第三章燃料燃烧计算和锅炉机组热平衡.ppt
动力工程系,华北电力大学,第三章 燃烧产物和热平衡,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五节 燃烧反应方程式第六节 运行中过量空气系数的确定第八节 锅炉机组的热平衡,动力工程系,华北电力大学,第一节 燃烧过程的化学反应,碳的燃烧,氢的燃烧,硫的燃烧,动力工程系,华北电力大学,第二节 燃烧所需要的空气量,一、锅炉燃烧计算的前提1空气量与烟气量的计算均以1kg燃料的收到基为基础；2空气和烟气的所有组成成分（包括水蒸汽，分压很小），均可作理想气体，每摩尔气体在标准状态的容积是22.4Nm3；3.气体容积计算的单位均为Nm3/kg。,动力工程系,华北电力大学,二、理论空气量,1kg(或1m3)燃料完全燃烧时所需的最低限度的空气量（空气重的氧无剩余）成为理论空气量。组成碳燃烧消耗的氧气量 氢燃烧消耗的氧气量 硫燃烧消耗的氧气量燃料本身的氧量,动力工程系,华北电力大学,1kg燃料完全燃烧所需的氧量,1kg燃料完全燃烧所需的理论空气量,说明：1.V0为不含水蒸气的干空气量2.V0只取决于燃料特性,动力工程系,华北电力大学,三、实际空气量,炉膛内的混合不可能绝对均匀，为保证完全燃烧，需多送一部分空气，过量空气系数（烟气侧;空气侧）,炉膛出口过量空气系数固态排渣煤粉锅炉,动力工程系,华北电力大学,四、漏风系数和空气平衡,负压工作下的锅炉，存在炉外的空气漏入炉内的漏风漏风系数：,动力工程系,华北电力大学,动力工程系,华北电力大学,要点,烟气侧：炉膛后直至排烟处，过量空气系数逐渐增大，烟气侧过量空气系数，存在一个最佳的过量空气系数，通常用炉膛出口的过量空气系数表示;空气侧：由锅炉送风机开始，均为正压，空气侧过量空气系数;逐渐减小，向外的漏风逐渐减少,动力工程系,华北电力大学,动力工程系,华北电力大学,动力工程系,华北电力大学,第三节 燃烧产生的烟气量,一、烟气的组成成分当1kg煤完全燃烧时，烟气的组成成分为,动力工程系,华北电力大学,烟气量的表示方法,动力工程系,华北电力大学,二、理论烟气量,计算理论烟气量中的各项气体的容积1、三原子气体烟气量2、理论氮气量3、理论水蒸汽量,动力工程系,华北电力大学,1、三原子气体烟气量,动力工程系,华北电力大学,2、理论氮气量,动力工程系,华北电力大学,3、理论水蒸汽量,（1）由煤中的水分（2）煤中氢元素转换的水分（3）由理论空气量V0带入的水分，即相对于每kg燃煤带入的 水蒸汽容积 1.61dV0 Nm3/kg d 每公斤干空气的含湿量，0.01kg/kg;,动力工程系,华北电力大学,理论烟气量,动力工程系,华北电力大学,三、实际烟气量,动力工程系,华北电力大学,四、三原子气体的容积份额,在辐射换热计算中，三原子气体RO2，H2O均参与辐射换热。三原子气体的容积份额,动力工程系,华北电力大学,五、烟气中的飞灰浓度,对辐射换热有较大的作用，即每kg烟气中飞灰的质量。afh烟气携带出炉膛的飞灰占总灰量的份额（0.85-0.95）。飞灰浓度,动力工程系,华北电力大学,第六节 运行中过量空气系数的确定,广泛采用,测定烟气中的O2，即可计算得到过量空气系数,动力工程系,华北电力大学,第八节 锅炉的热平衡,送入锅炉的燃料拥有热量等于锅炉的有效输出热量加上各项热损失。目的：确定锅炉有效利用热，各项热损失，锅炉热效率，燃料消耗量，运行水平，原因及改进措施，新产品的鉴定等。方法：通过锅炉机组的热平衡试验。