第六章空气消耗系数及不完全燃烧热损失的检测计算
过剩空气系数的计算方法
过剩空气系数的计算方法过剩空气系数的计算方法引言在燃气燃烧产物(烟气)的计算工作中,过剩空气系数的计算是经常遇到的。
一般用于以下两方面:一为在控制燃烧过程中,需要检测燃烧过程中的过剩空气系数,防止过剩空气变化而引起的热效率的降低,以及燃烧工况的恶化。
一为在检测燃气燃烧设备的烟气中的有害物质时,需要根据烟气样中氧含量或二氧化碳含量确定过剩空气系数,从而折算成过剩空气系数为1时的有害物含量。
为了简化计算,通常是采用近似的计算公式。
但是这些近似公式都有一定的设定条件。
不考虑设定条件, 盲目地使用近似公式,往往会引起较大的偏差,甚至于岀现错误。
这也是在检测工作中经常发现数字矛盾的原因之一。
为了减少读者的查阅资料的时间,本文适当地重复过去推导的公式,强调的是近似公式的使用条件以及应用时应该考虑的问题。
最后提岀两个比较精确的过剩空气计算公式,供有关人士参考。
一.根据燃烧产物的成分计算过剩空气系数本文讨论的主要是完全燃烧情况下的过剩空气系数。
这里的完全燃烧是指燃烧产物中未完全燃烧成分很低,例如CO与NO x含量属于ppm级。
在计算燃烧产物成分时可以不计入这些未完全燃烧成分。
1. 过剩空气的来源在完全燃烧条件下,燃烧产物中有过剩空气,来源于两个情况。
一为在燃烧过程中混入过多空气,使燃烧后燃烧产物中有过剩的空气;另一为根据分析燃烧产物成分的需要抽取烟气样时,混入了周围的空气。
在燃烧以前混入过多的空气,会增加热损失,降低热效率;混入的空气过少(过剩空气系数小于1)也会恶化燃烧,造成污染环境与能源浪费。
为此在运行过程中需要根据烟气样中的成分计算过剩空气系数。
从而做岀调整燃烧工况的措施。
在燃烧以后混入周围的空气大多数是在抽取烟气样时发生的。
为了消除多余空气对烟气样中成分的影响,需要折算到没有多余空气时(过剩空气系数=1)烟气样的成分。
这也需要计算过剩空气系数。
虽然在燃烧前混入过多空气会影响燃烧工况,而燃烧后混入空气对燃烧工况没有关系。
燃烧热的实验测定与计算
燃烧热的实验测定与计算燃烧热是指在恒定压力下燃烧1摩尔可燃物质所释放的热量。
实验测定和计算燃烧热一直是化学研究中的重要内容之一。
实验测定燃烧热的方法有很多种,最常用的是计量燃烧法。
该方法是将燃料放置在一个密闭的容器中,保持燃料的稳定状态,然后引入适量的氧气并点燃燃料。
燃料在燃烧过程中释放出的热量将被传导到周围环境中。
通过测量周围环境的温度变化,可以计算出燃烧热。
在实际的燃烧热测定实验中,一般采用流动量热计进行测定。
实验前,首先要确保实验装置的密封性能良好,确保气体不会泄漏。
然后,测量所需的燃料样品和氧气供应量。
燃料样品应具有一定的纯度,以确保实验结果的准确性。
接下来,将燃烧热计与电子天平相连,以便同时测量样品的质量变化和温度变化。
在实验过程中,首先将容器内部的气体抽空,消除任何杂质和氧气。
然后,向燃烧热计中注入适量的燃料样品。
通过控制流速,使得燃料和氧气在燃烧热计中充分混合并燃烧。
在燃烧过程中,燃料将释放出大量的热量,温度计将记录下温度的变化。
实验结束后,通过对温度变化和质量变化的分析,可以计算出燃烧热。
根据燃料的质量变化和温度变化,可以计算出燃烧热的大小。
通常,燃烧热的计算公式为:燃烧热=质量变化×比热容×温度变化。
实验测定燃烧热的结果可以用于进一步的理论计算和应用研究。
例如,可以通过测定燃烧热来确定燃料的热量和能量含量,进而评估燃料的质量以及在工业和能源领域的应用潜力。
此外,燃烧热还可以用于计算燃料的燃烧产物和气体组成,以及探究燃料在不同温度和压力下的燃烧行为。
总之,实验测定和计算燃烧热对于理论研究和应用研究都具有重要意义。
它提供了评估燃料性能和能量潜力的手段,有助于推动化学和能源领域的发展。
实验测定和计算燃烧热的方法不断发展和完善,将为数百年来的科学研究提供更准确和可靠的数据。
在实验测定和计算燃烧热的过程中,有一些因素需要考虑。
首先,实验条件需要尽可能接近理想情况。
例如,实验室温度和压力要稳定且准确,以确保测定的准确性。
气体不完全燃烧热损失计算方法
气体不完全燃烧热损失计算方法
气体不完全燃烧导致的热损失通常可以通过计算燃料的完全燃烧时产生的热值与实际燃烧时产生的热值之间的差异来估算。
以下是一个一般的计算方法:
●计算完全燃烧时的理论热值:燃料在完全燃烧时会产生最大的热值。
你可以查阅
相关的燃料热值表格或文献,找到你使用的燃料在完全燃烧时的理论热值,通常以焦耳(J)或千卡(kcal)为单位。
●测量实际燃烧时的热值:在实际操作中,由于气体不完全燃烧,实际燃烧时产生
的热值会低于理论值。
你可以使用热值计算仪器或设备,例如燃气分析仪,来测量实际燃烧时的热值。
●计算热损失:热损失可以通过计算理论热值与实际热值之间的差异来估算。
公式
如下:
热损失=理论热值−实际热值
请注意,这个差异表示了由于不完全燃烧而导致的能量损失。
●考虑燃料组成:如果你知道燃料的详细组成,可以进一步考虑其中的不同组分在
燃烧过程中的影响。
例如,燃料中可能包含一些不易完全燃烧的组分,如挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)等。
●改善燃烧效率:为了降低热损失,可以采取改进燃烧设备、优化空气燃料比、提
高燃烧温度等方法,以尽可能实现更完全的燃烧。
请注意,这只是一个简化的方法,实际的计算可能需要考虑更多因素,如燃烧设备
的效率、燃烧温度、燃料的物理性质等。
在进行具体的热损失计算时,建议咨询专业工程师或使用相关工程工具。
(整理)各种燃烧损耗
锅炉模型第一部分锅炉效率1.1过量空气系数排烟氧量过量空气系数=21 / (21 -排烟氧量)1.2 基本系数低位发热量(通常没有此测点,需要人工输入)K1,K2,K3,K4:计算锅炉效率系数K1 = 0.0576 + 0.02337 * 低位发热量/ 1000K2 = 0.699 + 0.303 * 低位发热量/ 1000K3 = 0.9081 – 0.0163 * 低位发热量/ 1000K4 = -0.0139 + 0.0089 * 低位发热量/ 10001.3 排烟比热排烟温度排烟比热= 0.9657 + 0.0005 * 排烟温度– 0.000001 * 排烟温度* 排烟温度1.4 排烟热损失排烟比热过量空气系数排烟温度冷空气温度(送风机入口空气温度)低位发热量K1,K2,K3,K4:计算锅炉效率系数干烟气热损失= 排烟比热/ 低位发热量* (系数k1 + 系数k2 * 过量空气系数) * ( 排烟温度–冷空气温度) * 100水分热损失= 1.88 / 低位发热量* ( 系数k3 + 0.01 * (系数k4 + 