1、燃 燒 學(xué)第八講 燃燒檢測(cè)及燃燒效率第八講 燃燒損失計(jì)算如何進(jìn)行燃燒質(zhì)量檢測(cè)；如何判斷燃燒產(chǎn)物成分分析的準(zhǔn)確性；煙氣中三原子氣體成分；燃料特性系數(shù)b及其意義、推導(dǎo)；RO2,大的意義及其表達(dá)式、推導(dǎo)；RO2表達(dá)式及其推導(dǎo)；RO2與RO2,大之間的關(guān)系及其推導(dǎo)；氣體分析方程推導(dǎo)及其意義；過(guò)?？諝庀禂?shù)a推導(dǎo)；燃燒效率、鍋爐效率；化學(xué)不完全燃燒熱損失、機(jī)械不完全燃燒熱損失影響因素及各自產(chǎn)生原因；化學(xué)不完全燃燒熱損失、機(jī)械不完全熱損失控制措施。燃燒過(guò)程檢測(cè)控制燃燒質(zhì)量檢測(cè)空氣消耗系數(shù)燃燒完全程度燃燒完全系數(shù)不完全燃燒損失高效安全清潔指標(biāo)燃燒產(chǎn)物(煙氣)成分分析燃料性質(zhì)煙氣成分空氣消耗系數(shù)燃燒完全程度燃燒

2、過(guò)程檢測(cè)方法燃燒產(chǎn)物氣體成分的測(cè)定和驗(yàn)證進(jìn)行燃燒過(guò)程檢測(cè)計(jì)算之前，必須知道燃燒產(chǎn)物成分的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)氣體取樣：取樣必須有代表性，或多點(diǎn)取樣后算平均值取樣時(shí)不允許混入其它氣體取樣裝置中氣體不允許發(fā)生化學(xué)反應(yīng)氣體分析：奧氏氣體分析器；氣體色譜分析儀；光譜分析儀燃燒產(chǎn)物氣體成分的測(cè)定取樣氣體取樣取樣必須有代表性溫度煙氣溫度低于600排煙管道高溫取樣時(shí)，取樣管需要循環(huán)水保護(hù)保證取樣管內(nèi)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)取樣點(diǎn)多點(diǎn)取樣分析取平均值經(jīng)驗(yàn)取點(diǎn)等速取樣燃燒產(chǎn)物氣體成分分析內(nèi)容各類氣體成分燃燒效率含塵量(含塵濃度)RO2CO2SO2O2、CH4、H2、CO燃燒溫度火焰溫度分析測(cè)試內(nèi)容燃燒產(chǎn)物氣體成分分析內(nèi)容奧氏煙氣分析

3、儀分析測(cè)試儀器選擇性吸收，慢，15min/樣色，眼睛比色，容易出現(xiàn)誤差安全，使用玻璃瓶，容易破碎，傷人煙氣分析儀RO2、CO、O2各種氣體分析儀煙塵、SO2、NOx分析儀煙氣成分測(cè)定煙氣成分分析奧氏煙氣分析儀燃燒效率分析儀基本原理：選擇性吸收法，即某些吸收劑只與氣體燃料中的某種成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并將其吸收或溶解，而與燃料中的其它成分不發(fā)生作用。依次與各吸收劑充分接觸，各吸收劑吸收后減少的體積即為氣體燃料中相應(yīng)的組分體積。 吸收順序12345吸收劑40%KOH飽和溴水焦性沒食子酸溶液氯化亞銅氨溶液燃燒法被吸收成分CO2、SO2CnHmO2COCH4 和H2煙氣成分測(cè)定煙氣成分分析奧氏煙氣分析儀燃燒

