管式加热炉第四节燃料的燃烧.ppt

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1、第4节 燃料的燃烧,4.1 燃料的种类、组成和发热值4.2 理论空气用量与过剩空气系数4.3 全炉热效率、燃料用量及火嘴 个数的确定4.4 提高加热炉热效率的方法,4.1 燃料的种类、组成和发热值,4.1.1 燃料的种类 4.1.2 燃料的组成 4.1.3 燃料的发热值,4.1.1 燃料的种类,气体燃料：,气体燃料的来源多是生产过程中产生的利用价值不高或不足利用的轻烃催化干气、焦化干气、不凝气（烃类）等主要组成是甲烷、乙烷和少量的C3、C4,液体燃料大都是在生产过程中产生的重质油品常压重油、减压渣油以及原油在使用液体燃料时，要注意的问题：雾化效果要好燃料粘度适中,4.1.1 燃料的种类,液体燃

2、料：,4.1.2 燃料的组成,元素组成：碳（C）、氢（H）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、水份（W）、灰分（A）,确定方法,说明：d420：燃料油在20时的相对密度比重；C、H、S：质量百分数，如C=86表示86%。,元素分析法经验公式法,4.1.3 燃料的发热值,定义：指1kg燃料完全燃烧时所放出的热量,发热值基准：气体燃料：kJ/nm3Fuel(0、1atm)液体燃料：kJ/kgFuel,分类：低发热值Ql：生成的水呈气态 高发热值Qh：生成的水呈液态Qh-Ql=r水,发热值的计算：,气体燃料,Qh=qhiyi，kJ/nm3Fuel,Ql=qliyi，kJ/nm3Fuel,4.1.3 燃料

3、的发热值,发热值的计算：,液体燃料-门捷列夫公式,Qh=81C+300H+26(S-O)4.187，kJ/kgFuel,Ql=81C+246H+26(S-O)-6W4.187，kJ/kgFuel,说明：各元素放热：C：8100kcal/kg；H：30000kcal/kg；S：2600kcal/kg；H2O：600kcal/kg；故C、H、S、O为质量百分数，如C=24，H=70，O=6。,4.1.3 燃料的发热值,4.2 理论空气用量与过剩空气系数,4.2.1 理论空气用量 4.2.2 燃料的燃烧机理4.2.3 过剩空气系数,4.2.1 理论空气用量,定义：1kg液体燃料或1nm3气体燃料完全

4、燃烧时 理论上需要的空气量,液体燃料：,每kg液体燃料燃烧所需的理论空气量为：L0=1/0.23(0.0267C+0.08H+0.01S-0.01O)=0.116C+0.348H+0.0435(S-O)kg空气/kg燃料,4.2.1 理论空气用量,气体燃料：,nm3air/nm3Fuel,V0=V0i.yi,4.2.2 燃烧机理,烃类：键式反应脱氢、断链烃类一般在200-300时开始氧化；T400时供氧不足，可能发生析碳反应(结焦)析碳能力：渣油重油重柴轻柴汽油液化气 天然气燃烧过程：物理扩散预混式化学反应外混式实现完全燃烧，必须供给过剩的空气,4.2.3 过剩空气系数,定义：管式炉中实际入炉

5、空气量与理论空气量之比,对的影响：太小O2供应不足燃料燃烧不充分热效率太大烟气量烟气带走的热量热损失烟气中含氧量炉管表面氧化使用寿命(每增加0.1，降低1.5%左右)所以加热炉操作时应在确保燃料完全燃烧的前提下，尽量降低过剩空气系数。,燃料性质：气体燃料：1.11.2 液体燃料：1.21.3，提高雾化燃烧器的性能：自然引风式：1.21.4(国内)大能量燃烧器1.11.15(国外)新型平行气流燃烧器1.05炉体密封性加热炉的测控水平,4.2.3 过剩空气系数,影响过剩空气系数的主要因素,奥氏分析仪：将烟气中的水蒸气冷凝；用KOH、C6H3O3(焦性食子酸)测定CO2、O2含量,计算公式：,4.2