系数k2 * 过来空气系数))* ( 排烟温度–冷空气温度) * 100排烟热损失= 干烟气热损失+ 水分热损失1.5 化学不完全燃烧损失排烟热损失(定值,根据每个厂情况确定)Q3_b = 0.51.6 机械不完全燃烧损失Qdw:低位发热量Ay:灰分Cfh:飞灰含碳量Clz:炉渣含碳量机械不完全燃烧损失= 33730 / 低位发热量* 灰分* ( 0.9 * 飞灰含碳量/ (100 –飞灰含碳量) + 0.1 * 炉渣含碳量/ ( 100 –炉渣含碳量) )1.7 散热损失额定工况主蒸汽流量Exp:自然指数主蒸汽流量散热损失= 5.82 * 额定主汽流量* Exp (0.62) / 主蒸汽流量1.8 其他热损失Q6_b:其他热损失(定值,根据每个厂情况确定)Q6_b = 0.331.9 锅炉效率Eta_b:锅炉效率Q2_b:排烟热损失Q3_b:化学未完全燃烧损失Q4_b:机械不完全燃烧损失Q5_b:散热损失Q6_b:其他热损失Eta_b = 100 – Q2_b – Q3_b – Q4_b – Q5_b – Q6_b 第二部分锅炉耗差指标2.1 排烟耗差能损Tpy_b:排烟温度基准值Tpy_el_K:排烟温度耗差偏差因子Tpy:排烟温度Tlk:冷空气温度Qdw:低位发热量K1,K2,K3,K4:系数Alpha_py:过量空气系数Tpy_el:排烟温度耗差Eta_b:锅炉效率b_cp_g:供电煤耗率A.基准值Tpy_b 拟和成主蒸汽流量的函数B.耗差Tpy_el = Tpy_el_K * ( Tpy – Tpy_b ) / Eta_b * b_cp_g 2.2 排烟氧量能损O2_b:排烟氧量基准值O2_el_K:排烟氧量耗差偏差因子Tpy:排烟温度Tlk:冷空气温度Qdw:低位发热量Alpha_py:过量空气系数Cpg:排烟比热O2:排烟氧量O2_el:排烟氧量耗差Eta_b:锅炉效率b_cp_g:供电煤耗率A.基准值O2_b 拟和成主蒸汽流量的函数B.耗差O2_el = O2_el_K * ( O2 – O2_b) / Eta_b * b_cp_g2.3 飞灰含碳能损Cfh_b:飞灰含碳基准值Cfh_el_K:飞灰耗差偏差因子Qdw:低位发热量Ay:灰分Cfh:飞灰含碳量Cfh_el:飞灰含碳量能损Eta_b:锅炉效率b_cp_g:供电煤耗率A.Cfh_b定值B.耗差Cfh_el = Cfh_el_K * ( Cfh – Cfh_b ) / Eta_b * b_cp_g 2.4 燃料热值能损Qdw_el_K:低位发热量耗差偏差因子Cpg:排烟比热Tpy:排烟温度Tlk:冷空气温度Qdw:低位发热量Qdw_el_b:低位发热量基准值Alpha_py:过量空气系数Q4_b:机械未完全热损失Qdw_el:低位发热量耗差Eta_b:锅炉效率b_cp_g:供电煤耗率A.基准值:设计值B.耗差Qdw_el = Qdw_el_K * (Qdw – Qdw_el_b) / Eta_b * b_cp_g 2.5 灰分能损Ay_el_K:灰分耗差偏差因子Q4_b:机械未完全燃烧损失Ay:灰分Ay_el:灰分耗差Ay_el_b:灰分基准值Eta_b:锅炉效率b_cp_g:供电煤耗率A.基准值:设计值B.耗差Ay_el = Ay_el_K * (Ay – Ay_el_b) / Eta_b * b_cp_g2.6 水分能损Wy_el_K:水分耗差偏差因子Qdw:低位发热量Tpy:排烟温度Tlk:冷空气温度Wy_el_b:灰分基准值Eta_b:锅炉效率b_cp_g:供电煤耗率A.基准值:设计值B.耗差Wy_el = Wy_el_K * (Wy – Wy_el_b) / Eta_b * b_cp_g2.7 冷空气温度能损Tlk:冷空气温度耗差Tpy:排烟温度耗差Tlk_el = - Tpy_el汽轮机侧指标计算模型注:红色为需要采集的实时测点黑色为中间变量第一部分汽轮机基本指标1.1高压缸效率P0_t:机侧主蒸汽压力T0_t:机侧主蒸汽温度h0_t:机侧主蒸汽焓Pgp:高压缸排汽压力Tgp:高排汽温度Hgp:高排汽焓Eta_H:高压缸效率高压缸理想焓降DeltaH_H_t = hht ( P0_t, T0_t, Pgp) 高压缸实际焓降DeltaH_H = h0_t – hgpEta_H = DeltaH_H / DeltaH_H_t1.2中压缸效率Prh:再热蒸汽压力(机侧)Trh:再热蒸汽温度(机侧)hrh:再热蒸汽焓Pzp:中压缸排汽压力Tzp:中压缸排汽温度hzp:中压缸排汽焓Eta_M:中压缸效率中压缸理想焓降DeltaH_M_t = hht ( Prh, Trh, Pzp) 中压缸实际焓降DeltaH_M = hrh – hzpEta_M = DeltaH_M / DeltaH_M_t第二部分加热器基本指标2.1 加热器上端差(出水端差)Ts_j:第j级抽汽加热器内饱和温度Tw_j:第j级抽汽加热器出水温度Ps_j:第j级抽汽加热器抽汽压力ts:根据抽汽压力求饱和温度的函数Theta_j:出水端差加热器内饱和水温度Ts_j = ts ( Ps_j)Theta_j = Ts_j – Tw_j第三部分凝汽器基本指标3.1 凝汽器端差Pc:凝汽器真空Ts_c:凝汽器饱和温度Theta_c:凝汽器端差Txh_out:循环水出水温度ts:求饱和温度的函数凝汽器压力对应的饱和蒸汽温度Ts_c = ts ( Pc ) 端差ThetaT_c = Ts_c – Txh_out3.2 循环水温升DeltaT_c:循环水温升Txh_out:循环水出水温度Txh_in:循环水入水温度DeltaT_c = Txh_out – Txh_in3.3 热井水过冷度DeltaT_gl:过冷度Ts_c:凝汽器饱和温度Trj:热井水温DeltaT_gl = Ts_c – Trj第四部分机组指标4.1 机组热耗Drh:再热蒸汽流量D0:主蒸汽流量D1:#1抽流量D2:#2抽流量Drh = D0 – D1 – D2D0:主蒸汽流量h0 :主蒸汽焓(机侧)hfw:给水焓Drh:再热流量hrh:再热蒸汽焓(机侧)hgp:高压缸排汽焓(冷再热蒸汽焓)Dgrjw:过热减温水流量Pgrjw:过热减温水压力Tgrjw:过热减温水温度Pzrjw:再热减温水压力Tzrjw:再热减温水温度hgrjw:过热、再热减温水焓hzrjw:过热、再热减温水焓Dzrjw:再热减温水流量Dpw:排污流量Hqb:汽包水焓汽轮机热耗Q0 = Dfw * ( h0 – hfw ) + Drh * ( hrh – h2 ) + Dgrjw * ( h0 – hgrjw ) + Dzrjw * (hrh – hzrjw) – Dpw(hqb – hfw)/ 1000 GJ/h发电热耗:Qfd = Q0-QcnEta_b:锅炉效率Eta_g:管道效率机组热耗Qcp = Q0 / ( Eta_b * Eta_g )4.2 汽轮机发电机组效率Pel:有功功率Q0: 全厂热耗汽轮发电机组效率Eta_t = 3.6 * Pel / Q04.3发电热效率Eta_b:锅炉效率Eta_p:管道效率Eta_t:汽轮机效率Eta_m:机械效率Eta_g:发电机效率Eta_i = Eta_b * Eta_p * Eta_t4.4 发电煤耗率Eta_i:全厂热效率b_cp_f = 0.123 / Eta_i4.5 发电厂用电率Rho:厂用电率Pcy:厂用电变压器功率Pel:有功功率Rho = Pcy / Pel * (Qfd / Qcp)4.6 供电煤耗率b_cp_f:发电煤耗率Rho:厂用电率b_cp_g:供电煤耗率b_cp_g = b_cp_f / ( 1 – Rho )4.7 补水率Alpha_bs:补水率Dbs:补水流量D0:主蒸汽流量Alpha_bs = Dbs / D0第五部分耗差指标5.1 基准值的选取1、设计值2、热力试验优化值3、依据原理计算的值5.2 耗差的计算计算方法:1、偏差方法:耗差=偏差系数×(当前值-基准值)×供电煤耗率偏差系数一般根据热力特性书获得应用偏差方法计算的耗差参数有:主蒸汽温度,主蒸汽压力,再热压损,真空,再热温度等等2、等效焓降方法:耗差=偏差因子×(当前值-基准值)×供电煤耗率偏差因子根据不同的系统根据等效焓降方法计算得到应用等效焓降计算的耗差参数有:加热器出水端差,疏水端差,过热减温水,再热减温水等等5.3主蒸汽压力耗差P0_t_el_B:主蒸汽压力基准值P0_t_el_B_PH:主蒸汽压力高负荷值P0_t_el_B_PL:主蒸汽压力低负荷值P0_t_el_B_PelH:主蒸汽压力高负荷P0_t_el_B_PelL:主蒸汽压力低负荷Pel:有功功率A.基准值(拟和功率或主蒸汽流量的函数)P0_t_el_B=(P0_t_el_B_PH-P0_t_el_B_PL)/(P0_t_el_B_PelH-P0_t_el_B_PelL)*(Pel-P0_t_el_B_ PelL)+P0_t_el_B_PLB.偏差系数P0_t_el_K:热力学方法计算5.2 主蒸汽温度耗差A.基准值T0_t_el_B:主蒸汽温度基准值T0_t_el_B = 535B.偏差系数T0_t_el_K:热力学方法计算5.3 再热蒸汽温度耗差A.基准值Trh_t_el_B = 5355.4 给水温度Tfw_el:给水温度耗差Tfw_el_K_2,Tfw_el_K_1,Tfw_el_K_0:给水温度耗差系数b_cp_g:供电煤耗率Tfw_el = ( Tfw_el_K_2 * Tfw * Tfw + Tfw_el_K_1 * Tfw + Tfw_el_K_0 ) * b_cp_gTfw_el_B:主蒸汽压力基准值Pel:有功功率A.基准值Tfw_el_B= Tfw_el_B_K2 * D0 * D0 + Tfw_el_B_K1 * D0 + Tfw_el_B_K0B.偏差系数Tfw_el_K:热力学方法计算5.5 真空A.基准值Pc_el_B:定值B.C.偏差系数Pc_el_K:热力学方法计算5.6 过热减温水A.B.基准值Dgrjw_el_B= Dgrjw_el_B_K2 * D0 * D0 + Dgrjw_el_B_K1 * D0 + Dgrjw_el_B_K0 C.偏差系数Dgrjw_el_K:等效热降方法计算5.7 过热减温水A.基准值Dzrjw_el_B = 0B.C.偏差系数Dzrjw_el_K:等效热降方法计算5.8 上端差A.B.基准值Theta_i_el_B = 设计值C.偏差系数Dzrjw_el_K:等效热降方法计算。
《燃料与燃烧》部分习题答案
一《燃料与燃烧》习题解答第一篇 燃料概论1. 某种煤的工业分析为:M ar =3.84, A d =10.35, V daf =41.02, 试计算它的收到基、干燥基、干燥无灰基的工业分析组成。
解:干燥无灰基的计算:02.41=daf V98.58100=-=daf daf V Fc ;收到基的计算 ar ar ar ar V M A FC ---=10036.35100100=--⨯=arar daf ar A M V VA ar = 9.95 FC ar = 50.85干燥基的计算: 35.10=d AV d = 36.77;88.52100=--=d d d A V FC2. 某种烟煤成分为:C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 A d =8.68 M ar =4.0; 试计算各基准下的化学组成。
解:干燥无灰基:80.3100=----=daf daf daf daf daf N O H C S收到基: 33.8100100=-⨯=ard ar M A A95.72100100=--⨯=arar daf ar M A C C H ar =5.15 O ar =4.58 N ar =1.67 S ar =3.33 M ar =4.0干燥基: 68.8=d A 99.75100100=-⨯=ddaf d A C C 36.5913.0=⨯=daf d H H 77.4913.0=⨯=daf d O ON d = N daf ×0.913 =1.7447.3913.0=⨯=daf d S S干燥无灰基:C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 S daf =3.80二3. 人工煤气收到基组成如下:H 2 CO CH 4 O 2 N 2 CO 2 H 2O 48.0 19.3 13.0 0.8 12.0 4.5 2.4计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值;解:干煤气中: H 2,d = 48.0×[100/(100-2.4)]=49.18 CO ,d = 19.3×1.025=19.77 CH 4,d = 13.31 O 2,d = 0.82 N 2,d = 12.30 CO 2,d = 4.61ρ=M 干/22.4=(2×49.18%+28×19.77%+16×13.31%+32×0.82%+28×12.30%+44×4.61%)/22.4= 0.643 kg/m 3Q 高 =4.187×(3020×0.1977+3050×0.4918+9500×0.1331)=14.07×103 kJ/m 3= 14.07 MJ/ m 3Q 低 =4.187×(3020×0.1977+2570×0.4918+8530×0.1331)=12.55×103 kJ/m 3= 12.55 MJ/ m 3第二篇 燃烧反应计算第四章 空气需要量和燃烧产物生成量5. 已知某烟煤成分为(%):C daf —83.21,H daf —5.87, O daf —5.22, N daf —1.90,S daf —3.8, A d —8.68, W ar —4.0,试求:(1) 理论空气需要量L 0(m 3/kg ); (2) 理论燃烧产物生成量V 0(m 3/kg );(3) 如某加热炉用该煤加热,热负荷为17×103kW ,要求空气消耗系数n=1.35,求每小时供风量,烟气生成量及烟气成分。