4、效率分析儀基本原理：用固體吸收劑吸收干煙氣中各成分，用數(shù)字直接顯示測(cè)量結(jié)果。其不僅能夠給出煙氣中的RO2、O2和CO含量，而且能直接測(cè)得燃燒效率。需要定期更換固體吸收劑、電池并做相關(guān)標(biāo)定。燃燒產(chǎn)物氣體成分分析結(jié)果準(zhǔn)確性判斷燃燒計(jì)算基本原理：質(zhì)量守恒原理燃燒產(chǎn)物組成之間的相互關(guān)系干煙氣體積計(jì)算固體與液體燃料氣體燃料干煙氣三原子氣體煙氣三原子氣體都有哪些？完全燃燒方程式1燃料特性系數(shù)，取決于燃料成分完全燃燒燃燒產(chǎn)物組成之間的相互關(guān)系固體、液體燃料RO2,大與燃料特性有關(guān)，取決于燃料成分完全燃燒時(shí)燃燒產(chǎn)物中RO2的體積完全燃燒方程式1燃料特性系數(shù)，取決于燃料成分中的C、H、O、N、S完全燃燒燃燒產(chǎn)物

5、組成之間的相互關(guān)系固體、液體燃料完全燃燒方程式燃料特性系數(shù)b固體和液體燃料：氣體燃料：燃料中的自由氫與碳之比燃燒產(chǎn)物組成之間的相互關(guān)系燃料特性系數(shù)b燃燒產(chǎn)物組成之間的相互關(guān)系越大， RO2,大越小。大表明燃料中含H2多，生成的H2O不計(jì)于干煙氣中，且H2燃燒需要通入更多的空氣，帶入的N2沖淡了煙氣中的RO2，從而使RO2,大變小。RO2,大與實(shí)際燃燒產(chǎn)物成分之間的關(guān)系不完全燃燒：1完全燃燒：不完全燃燒：RO2,大與實(shí)際燃燒產(chǎn)物成分之間的關(guān)系過(guò)?？諝饬?RO2,大與實(shí)際燃燒產(chǎn)物成分之間的關(guān)系a1而過(guò)剩的未能參加燃燒反應(yīng)而節(jié)省下來(lái)的1RO2,大與實(shí)際燃燒產(chǎn)物成分之間的關(guān)系1RO2,大與實(shí)際燃燒產(chǎn)物

6、成分之間的關(guān)系1完全燃燒：不完全燃燒：RO2,大與實(shí)際燃燒產(chǎn)物成分之間的關(guān)系RO2,大與實(shí)際燃燒產(chǎn)物成分之間的關(guān)系1，完全燃燒以上方程用于判斷燃燒過(guò)程的質(zhì)量。燃燒越完全，過(guò)剩空氣系數(shù)越小，實(shí)際RO2越接近理論RO2,大，即RO2與RO2,大越接近，反映燃燒過(guò)程組織得越好。氣體分析方程，用于分析燃燒產(chǎn)物氣體分析的準(zhǔn)確性:H2、CH4 0完全燃燒燃燒產(chǎn)物氣體成分分析結(jié)果的判斷不完全燃燒方程式燃燒產(chǎn)物氣體成分分析結(jié)果的判斷如果氣體分析結(jié)果是正確的，則可由該式計(jì)算某一未知成分：燃燒產(chǎn)物(煙氣)成分分析燃料性質(zhì)煙氣成分燃燒完全程度燃燒質(zhì)量的判斷O2越大，RO2越小，過(guò)量空氣系數(shù)越大反之，RO2過(guò)小，則過(guò)

7、量空氣系數(shù)過(guò)大，可能有泄漏O20越大表明燃料中有效氫含量越高過(guò)剩空氣系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算但是，由于爐子吸氣和漏氣的影響，上式計(jì)算結(jié)果并不準(zhǔn)確，不能反映燃燒真實(shí)的工作狀況煙氣成分氧平衡氮平衡空氣消耗系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算空氣消耗系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 氧平衡但是，由于爐子吸氣和漏氣的影響，Vk,實(shí)Vk完全燃燒時(shí)a和b為燃燒產(chǎn)物中生成1m3RO2和1m3H2O氣體所消耗的氧量空氣消耗系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 氧平衡(完全燃燒)K表示理論需氧量與完全燃燒產(chǎn)物RO2量的比值，是燃料特性常數(shù)空氣消耗系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 氧平衡(不完全燃燒)不完全燃燒時(shí)可燃?xì)怏w如果燃燒需要消耗的氧可燃?xì)怏w如果燃燒將生成的RO2空氣消耗系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 氮平衡V

