数,各受热面处烟气侧漏风系数，,V,为烟道漏风量,为炉膛出口处过剩空气系数，表征炉内燃烧状况,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,24,过剩空气系数,与漏风系数,为空气预热器出、进口处空气侧过剩空气系数,分别为炉膛、制粉系统和空预器漏风系数,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,25,烟 气 容 积,理论烟气容积,=1,、完全燃烧：,O,2,=0,；,CO=0,实际烟气容积,1,、完全（不完全）燃烧：,O,2,0,；,CO=0,（,CO0,）,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,26,烟气分析方法,1,、烟气分析,2,、不完全燃烧方程式及烟气中,CO,含量的计算,3,、,RO,2,和,RO,2,max,的计算,4,、运行中过剩空气系数及烟气容积的确定,5,、漏风系数,HGI86 为易磨煤,碱性氧化物使灰熔点降低,煤灰中酸性氧化物使灰熔点提高；,空气干燥基（ad）,碳完全燃烧反应方程式,低位发热量（Qnet）燃料完全燃烧,产生的水释放出气化潜热(以汽态的形式存在）,则所得到的发热量称为低位发热量。,实际工况 实际送入的空气量大于理论空气量，仍为不完全燃烧,Principles of Boiler,碳完全燃烧反应方程式,QbQgrQnet,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,27,烟气分析,烟气分析的目的,:,测锅炉反平衡效率、测量过量空气系数、监督,RO,2,O,2,的含量、检查锅炉漏风情况等。,(,锅炉运行监督、测试,),奥氏烟气分析仪的工作原理,:,利用不同的吸收剂吸收不同的气体成分,氢氧化钾溶液,(KOH),RO,2,焦性没食子酸溶液,C,6,H,3,(OH),3,O,2,、,RO,氯化亚铜氨溶液,Cu(NH,3,),2,Cl,CO,、,O,2,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,28,烟气成分分析,烟气分析,是以,1kg,燃料燃烧生成的干烟气（除去水分后的烟气）容积为基础,烟气分析,可得到 在干烟气,V,gy,中所占的容积百分比,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,29,不完全燃烧方程式及烟气中,CO,含量的计算,不完全燃烧方程,:,21=RO,2,+O,2,+0.605CO+(RO,2,+CO),烟气中,CO,含量的计算,:,燃料特性系数,:,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,30,RO,2,和,RO,2,max,的计算,不完全燃烧方程,:21=RO,2,+O,2,+0.605CO+(RO,2,+CO),当完全燃烧时,CO=0,则得,完全燃烧方程式,:,21=O,2,+(1,)RO,2,若在,1,的情况下完全燃烧,则得,RO,2,max,即,:,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,31,运行中过剩空气系数及烟气容积的确定,RO,2,、,O,2,可由烟气分析或相关仪表测定,过剩空气系数,完全燃烧,烟气容积,干烟气容积,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,32,漏风系数,对于空气预热器,:,ky,ky,ky,考虑炉膛及制粉系统的漏风,则,:,ky,l,l,zf,l,、,zf,炉膛及制粉系统的漏风系数。,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,33,空气和烟气焓的计算,1,、空气和烟气的焓,2,、烟气的焓值,3,、焓 温 表,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,34,空气和烟气的焓,空气的焓：,理论空气的焓,:I,0,k,=V,0,(ct),k,kJ/kg,实际空气的焓,:I,k,=I,0,k,=V,0,(ct),k,kJ/kg,烟气焓,1kg,燃料燃烧生成的烟气在定压下从,0,（）加热到 （）时所需要的热量,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,35,烟气的焓值,为,1Nm,3,空气、烟气各成分和,1kg,灰在温度为 时的焓值；,为烟气携带飞灰的质量份额。对固态排渣煤粉炉，,为理想烟气焓、理想空气焓和飞灰焓,2026/1/24 周六,Principles of Boiler,Page,36,焓 温 表,烟气的焓值 取决于,燃料种类、过剩空气系数及烟气温度,由（、,）查焓温表可很快确定烟气温度 ；,由（、,）查表可很快确定烟气焓,焓温表,对给定的燃料和各受热面前、后的过剩空气系数,计算出该受热面对应烟气温度 范围内的烟气焓 ，制成的烟气（,）表,