第六章 空气消耗系数
• 燃烧过程检测控制的最终目标
– 根据对燃烧质量的检测组织燃烧过程, 根据对燃烧质量的检测组织燃烧过程, 使燃料利用率达到最佳水平。 使燃料利用率达到最佳水平。
• 本章重点
– 介绍空气消耗系数和不完全燃烧热损失 的检测计算原理和方法
燃烧产物气体成分的测定和验证
• 燃烧产物气体成分的分析
– 是检验燃烧过程燃烧质量的基本手段之一 – 在进行燃烧过程质量检测的计算之前,必须先获得准确 在进行燃烧过程质量检测的计算之前, 的燃烧产物成分的实测数据
第六章
空气消耗系数 及 不完全燃烧热损失的检测计算
• 燃烧过程检测控制的意义: 燃烧过程检测控制的意义:
– 判断燃烧室中燃烧过程实际空气需要量 – 燃烧产物生成量及实际燃烧温度 控制燃烧过程。 控制燃烧过程。
• 燃烧过程检测控制的主要内容
– 燃烧质量的检测
• 燃烧质量的检测,包括空气消耗系数和燃烧完全 燃烧质量的检测, 程度 – 燃烧完全程度可以用燃烧完全系数和不完全燃 烧热损失等指标来表示 – 空气消耗系数及燃烧完全程度的实用检测方法, 空气消耗系数及燃烧完全程度的实用检测方法,烟气)的成分进行气体分析, 然后按燃料性质和烟气成分反算各项指标。 然后按燃料性质和烟气成分反算各项指标。
• 测定气体成分的方法
– 先用一取样装置由燃烧室(或烟道系统)中规定的位置 先用一取样装置由燃烧室(或烟道系统) 抽取气体试样 – 然后用气体分析仪器进行成分的分析
• 测定气体成分过程中应注意的问题
– 取样要具有代表性 – 取样过程中不能混入其他气体 – 在取样装置中各种气体不能进行化学反应
各项热损失的计算公式
各项热损失的计算公式一、机械不完全燃烧热损失:q4=32866∗A arQ r (a yl∗C ly100−C yl+a lh∗C lh100−C LH+a yh∗C yh100−C yh+a fh∗C fh100−C fh)%a yl+a lh+a yh+a fh=1上式中的a yl、a lh、a yh、a fh分别为溢流灰、冷灰斗灰渣、烟道灰、飞灰中的灰量占入炉燃料总灰分的质量份额,C ly、C lh、C yh、C fh 分别为溢流灰、冷灰斗灰渣、烟道灰、飞灰中可燃物含量的百分数。
机械不完全燃烧热损失是燃煤锅炉主要的热损失之一,通常仅次于排烟热损失。
影响因素:燃烧方式、燃料性质、煤粉细度、过量空气系数、炉膛结构以及运行工况。
电厂锅炉q4的一般数据二、化学不完全燃烧热损失q3=12640V co+10800V H2+35820V CH4Q r∗(100−q4100)∗100=V gyQ r∗(126.4CO+108H2+358.2CH4)∗(100−q4)%式中12640——一氧化碳容积发热量,kJ m3⁄(标准状况下);10800——氢气容积发热量,kJ m3⁄(标准状况下);35820——甲烷容积发热量,kJ m3⁄(标准状况下);V CO——1kg燃料燃烧生成烟气中的一氧化碳的分容积,m3kg⁄(标准状况下);V H2——1kg燃料燃烧生成烟气中的氢气的分容积,m3kg⁄(标准状况下);V CH4——1kg燃料燃烧生成烟气中的甲烷的分容积,m3kg⁄(标准状况下);V gy——干烟气容积,m3kg⁄(标准状况下);CO、H2、CH4——烟气中一氧化碳容积、氢气容积、甲烷容积占干烟气容积的百分数,%;100−q4100——考虑到q4的存在,1kg燃料中有一部分燃料并没有参与燃烧及生成烟气,故应对烟气中一氧化碳的容积进行修正。
当燃用固体燃料是,考虑到烟气中H2、CH4等可燃气体含量极微,为了简化计算,可认为烟气中的可燃气体只有CO,则公式可变为:q3=V gyQ r(126.4CO)(100−q4)%q3=236C ar+0.375S arQ r∗CORO2+CO(100−q4)%设计计算时,q3可用下表选取当锅炉运行时,可按公式进行计算。
燃料与燃烧计算题
燃料与燃烧计算题例1 某厂使用高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气,煤气温度为 28 ℃,由化验室分析的煤气成分为求两种煤气的发热量和当焦炉煤气与高炉煤气按 3:7 混合时,混合煤气的成分和发热量。
解:(1) 查附表5的1米3干煤气吸收的水分重量 g=31。
1 把干煤气换算成湿成分:CO 湿2 =1.31124.010010031⨯+⨯% =99.103310%=2。
98%同理,其余如下表:(2) 计算发热量和成分焦炉煤气:Q低=30.2⨯8.66+25.8⨯55。
75+85.5⨯24。
45+141⨯2.79=4184 (kcal/m3)高炉煤气:Q低=30.2⨯25.22+25。
8⨯2.89+85。
5⨯0.59=886 (kcal/m3)按焦比为3:7混合时,混合煤气量为,CO2湿=(0.3⨯2。
99+0。
7⨯13。
38)%=10。
26%C2H4湿=0。
3⨯2。
79=0.84%O2湿=(0。
3⨯0.39+0。
7⨯0.29)%=0.32%H2湿=(0。
3⨯55.75+0.7⨯2.89)%=18。
75CH4湿=(0.3⨯24.45+0。
7⨯0.587)%=7。
74%CO湿=(0.3⨯8.66+0.7⨯25.22)%=20.25N2湿=(0。
3⨯3。
66+0。
7⨯540)%=38.12%H2O=3。
72%混合煤气的发热量为:Q低=0.3⨯4148+0.7⨯886=1875 (kcal/m3)例2 某厂采用焦炉煤气和高炉煤气的混合煤气,煤气成分同(例1)。
该炉子的热负荷为60⨯106kcal/h 试计算(1) 每小时供应给炉子多少立方米煤气?(2)为保证完全燃烧,若要求空气消耗系数n=1。
05,每小时应供应多少立方米空气?(3)废气量为多少?解:由前述例题,已知该煤气的成分和发热量,则:(1)每小时应供给炉子的煤气量为B=187510606⨯=3200 (m 3/h)(2) 该煤气燃烧的理论空气需要量,按式(4-8)为:L o =(25.20+275.18+2⨯7.74+3⨯0.84-0.30)10076.4=1。
燃料与燃烧第二版习题答案..