8、gy空氣消耗系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 氮平衡氣體燃料固體燃料空氣消耗系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 氮平衡N燃0完全燃燒含氫量少N279 ?+空氣消耗系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 從定義出發(fā)N燃0空氣消耗系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 從定義出發(fā)Nar0完全燃燒空氣消耗系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 從定義出發(fā)Nar0完全燃燒含氫量少0空氣消耗系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 從定義出發(fā)氣體燃料N2s量小，H2、CH4小N2s量小，完全燃燒空氣消耗系數(shù)的檢測(cè)計(jì)算 從定義出發(fā)含義：實(shí)際供給燃燒所需要的氧量與燃料燃燒時(shí)理論上所需要的氧量之比。工程應(yīng)用：在運(yùn)行過(guò)程中只要測(cè)得O2量，即可通過(guò)上式計(jì)算過(guò)量空氣系數(shù)。但上式只適用于完全燃燒，且只適用于燃料中含氫、氮比較少的情況。燃燒效率c 燃燒

9、效率, %q3 可燃?xì)怏w不完全燃燒熱損失(化學(xué)不完全燃燒熱損失)，。其產(chǎn)生原因：由于空氣供給不足或燃料與空氣沒有混合好而造成部分可燃物沒參加反應(yīng)。q4 固體燃料不完全燃燒熱損失(機(jī)械不完全燃燒熱損失)，。其產(chǎn)生原因：由于機(jī)械設(shè)備的原因使燃料未發(fā)生發(fā)應(yīng)就被排走。可燃?xì)怏w不完全燃燒熱損失的計(jì)算不完全燃燒熱損失：由于不完全燃燒導(dǎo)致了煙氣中含有可燃成分，從而損失了一部分化學(xué)能化學(xué)不完全燃燒熱損失q3：?jiǎn)挝?質(zhì)量或體積)燃料燃燒時(shí)，燃燒產(chǎn)物中因存在可燃物而含有的化學(xué)熱占燃料發(fā)熱量的百分?jǐn)?shù)。不完全燃燒熱損失的計(jì)算不完全燃燒熱損失的計(jì)算h 煙氣沖淡系數(shù)，與a同比P 燃料特性系數(shù)，取決于燃料成分不完全燃燒熱損

10、失的計(jì)算碳平衡完全燃燒不完全燃燒熱損失的計(jì)算氣體不完全燃燒熱損失q3闊爾尼茲經(jīng)驗(yàn)公式：與CO分別為煙道同一測(cè)點(diǎn)取樣測(cè)出的空氣過(guò)量系數(shù)及一氧化碳在干煙氣中的濃度層燃爐(鏈條爐、機(jī)械爐排爐)：0.52%流化床爐：0.51.5%煤粉爐：0油氣爐：0.5渣油爐：0.10.5氣體不完全燃燒熱損失q3 (化學(xué)不完全燃燒熱損失)q3COH2CH4 燃料的揮發(fā)分: 多 q3爐膛出口過(guò)量空氣系數(shù)：過(guò)小或過(guò)大均 q3燃燒器的結(jié)構(gòu)及布置：燃料停留時(shí)間短 q3爐內(nèi)空氣動(dòng)力工況：不合理 q3爐膛溫度：溫度低 q3影響因素：固體不完全燃燒熱損失q4層燃爐煤粉爐油 爐氣 爐飛灰含碳爐渣含碳爐排灰含碳爐內(nèi)灰含碳飛灰含碳爐渣含