现代电站锅炉的效率为90%左右，容量越大、效率越高。,一、热平衡的定义,动力工程系,华北电力大学,二、热平衡方程式,相应于每公斤固体及液体燃料：kJ/kg,动力工程系,华北电力大学,热平衡的另一种表示式,通常用送入热量的百分比来表示：,动力工程系,华北电力大学,三、锅炉的热效率,正平衡表达式：反平衡表达式：,动力工程系,华北电力大学,四、送入锅炉的热量,动力工程系,华北电力大学,五、固体（机械）不完全燃烧损失q4,炉渣中未燃烧或未燃尽的碳粒引起的损失；未燃尽碳粒随烟气排出炉外而引起的热损失；,动力工程系,华北电力大学,机械不完全燃热损失计算,原则：灰渣及飞灰中的含碳量与碳的发热量的乘积的总和定义：灰渣中含碳的重量百分比为：，灰渣量：飞灰中含碳的重量百分比为：，飞灰量：沉降灰中含碳的重量百分比为：，沉降灰量：,动力工程系,华北电力大学,每小时所损失的可燃物重量每小时损失的热量折算到每公斤燃料所损失的热量：,动力工程系,华北电力大学,灰平衡,进入锅炉的总灰量等于排出锅炉的灰渣、飞灰中的灰分的总和定义,动力工程系,华北电力大学,动力工程系,华北电力大学,讨论,在锅炉运行中，可以取样测得，可以查表，或做灰平衡实验得到锅炉的设计中，根据燃料的种类及燃烧方式直接选用：0.5-5%大小取决于：燃料的种类（挥发份与灰分等），煤粉的细度，过量空气系数，炉膛的结构（决定了停留时间），锅炉的运行方式，炉膛的温度（负荷）等,动力工程系,华北电力大学,对空气量和烟气量的影响,假定送入锅炉的燃煤量B中，有 的燃料根本没有燃烧，即没有产生烟气量，也不需要空气量；实际上参加燃烧的不是实际送入的燃料量B，而是计算燃料量Bj；热平衡计算用实际燃料量B，计算空气量和烟气量时用Bj；,动力工程系,华北电力大学,六、可燃气体（化学）不完全燃烧损失,由于锅炉排烟中CO，H2，CH4等可燃气体的存在，所引起的热损失。每公斤燃料所损失的热量为各可燃气体的容积与各自的容积发热量乘积的总和。,动力工程系,华北电力大学,一般仅计入CO，其它忽略，发热量，3020，kcal/Nm3，12600 kJ/Nm3,动力工程系,华北电力大学,讨论,电站锅炉可燃气体很小；对煤粉炉：=0；气体或液体燃料炉：=0.5；层燃炉：=0.51.0,动力工程系,华北电力大学,七、排烟损失,由于排出锅炉的烟气焓高于进入锅炉时的冷空气焓而造成的热损失。,动力工程系,华北电力大学,影响排烟损失的主要因素：,1排烟温度：温度高，则损失大，提高10，损失增加约1%；温度低，则金属的消耗大，流动的阻力大，还可能造成受热面金属的低温腐蚀。2排烟的容积：主要决定于过量空气系数的选取：过量空气系数大，风机的消耗大，排烟损失增大；不完全燃烧损失小过量空气系数小，则可能不完全燃烧损失增大。,动力工程系,华北电力大学,排烟温度与过量空气系数是一个经济技术综合考虑的参数,存在一个最佳过量空气系数,动力工程系,华北电力大学,八、散热损失,锅炉的外表面温度高于环境的温度而向外界通过大空间自然对流和辐射换热。散热损失与锅炉的容量成反比散热损失与锅炉的负荷成反比,动力工程系,华北电力大学,九、炉渣带出的物理热损失及冷却热损失,动力工程系,华北电力大学,各项热损失均已经得到,动力工程系,华北电力大学,十、锅炉的热效率和燃料消耗量的计算,动力工程系,华北电力大学,锅炉总的有效利用热，kcal/h，kJ/h,各焓值按相应的温度和压力查表,动力工程系,华北电力大学,锅炉热平衡计算是热力计算的前提,由锅炉效率确定燃料的消耗量；排烟温度需要先假定，后校核；迭代计算过程；,