《燃料与燃烧》习题解(仅供参考)第一篇 燃料概论1. 某种煤的工业分析为:M ar =3.84, A d =10.35, V daf =41.02, 试计算它的收到基、干燥基、干燥无灰基的工业分析组成。
解:干燥无灰基的计算:02.41=daf V98.58100=-=daf daf V Fc ;收到基的计算 ar ar ar ar V M A FC ---=10036.35100100=--⨯=arar daf ar A M V VA ar = 9.95 FC ar = 50.85干燥基的计算: 35.10=d AV d = 36.77;88.52100=--=d d d A V FC2. 某种烟煤成分为:C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 A d =8.68 M ar =4.0;试计算各基准下的化学组成。
解:干燥无灰基:80.3100=----=daf daf daf daf daf N O H C S 收到基: 33.8100100=-⨯=ard ar M A A95.72100100=--⨯=ar ar dafar M A C CH ar =5.15 O ar =4.58 N ar =1.67 S ar =3.33 M ar =4.0 干燥基: 68.8=d A 99.75100100=-⨯=ddaf d A C C 36.5913.0=⨯=daf d H H 77.4913.0=⨯=daf d O ON d = N daf ×0.913 =1.7447.3913.0=⨯=daf d S S干燥无灰基:C daf =83.21 H daf =5.87 O daf =5.22 N daf =1.90 S daf =3.803. 人工煤气收到基组成如下:计算干煤气的组成、密度、高热值和低热值;解:干煤气中: H 2,d = 48.0×[100/(100-2.4)]=49.18 CO ,d = 19.3×1.025=19.77 CH 4,d = 13.31 O 2,d = 0.82 N 2,d = 12.30 CO 2,d = 4.61ρ=M 干/22.4=(2×49.18%+28×19.77%+16×13.31%+32×0.82%+28×12.30%+44×4.61%)/22.4= 0.643 kg/m 3Q 高 =4.187×(3020×0.1977+3050×0.4918+9500×0.1331)=14.07×103 kJ/m 3= 14.07 MJ/ m 3Q 低 =4.187×(3020×0.1977+2570×0.4918+8530×0.1331)=12.55×103 kJ/m 3= 12.55 MJ/ m 3第二篇 燃烧反应计算第四章 空气需要量和燃烧产物生成量5. 已知某烟煤成分为(%):C daf —83.21,H daf —5.87, O daf —5.22, N daf —1.90,S daf —3.8, A d —8.68, W ar —4.0,试求:(1) 理论空气需要量L 0(m 3/kg ); (2) 理论燃烧产物生成量V 0(m 3/kg );(3) 如某加热炉用该煤加热,热负荷为17×103kW ,要求空气消耗系数n=1.35,求每小时供风量,烟气生成量及烟气成分。
过剩空气系数的计算方法
过剩空气系数的计算方法引言在燃气燃烧产物(烟气)的计算工作中,过剩空气系数的计算是经常遇到的。
一般用于以下两方面:一为在控制燃烧过程中,需要检测燃烧过程中的过剩空气系数,防止过剩空气变化而引起的热效率的降低,以及燃烧工况的恶化。
一为在检测燃气燃烧设备的烟气中的有害物质时,需要根据烟气样中氧含量或二氧化碳含量确定过剩空气系数,从而折算成过剩空气系数为1时的有害物含量。
为了简化计算,通常是采用近似的计算公式。
但是这些近似公式都有一定的设定条件。
不考虑设定条件,盲目地使用近似公式,往往会引起较大的偏差,甚至于出现错误。
这也是在检测工作中经常发现数字矛盾的原因之一。
为了减少读者的查阅资料的时间,本文适当地重复过去推导的公式,强调的是近似公式的使用条件以及应用时应该考虑的问题。
最后提出两个比较精确的过剩空气计算公式,供有关人士参考。
For personal use only in study and research; not for commercial use一.根据燃烧产物的成分计算过剩空气系数本文讨论的主要是完全燃烧情况下的过剩空气系数。
这里的完全燃烧是指燃烧产物中未完全燃烧成分很低,例如CO与NO X含量属于ppm级。
在计算燃烧产物成分时可以不计入这些未完全燃烧成分。
For personal use only in study and research; not for commercial use1.过剩空气的来源在完全燃烧条件下,燃烧产物中有过剩空气,来源于两个情况。
一为在燃烧过程中混入过多空气,使燃烧后燃烧产物中有过剩的空气;另一为根据分析燃烧产物成分的需要抽取烟气样时,混入了周围的空气。
在燃烧以前混入过多的空气,会增加热损失,降低热效率;混入的空气过少(过剩空气系数小于1)也会恶化燃烧,造成污染环境与能源浪费。
为此在运行过程中需要根据烟气样中的成分计算过剩空气系数。
从而做出调整燃烧工况的措施。
燃烧量计算
热平衡及燃料消耗量计算煤完全燃烧(α=1)时理论空气量及燃烧产物容积计算理论空气量(1Kg燃料为准)V=0.0889(C ar+0.378S ar)+0.265H ar-0.0333O ar=0.0889(56.9+0.375⨯0.6)+0.265⨯4.4-0.0333⨯9.1=5.941 [Nm3/Kg]RO 2理论容积RO2V =1.866 C ar +S ar =1.866 *56.3+0.375*0.6 =1.066 [Nm 3/Kg]100 1022N 理论容积 02N =0.790V +0.8 N AR =0.79*5.941+0.8* 1.2100 100=4.693+0.010=4.703 [Nm 3/Kg]2H O 理论容积20H OV =0.111H ar +0.0124M ar +0.0161V 0 =0.111⨯4.4+0.0124⨯13+0.0161⨯5.941=0.488+0.161+0.096=0.745 [Nm 3/Kg] 燃烧室设计和计算采用角置直流燃烧器,分布于炉膛四角,每组燃烧器有两个一次风口,两个二次风口和两个废弃燃烧器取炉膛宽a=6500mm ,深b=6500mm ,布置Φ60⨯3的水冷壁管 燃烧室面积的决定 侧墙面积 F 0=F 1+F 