11、碳爐內(nèi)灰含碳飛灰中的油塵含碳熱解的碳黑結(jié)焦中含碳CnHm分解產(chǎn)生的碳黑固體不完全燃燒熱損失q4a 每一部分灰占總灰量的百分比，afhahzaln1層燃爐(鏈條爐、機(jī)械爐排爐)：715%流化床爐：512%煤粉爐：油氣爐：0渣油爐：0.11無(wú)煙煤：46%貧煤：23%煙煤：12%褐煤：0.51.5%排煙飛灰中的未燃盡碳量%固體不完全燃燒熱損失q4(機(jī)械不完全燃燒熱損失q4)q4飛灰中的碳灰渣中的碳爐內(nèi)沉降灰中的碳空氣向灰中擴(kuò)散阻力增大灰渣溶化將碳包裹住爐排的結(jié)構(gòu)溫度低通風(fēng)不好影響因素：燃料性質(zhì)、燃燒方式、爐膛形式和結(jié)構(gòu)、燃燒器結(jié)構(gòu)及布置、爐膛溫度、負(fù)荷、運(yùn)行水平、燃料爐內(nèi)停留時(shí)間、混合情況固體不完全

12、燃燒熱損失q4(機(jī)械不完全燃燒熱損失q4)q4燃料的性質(zhì)，水、灰分少、揮發(fā)分多、煤粉細(xì)，則q4燃燒方式：合理，則q4爐膛的形式與結(jié)構(gòu)：合理，則q4 燃燒器結(jié)構(gòu)及布置：適當(dāng)，則q4爐膛溫度：溫度適中，則q4過(guò)量空氣系數(shù)：也要合理，則q4負(fù)荷和運(yùn)行水平：穩(wěn)定，則q4燃料在爐內(nèi)停留時(shí)間：時(shí)間較長(zhǎng)， 則q4與空氣的混合狀況等；混合條件好，則q4燃燒效率與鍋爐效率燃燒效率鍋爐效率q2 排煙熱損失，% q5 鍋爐散熱熱損失，% q6 灰渣物理熱損失，% q1 有效利用熱，% 空氣消耗系數(shù)=Vk/V0大VkTq2小q3q4最佳q3q4+q2最小空氣消耗系數(shù)煙煤 1.21.25層燃爐 1.31.4油爐 1.1

13、1.15氣爐 1.05提高 措施降低q3措施降低q4措施分段送風(fēng)，如層燃爐至少4段均勻送風(fēng)多級(jí)送風(fēng)加強(qiáng)混合爐拱前拱(點(diǎn)火拱)后拱(燃燼拱)中拱煤粉細(xì)度送粉系統(tǒng)混合、防止熱解燃料CHONSQ低燃燒CO2H2OSO2COH2CH4理論燃燒V0L0Vy0實(shí)際燃燒完全燃燒不完全燃燒VkVyn1VkVyn1t熱t(yī)理t產(chǎn)RO2大RO2、a實(shí)、 、 PK例題pp96題2：測(cè)得一臺(tái)重油燃燒裝置煙氣成分為：RO2=13.46%，O2=3.64%，求該裝置運(yùn)行燃燒時(shí)的過(guò)量空氣系數(shù)。(0.31)給出測(cè)試誤差完全燃燒方程式例題pp96題3：測(cè)得一臺(tái)高爐煤氣的燃燒裝置煙氣成分為：RO2=14.0%，O2=9.0%，CO

14、=1.2%，試計(jì)算過(guò)量空氣系數(shù)和化學(xué)不完全燃燒損失？(高爐煤氣成分：RO2s=10.66%，COs=29.96%，H2s=1.65%，CH4s=0.27%，N2s=57.46%)(-0.16)給出測(cè)試誤差不完全燃燒方程式作業(yè)題1某廠使用高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的混合煤氣，煤氣溫度為28oC，由化驗(yàn)室分析的煤氣成分為：CO2C2H4O2H2CH4CO N2焦?fàn)t煤氣3.12.90.457.925.49.01.3高爐煤氣13.9-0.33.00.626.256.0求兩種煤氣的發(fā)熱量和當(dāng)焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣按3:7混合時(shí)，混合煤氣的成分和發(fā)熱量。已知1m3干煤氣能夠吸收的水分重量h=31.1(g/m3)作業(yè)題