6、.3 过剩空气系数,过剩空气系数的测定：,4.3 全炉热效率、燃料用量 及火嘴个数的确定,4.3.1 热平衡确定全炉热效率4.3.2 燃料用量B的确定 4.3.3 火嘴数量的确定4.3.4 燃烧产物烟道气的流量的确定,4.3.1 热平衡确定全炉热效率,1kg燃料：,说明：各项热能的确定：,热负荷Q：a.若有过热蒸汽管：Q包括过热蒸汽吸收的热量；b.反应炉：Q=油品吸热反应热；c.纯加热炉：,q1/Ql：a.自然通风系统：忽略；b.空气已被预热：,q2/Ql：q2/Ql=f(，Tg)，P364：Fig7-38；,qL/Ql：立式炉、圆筒炉：qL/Ql=0.020.05,辐射室：0.010.03,

7、对流室：0.010.02,4.3.2 燃料用量B的确定,4.3.3 火嘴数量的确定,说明：总额定喷油能力/实际喷油能力1.21.35；圆筒炉：不采用2个火嘴，火嘴间距1m；必须由燃料的性质选用合适的火嘴,B=Q/Ql,NF=B/B额,说明：0.5-雾化蒸汽量，kgSteam/kgFuel；若为机械雾化或用气体燃料，则不计。,4.3.4 燃烧产物-烟道气流量的确定,mg=(L+1+0.5)B=B(1.5+L0),4.4 提高加热炉热效率的方法,加热炉热效率降低的原因 4.4.2 露点腐蚀 4.4.3 提高管式加热炉热效率的 途径,加热炉热效率降低的原因,炉墙散热；烟气带热；燃料燃烧不完全,4.4

8、.2 露点腐蚀,有的燃料中含有微量的硫元素，在燃烧的过程中，硫被氧化生成二氧化硫或三氧化硫。如果管壁温度低于水蒸汽的露点温度，水蒸汽就会凝结在炉管上和三氧化硫就结合生成硫酸溶液，二氧化硫和水蒸汽生成亚硫酸溶液，二者对铁具有很强的腐蚀能力，它们的存在加速了炉管的腐蚀过程，大大缩短了设备的运转周期，这种现象叫作露点腐蚀。,4.4.3 提高管式加热炉的热效率的途径,q1/Ql燃料、空气、水蒸汽的显热，q1/Ql；q2/Ql烟气带走的热量，q2/Ql；qL/Ql炉墙散热损失，qL/Ql。,原油入炉温度越高，相应的烟气出口温度也越高，炉子的热效率就要下降。因此，应该通过综合的技术经济比较，选择一个适合的

9、原料入炉温度。通常，这个温度在 200250之间，即烟气排出温度在400以下较为合理。,尽量降低油品的入炉温度,预热入炉空气，是目前提高加热炉热效率的主要手段。有些加热炉受到工艺条件的限制，排烟温度超过了400，这时，可考虑在对流室和烟囱之间装设空气预热器来回收烟气余热。当加热炉排烟温度500时，可考虑装设废热锅炉，利用烟气余热产生蒸汽以提高炉子热效率。,提高空气的入炉温度,降低烟气出炉温度及减少烟气流量。降低烟气温度，必须注意烟气与油、气的传热温差和露点腐蚀问题；减少烟道气流量，通常只能通过降低才能达到（Wc=(L0+1.5)B），而降低必须选用合适的火嘴，以保证燃料充分燃烧。,尽量降低烟气带走的热量,选择合适的火嘴，改进燃料燃烧状况，使燃料能够完全燃烧；,尽可能降低散热损失,提高炉子的测控水平和操作水平,改善保温材料的保温性能，减少炉壁热损失；减少冷空气的非常进入；防止热烟气漏出炉体。,