2+F 3+F 4=0.5(6.5+3.8)⨯1.930+6.5⨯8.87+0.5(6.5+3.98)⨯1.507+0.5(5.306+5.647)⨯3.98=9.9395+57.655+7.87+21.976=97.26 [m 2] 前墙面积F q =(5.647+1.502+8.87+2.358)⨯6.5=131.8 [m 2] 后墙面积F h =(2.251+8.87+2.358+0.5⨯3.8)⨯6.5=99.96 [m 2] 出口窗面积F ah =(5.306+0.753)⨯6.5=39.38 [m 2] 顶棚面积F al =3.814⨯6.336=24.17 [m 2] 炉膛总面积F l =2⨯97.26+131.8+99.96+39.38+25.43=491.09 [m 2] 炉膛器占有面积F R =5.3 [m 2] 炉膛容积V l = F 0a=97.26⨯6.5=632.19 容积热负荷 q v =dwlBQ V =8.28*22415 =293<350[KW/m 3]l V 632.19 所以。
燃料燃烧及热平衡计算参考
燃料燃烧及热平衡计算参考城市煤气的燃料计算燃料成分表 城市煤气成分%2成分 CO 2 CO CH 4 C 2H 6 H 2 O 2 N 2 合计 含量10522546210100城市煤气燃烧的计算 1、助燃空气消耗量 2 1理论空气需要量Lo=21O O 0.5H H 3.5C CH 20.5CO 22624-++⨯+ Nm 3/Nm 3式中:CO 、CH 4 、 C 2H 6 、 H 2 、 O 2——每100Nm 3湿气体燃料中各成分的体积含量Nm 3;则Lo=212465.055.322255.0-⨯+⨯+⨯+⨯= Nm 3/Nm 32实际空气需要量L n =nL 0, Nm 3/Nm 3式中:n ——空气消耗系数,气体燃料通常n=现在n 取,则L n =×= Nm 3/Nm 3(3)实际湿空气需要量L n 湿=1+2H O g 干L n ,Nm 3/Nm 3则L n 湿=1+××= Nm 3/Nm 3 2、天然气燃烧产物生成量 1燃烧产物中单一成分生成量CO)H 2C CH (CO 0.01V 6242CO 2+++⨯=’2O V 0.21(=⨯′0n-1)L22n N V (N 79L )0.01=+⨯′)L 0.124g H H 3C (2CH 0.01V n 干O H 2624O H 22+++⨯=式中CO 、CH 4 、 C 2H 6 、 H 2 ——每100Nm 3湿气体燃料中各成分的体积含量; 则0.475)5222(100.01V 2CO =+⨯++⨯= Nm 3/Nm 3 4.4131)(1.050.21V 2O ⨯-⨯== Nm 3/Nm 3 01.0)35.47910(V 2N ⨯⨯+== Nm 3/Nm 34.35)18.90.124465322(20.01V O H 2⨯⨯++⨯+⨯⨯== Nm 3/Nm 32燃烧产物总生成量实际燃烧产物量V n = V CO2+V O2+V N2+V H2O Nm 3/Nm 3则V n =+++= Nm 3/Nm 3 理论燃烧产物量V 0=V n -n -1L OV 0=--×= Nm 3/Nm 3 3 燃料燃烧产物成分2%100V V CO nCO 22⨯=%100V V O n O 22⨯=%100V V N nN 22⨯=100%V V O H nO H 22⨯=则9%%1005.2080.47CO 2=⨯=0.8%%1005.2080.046O 2=⨯=68%%1005.2083.54N 2=⨯=22.2%100%5.2081.152O H 2=⨯=天然气燃烧产物密度的计算3 已知天然气燃烧产物的成分,则:ρ烟=10022.432O 28N O 18H 44CO 2222⨯+++,kg/Nm 3式中:CO 2、H 2O 、N 2、O 2——每100Nm 3燃烧产物中各成分的体积含量ρ烟= 217.110022.40.832682822.218944=⨯⨯+⨯+⨯+⨯ Nm 3/Nm 3天然气发热量计算 高发热量Q 高=39842CH 4+70351C 2H 6+12745H 2+12636COkJ/Nm 3低发热量Q 低= 35902CH 4+64397C 2H 6+10786H 2+12636CO kJ/ Nm 3式中:CH 4、C 2H 6、 H 2、CO ——分别为天然气中可燃气体的体积分数%; 则Q 高=39842×+70351×+12745×+12636×=18777kJ/Nm 3 Q 低=35902×+64397×+10786×+12636×=16710kJ/ Nm 3 天然气理论燃烧温度的计算n 1Q t V C =低理式中:t 理——理论燃烧温度℃Q 低——低发热量kcal/ Nm 3,Q 低=16710kJ/ Nm 3 V n ——燃烧产物生成量Nm 3/Nm 3, V n =Nm 3C 1——燃烧产物的平均比热KJ/Nm 3 •℃;估计理论燃烧温度在1900℃左右,查表3取C 1= kJl/Nm 3 •℃则201859.1208.516710t =⨯=理℃加热阶段的热平衡计算采用热平衡计算法, 热平衡方程式:Q收1=Q支1热收入项目天然气燃烧的化学热Q烧Q烧=BQ低式中:B1——熔化室燃料的消耗量Nm3/h 8热量支出项目1、加热工件的有效热量是物料所吸收的热量Q,用下式计算4 5:料Q料=Gt料-t初C料式中:G——物料的重量kg/h ,炉子加热能力为G=15×18×13=3510 kg/h.t料——被加热物料的出炉温度℃, 查表得t料=160℃,t初——被加热物料的进炉温度℃,为室温,则t初=20℃C料——物料的平均热容量,kJ/kg •℃查表得C料= kJ /kg •℃则Q料=3510×160-20×=432432 kJ/40min2、加热辅助工具的有效热Q料筐的吸热辅=G辅×t辅-t初Q辅G——辅助工具的重量kg/h , G=200×15=300 0 kgC料——物料的平均热容量,kJ/kg •℃查表得C料= kJ /kg •℃则Q=3000×160-20×=188160 KJ/40min辅3、通过炉体的散热损失Q散11炉墙平均面积炉墙面积包括外表面面积和内表面面积;简化计算可得:F外墙=+××2= m2F内墙=+××2= m2F 墙均 = F 外墙+ F 内墙÷2=+÷2= m 2 2炉底平均面积炉底面积包括外底面面积和内底面面积;简化计算可得:F 底均=×+×÷2= m 23炉顶平均面积由于炉子是规则的长方形,故炉底和炉顶近似看做相等的面积,故 F 顶均=F 底均= m 