15、2某廠使用高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣的混合煤氣，煤氣成分同題1。該爐子的熱負(fù)荷為6980kW，試計(jì)算：(1) 每小時(shí)供應(yīng)給爐子多少立方米煤氣;(2) 為保證完全燃燒，如果要求空氣過(guò)量系數(shù)=1.05，每小時(shí)應(yīng)供應(yīng)多少立方米空氣；(3) 產(chǎn)生的煙氣量有多少？(計(jì)算時(shí)不考慮爐子的吸氣和漏氣，忽略空氣中的水分)作業(yè)題3已知某煙煤的成分為：Cdaf=85.32%; Hdaf=4.56%; Odaf=4.07%; Ndaf=1.80%; Sdaf=4.25%; Adb=7.78%; Mar=3.0%。試計(jì)算：(1) 燃料發(fā)熱量;(2) 理論空氣需要量；(3) 燃燒產(chǎn)物生成量及其成分與密度？(空氣中水分可以忽略不計(jì)

16、)門截列夫公式作業(yè)題4某連續(xù)加熱爐采用重油作為燃料，已知重油的成分為：Car=85.0%; Har=11.3%; Oar=0.9%; Nar=0.5%; Sar=0.2%; Aar=0.1%; Mar=2.0%。為了降低重油的粘度，燃燒前將重油加熱至90oC。燒嘴用空氣作為霧化劑，空氣過(guò)量系數(shù)1.2，空氣不過(guò)熱，空氣中水蒸氣飽和溫度為20oC。求：作業(yè)題4(1) 重油燃燒時(shí)空氣消耗量、煙氣量及煙氣組成成分(20oC時(shí)，飽和水蒸氣量h=19g/m3);(2) 重油的發(fā)熱量及重油預(yù)熱帶入的物理熱(90oC時(shí)，重油的比熱c油=1.963kJ/kgoC) ；(3) 空氣不預(yù)熱時(shí)理論燃燒溫度和爐溫？(假

17、設(shè)理論燃燒溫度為1800oC時(shí)，c產(chǎn)=1.67kJ/m3oC，c空=1.51kJ/m3oC；Q分0；冷卻系數(shù)為0.74) (4) 空氣預(yù)熱到400oC時(shí)空氣帶入的物理熱及相應(yīng)條件下理論燃燒溫度？(空氣和水蒸氣在400oC下的比熱分別為1.3302和1.5592kJ/m3oC;假設(shè)理論燃燒溫度為2000oC時(shí)，c產(chǎn)=1.67kJ/m3oC，c空=1.51kJ/m3oC；fCO2=11.8%; fH2O=4.0%)作業(yè)題5某加熱爐采用焦?fàn)t煤氣加熱，空氣過(guò)量系數(shù)為0.5，爐氣實(shí)際溫度控制在1300oC。焦?fàn)t煤氣成分(%)為：CO2=3.02;H2=56.5;CO=8.77;CH4=24.8;C2H4

18、=2.83;O2=0.39;N2=1.26;H2O=2.43。試計(jì)算：(1) 爐內(nèi)的氣體成分;(2) 煙氣量；(爐氣成分中CH4和煙粒含量忽略不計(jì))作業(yè)題6已知天然氣成分(%)：CO2=0.21;H2=0.47;CO=0.10;CH4=96.35;C2H4=0.41; N2=2.46;水分忽略不計(jì)。在不同的燃燒條件下測(cè)得的兩組煙氣成分(%)：(1) CO2=8.00; O2=7.00; H2=0.55; CH4=0; N2=84.35; CO=0.10; (2) CO2=8.05; O2=0.70; H2=4.40; CH4=0.60; N2=81.75; CO=4.50; 試計(jì)算(1) 該燃料的特性系數(shù)K、RO2,大、P;(2) 驗(yàn)證兩組煙氣分析值的精確性；(3) 計(jì)算兩種條件下空氣過(guò)量系數(shù)和化學(xué)不完全燃燒熱損失作業(yè)題7重油在空氣中燃燒，測(cè)得煙