2计算炉墙散热损失:根据经验,参照生产中应用的同类炉子,本炉子炉墙所用材料及厚度如下选用: 外层为不锈钢钢板:s 4=6mm,λ4=m•℃钢板是外壳,厚度较薄,计算炉体散热损失时,最外层温度计算到炉衬材料的最外层,钢板不计算在内;以下都是这样; 内层也采用不锈钢板:s 1=,λ1=m•℃炉衬材料:第二层为硅酸铝耐火纤维,s 2=100mm, λ2=m•℃ 第三层硅钙板,s 3=75mm, λ3=+×10-3 tW /m•℃炉墙结构如下图:图 时效炉炉墙结构图计算炉墙散热,根据下式:1n 1ni i 1i it t Q s F +=-=λ∑散首先,炉内温度达到250℃才可以满足要求,因为炉膛内壁为不锈钢板,导热极好,可以计算可以忽略;第二层耐火纤维内侧温度为t 2=250℃;我们假定界面上的温度及炉壳温度,3t ′=135℃,4t ′=60℃,则耐火纤维的平均温度s2t 均=250+135/2=℃,硅钙板的平均温度 s3t 均=135+60/2=℃,则2λ= W /m•℃3λ=××10-3 ×= W /m•℃当炉壳温度为60℃,室温t a =20℃时,查表得∑α= W/m 2•℃ ①求热流②验算交界面上的温度3t 、4t083.01.04.95250t 2223⨯-=-=λs qt = ℃ ∆=%4.013506.135135t '33'3=-=-t t 〈5%,满足设计要求; ③计算炉壳温度t 17.270667.01.04.9506.135t t 33345=⨯-=-==λs qt ℃t 5=℃〈60℃,满足满足炉壳表面平均温度≤60℃的要求;④计算炉墙散热损失Q 墙散=q •F 墙均=×=10058W=36207 KJ/40min 计算炉底散热损失:根据经验,参照生产中应用的同类炉子,本炉子炉底和炉顶结构和炉墙类似,它们的热流密度平均综合起来计算;通过查表得知炉顶炉底的综合传热系数为:=∑顶α W/m 2.℃, =∑底α W/m 2.℃Q 顶底=∑顶α+∑底α÷2= W/m 2.℃ 则炉底和炉顶的散热量为 Q 顶底= q 1×F 底均+F 顶均23322a 295.4W/m12.1710.06670.0750.0830.120250α1λs λs t t q =++-=++-=∑=×+=5029 W =12069KJ/40min 通过炉体的散热量为Q 散= Q 顶底+Q 墙散=36207+12069=48276 KJ/40min 4、废烟气带走的热量Q 烟Q 烟=BV n t 烟c 烟式中:V n ——实际燃烧产物量N Nm 3/Nm 3,前面计算得V n = N Nm 3/Nm 3 t 烟——出炉废烟气温度℃, t 烟=160℃c 烟——出炉烟气的平均比热容,查表得c 烟= kJ/Nm 3•℃则Q 烟=B ××160×=1183B5、炉子的蓄热Q 蓄炉体的蓄热可分为三部分,金属的蓄热Q 金、耐火纤维毡的蓄热Q 耐、和硅钙板、蓄热Q 板;查表可知:金属的比热容C 金= KJ/Kg.℃ 耐火纤维毡的比热容C 耐= KJ/Kg.℃ 硅钙板的比热容C 板= KJ/Kg.℃ Q=GC 金t 均-t o则Q 金=435708 KJ/40min Q 耐=110565 KJ/40min Q 板=166725 KJ/40min Q 蓄=Q 金+Q 耐+Q 板=435708+110565+166725=712998 KJ/40min 6、燃料漏失引起的热损失Q 漏Q 漏=BKQ 低式中:K ——燃料漏失的百分数,对于气体燃料,指经储气器和气管漏气,取K=1% 则Q 漏=B ×1%×16710=7、燃料不完全燃烧的热损失Q 不在有焰燃烧炉中,废烟气中通常含有未燃烧的可燃气体,对于城市煤气,它的不完全燃烧的热损失用下式:Q 不=BV n bQ 低式中b 为不完全燃烧气体的百分比,取2%;Q不=B××2%×16710=1740B8、其它热损失Q它例如炉子计算内外表面积时,实际炉子比计算中的要复杂,表面积要比计算的大,这部分还有能量损失;等还有其它的损失;其它热损失约为上述热损失之和的5% 7%,取7%,故Q它=Q料+Q辅+Q散+Q蓄+Q烟+Q漏+Q不根据热量的收支平衡,由公式,可从中求出每小时的平均燃料消耗量B;Q烧=Q料+Q辅+Q散+Q蓄+Q烟+Q漏+Q不+Q它代入前面计算数值得16710B=+则B= Nm3/40min= Nm3/h在工程设计中,炉子的最大燃料消耗量应比理论消耗量大,即:B max=式中:为燃料储备系数;取,则B max=×= Nm3/40min=h根据最大燃料消耗量来确定燃烧器的数目,其总燃烧能力应大于B max利用求得的B值计算上面的未知量天然气燃烧的化学热Q烧= BQ低=×16710=1843113 kJ/40min废烟气带走的热量Q烟=1183B=1183×= 130485 kJ/40min燃料漏失引起的热损失Q漏==×=18431 kJ/40min燃料不完全燃烧的热损失Q不=1740B=1740×=191922 kJ/40minQ它=Q料+Q辅+Q散+Q蓄+Q烟+Q漏+Q不=×432432+188160+48276+712998+130485+18431+191922=120589 kJ/40min。
《消防燃烧学》第6章 空气消耗系数及不完全燃烧热损失的检测计算
第六章 空气消耗系数及 不完全燃烧热损失的检测计算
1
对烟气的检测和计算
目标:通过对燃烧产物(烟气)的成分进行气体 分析,实现对空气消耗系数和燃烧完全程度的计 算 途径:气体成分的测量仪器有:奥氏气体分析器、 气体色层分析仪、气相色谱仪、光谱分析仪等 方法:然后按燃料性质和烟气成分反算各项指标 关键问题:需要掌握空气消耗系数和不完全燃烧 热损失的检测计算原理和方法
β 是一个燃料特征系数,决定于燃料成分。对于各种燃料其数值 列于表6-1中 RO2=CO2+SO2,即两种成分之和 各成分的上标 ’ ——表示是燃烧产物(烟气)成分
4
气体分析方程的导出
1、定义VRO2、RO’2,max、β(存在C、S成分上限) (1)VRO2是完全燃烧时燃烧产物中RO2(CO2+ SO2)的数量(注意:不要求n=1) (2)RO’2,max定义为干理论燃烧产物中的RO2最大 理论含量(干成分%,注意n=1)
则不完全燃烧热损失为 RO '2,max (126CO ' 108H 2 ' 358CH 4 ') q化 100% P RO2 ' CO ' CH 4 ' RO’2,max和P只取决于燃料成分,数据查表6-1
24
思考题
1、气体分析方程能起到检验测量数据准确性的依 据是什么 ? 2、如何推导出气体分析方程? 3、在用氧平衡原理计算n值时引入K的意义是什 么?
2、分析问题:正在工作的炉子,由于存在吸气和漏风
现象,很难测定实际空气消耗量Ln,也就难以用下式求n
Ln n L0
基于混合式教学的燃料与燃烧学创新与实践
究实践的培养,具体落脚于课程内容建设、教学模式的创新,主要包括教学内容的模块化、思政的融合、燃烧学故事体系的构建、翻转课堂的设计、智慧课堂的构建、逆向教学设计法、工程师进课堂及创新实验平台等方面。
通过课程改革与创新,大大提高了学生的综合能力,提高了教师的综合能力。
1 学情分析燃料与燃烧学是能源与动力工程专业的必修课程,该课程概念多、定理及公式推导过程严密,是一门真正的“硬课”,而前序课程如高等数学、普通化学、流体力学、传热学等,也都是实实在在的“硬课”。
对应美国教育心理学家本杰明·布鲁姆认知模型中的低阶、中阶、高阶认知,根据教学反馈可得出结论:学生的低阶认知,即对识记、理解型的知识相对掌握较好,在进行了教学改革以后,对高阶的认知也得到了一定的提升,但是对于知识的应用及分析,即中阶认知,还需要进一步加强。
因此,应强化中阶认知,才能使得学生的知识体系从低阶到高阶形成合理的支撑关系,避免创新的思路得不到专业知识的有效支持。
而且,燃烧现象虽然常见,但学生亲自操作燃烧设备的机会却很少。
因此,该课程具有一定的困难性,主要表现在理论学习难度较大、实践训练实施、课程思政融入困难、创新思维如何形成等。
创新提出新的挑战。
区别于传统教学以“教师为中心、课堂为中心、教材为中心”的满堂灌课堂,新课程提出“以学生为中心、以翻转课堂为平台、以智慧课堂为载体、以课程思政为抓手、以能力培养为目标”的混合式课程教学创新理念,强调学生自主设计、团结合作、探究实践的培养,具体落脚于课程内容建设、教学模式等方面的创新。
2 课堂改革与创新2.1 教学内容创新(1)教学内容模块化为了使学生能够更好地理解和掌握知识点,建立清晰的课程知识内容框架体系,系统地掌握课程内容,根据燃料与燃烧学内容特色,可将其划分为两大块、四小篇。
两大块:理论模块和应用模块。
四小篇:燃料篇、燃烧反应计算篇、燃烧基本原理篇及燃烧方法与装置篇。
其中燃料篇、燃烧反应计算篇、燃烧基本原理篇为理论知识模块,燃烧方法与装置为生产实际应用模块,详细见图1。
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(1 ) RO2 'O2 ' 21
(0.58 )CH 4 ' 21
7
空气消耗系数的计算
• 1、提出问题:空气消耗系数n值是一个很重要的指标,
对燃烧过程有很大影响,需要确定
• 2、分析问题:正在工作的炉子,由于存在吸气和漏风
现象,很难测定实际空气消耗量Ln,也就难以用下式求n
• K值可根据燃料成分求得,各燃料K值查表6-3
10
引入K的意义
• 在引入K前,n值用燃烧产物表示时,有H2O成 分,H2O成分有多少以气态形式存在是很不确 定的,取决于温度 • 在用仪器测量烟气成分时,都是检测干烟气, 一般不测量H2O成分数据(测量了也不准确) • (1)引入一个参数K就是为了避免用产物中的 H2O’成分数据, • (2)并且常数K可依据燃料成分求得,跟燃烧 过程无关。查表6-3获取
12
方法2氮平衡原理求n值
• 1、变换n值的表达式,变换后不出现单独的L0项, 因为该值与燃料成分有关而与烟气成分无关
Ln 1 n ( Ln L0 ) L0 1 Ln
•
RO'2,max
VRO2 V0,d
100
(6-1) (6-2)
21 • (3)β由右式定义 RO'2,max 1
4
气体分析方程的导出
• 2、计算RO’2,max,用烟气成分,要计算 VRO2和V0,d
• 根据VRO2的定义,可直接写出
VRO2
( RO2 'CO 'CH 4 ' ) Vn ,d 100
5ห้องสมุดไป่ตู้
定义RO’2,max及β的意义
• 对于确定的燃料,其成分中含C、S元素的量是确定 的,因此在烟气中CO2+SO2有理论上的最大值,这 就是RO’2,max • 根据物质守恒,烟气中所有含C、S元素成分之和不 能超过RO’2,max。如果测量的数据超过了,那就是错 误的。如果相差太大那么就是测量误差大或燃烧状况 很不理想 • 定义β就是要依据燃料本身的特征值(与燃烧过程无 关)来判断所测量烟气成分是否具有准确性 • 实际上从式(6-2)看出做为检测的特征值β和RO’2,max 是一样的,两者有确定的简单关系,用β是为了简便
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不完全燃烧n值修正
• 不完全燃烧,则燃烧产物中还存在CO、H2、 CH4等可燃成分 • 1、修正O2’ 。n值公式中氧量应减去这些可燃气 体完全燃烧时将消耗的氧 • 2、修正RO2’ 。RO2’量应加上这些可燃气体如果 燃烧将生成的RO2’
O2 '(0.5CO'0.5H 2 '2CH 4 ' ) K(RO2 'CO'CH 4 ' ) n K(RO2 'CO'CH 4 ' )
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气体分析方程的简化应用
• 1、如果H2’及CH4’很小,则可忽略不计,方程 简化为
(1 ) RO2 '(0.605 )CO'O2 ' 21
• 2、利用上式,仅测得CO2’和O2’的情况下,可 计算CO’(假定没有SO2’) 21 O2 '(1 )CO2 ' CO' 0.605 (1 ) RO2 '(0.605 )CO' • 3、如果完全燃烧,则没有可燃成分 O2 '0.185H 2 '
• 依据烟气中成分同样可以得到V0,d和Vn,d间的关系
• 计算过程依据可回顾第四章
V0,d
100 4.76O2 '0.88 H 2 '1.88CO '7.52CH 4 ' Vn ,d 100
• 3、得气体分析方程,上两式子代入定义式(6-1)得到
RO’2,max,再将RO’2,max的表达式代入β的定义式(6-2)
Ln n L0
• 3、解决问题:因此需要用烟气成分计算空气消耗系数
• 比较成熟的两种方法:按氧平衡原理计算n值 • 按氮平衡原理计算n值
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方法1氧平衡原理计算n值
• 思路:1、首先将n值用氧气量来表示
Ln Ln,O2 L0,O2 ( Ln ,O2 L0,O2 ) n L0 L0,O2 L0,O2
• β 是一个燃料特征系数,决定于燃料成分。对于各种 燃料其数值列于表6-1中 • RO2=CO2+SO2,即两种成分之和 • 各成分的上标 ’ ——表示是燃烧产物(烟气)成分
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气体分析方程的导出
• 1、定义VRO2、RO’2,max、β(存在C、S成分上限) • (1)VRO2是完全燃烧时燃烧产物中RO2(CO2+ SO2)的数量(注意不要求n=1) • (2)RO’2,max定义为理论燃烧产物中的最大理论 含量(干成分没有水分,注意n=1)
• 2、用烟气成分表示,表示L0,O2为理论需氧量, 完全燃烧后全部转化为RO2和H2O,那么必然可 以用下式表示
• L0,O2 =aVRO2+bVH2O=(aRO2’+bH2O’).Vn/100
• 完全燃烧情况下(Ln,O2-L0,O2)为烟气中剩余氧量
• Ln,O2 - L0,O2=O2’. Vn/100
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气体分析方程 ——判断测量烟气数据准确性
• 在使用仪器及相应方法测量得到烟气成分数据后, 需要验证所得数据的准确性 • 满足气体分析方程的数据就是有效的(误差范围内)
(1 ) RO2 '(0.605 )CO'O2 '0.185H 2 ' (0.58 )CH 4 ' 21
第六章空气消耗系数及不完全 燃烧热损失的检测计算
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对烟气的检测和计算
• 目标:通过对燃烧产物(烟气)的成分进行气体 分析,实现对空气消耗系数和燃烧完全程度的计 算 • 途径:气体成分的测量仪器有:奥氏气体分析器、 气体色层分析仪、气相色谱仪、光谱分析仪等 • 方法:然后按燃料性质和烟气成分反算各项指标 • 关键问题:需要掌握空气消耗系数和不完全燃烧 热损失的检测计算原理和方法
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方法1氧平衡原理计算n值
• 因此得到n值
O2 'aRO2 'bH2O' n aRO2 'bH2O' 或 O2 'KRO2 ' n KRO2 '
• 3、引入K(不用H2O’)表示理论需氧量与燃烧 产物中RO2’量的比值
aRO2 'bH2O' K RO2 ' 或 K L0,O2 VRO2