空气消耗系数及不完全燃烧热损失的检测计算.ppt

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1、第六章空气消耗系数及不完全燃烧热损失的检测计算1 1对烟气的检测和计算目标：目标：通过对燃烧产物（烟气）的成分进行气体通过对燃烧产物（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分析，实现对空气消耗系数和燃烧完全程度的计算算途径：途径：气体成分的测量仪器有：奥氏气体分析器、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、光谱分析仪等气体色层分析仪、气相色谱仪、光谱分析仪等方法：方法：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关键问题：关键问题：需要掌握空气消耗系数和不完全燃烧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

2、方法热损失的检测计算原理和方法2 2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，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满足气体分析方程的数据就是有效的(误差范围内误差范围内)是一个燃料特征系数，决定于燃料成分。对于各种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燃料其数值列于表61中中RO2CO2SO2，即两种成分之和，即两种成分之和各成分的上标各成分的上标 表示是燃烧产物（烟气）成分表示是燃烧产物（烟气）成分3 3气体分析方程的导出1、定义定义VRO2、RO

3、2,max、(存在存在C、S成分上限成分上限)（1）VRO2是完全燃烧时燃烧产物中是完全燃烧时燃烧产物中RO2（CO2SO2）的数量（注意不要求）的数量（注意不要求n1）（2）RO2,max定义为理论燃烧产物中的最大理论定义为理论燃烧产物中的最大理论含量（干成分没有水分，注意含量（干成分没有水分，注意n1）（61）（3）由右式定义由右式定义 （62）4 4气体分析方程的导出2、计算计算RO2,max，用烟气成分，用烟气成分，要计算要计算 VRO2和和V0,d根据根据VRO2的定义，可直接写出的定义，可直接写出依据烟气中成分同样可以得到依据烟气中成分同样可以得到V0,d和和Vn,d间的关系间的关

4、系计算过程依据可回顾第四章计算过程依据可回顾第四章3、得气体分析方程得气体分析方程，上两式子代入定义式，上两式子代入定义式(6-1)得到得到RO2,max，再将，再将RO2,max的表达式代入的表达式代入的定义式的定义式(6-2)5 5定义RO2,max及的意义对于确定的燃料，其成分中含对于确定的燃料，其成分中含C、S元素的量是确定元素的量是确定的，因此在烟气中的，因此在烟气中CO2SO2有理论上的最大值，这有理论上的最大值，这就是就是RO2,max根据物质守恒，根据物质守恒，烟气中所有含烟气中所有含C、S元素成分之和不元素成分之和不能超过能超过RO2,max。如果测量的数据超过了，那就是错。

5、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很不理想定义定义就是要依据燃料本身的特征值（与燃烧过程无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关）来判断所测量烟气成分是否具有准确性实际上从式实际上从式(6-2)看出做为检测的特征值看出做为检测的特征值和和RO2,max是一样的，两者有确定的简单关系，用是一样的，两者有确定的简单关系，用是为了简便是为了简便6 6气体分析方程的简化应用1、如果如果H2及及CH4很小，则可忽略不计，很小，则可忽略不计，方程简化为方程简化为2、利用

6、上式，仅测得利用上式，仅测得CO2和和O2的情况下，的情况下，可计算可计算CO（假定没有（假定没有SO2）3、如果完全燃烧，则没有可燃成分如果完全燃烧，则没有可燃成分7 7空气消耗系数的计算1、提出问题：提出问题：空气消耗系数空气消耗系数n值是一个很重要的指标，值是一个很重要的指标，对燃烧过程有很大影响，需要确定对燃烧过程有很大影响，需要确定2、分析问题：分析问题：正在工作的炉子，由于存在吸气和漏风正在工作的炉子，由于存在吸气和漏风现象，很难测定实际空气消耗量现象，很难测定实际空气消耗量Ln，也就难以用下式求，也就难以用下式求n3、解决问题：解决问题：因此需要用烟气成分计算空气消耗系数因此需要

7、用烟气成分计算空气消耗系数比较成熟的两种方法：按氧平衡原理计算比较成熟的两种方法：按氧平衡原理计算n值值按氮平衡原理计算按氮平衡原理计算n值值8 8方法1氧平衡原理计算n值思路：思路：1、首先将首先将n值用氧气量来表示值用氧气量来表示2、用烟气成分表示、用烟气成分表示，表示，表示L0,O2为理论需氧量，为理论需氧量，完全燃烧后全部转化为完全燃烧后全部转化为RO2和和H2O，那么必然可，那么必然可以用下式表示以用下式表示L0,O2=aVRO2+bVH2O=(aRO2+bH2O).Vn/100完全燃烧情况下完全燃烧情况下(Ln,O2L0,O2)为烟气中剩余氧量为烟气中剩余氧量Ln,O2-L0,O2

8、=O2.Vn/1009 9方法1氧平衡原理计算n值因此得到因此得到n值值3、引入、引入K（不用（不用H2O）表示理论需氧量与燃烧表示理论需氧量与燃烧产物中产物中RO2量的比值量的比值K值可根据燃料成分求得，各燃料值可根据燃料成分求得，各燃料K值查表值查表631010引入K的意义在引入在引入K前，前，n值用燃烧产物表示时，有值用燃烧产物表示时，有H2O成成分，分，H2O成分有多少以气态形式存在是很不确成分有多少以气态形式存在是很不确定的，取决于温度定的，取决于温度在用仪器测量烟气成分时，都是检测干烟气，在用仪器测量烟气成分时，都是检测干烟气，一般不测量一般不测量H2O成分数据（测量了也不准确）成

9、分数据（测量了也不准确）（1）引入一个）引入一个参数参数K就是为了避免用产物中的就是为了避免用产物中的H2O成分数据成分数据，（2）并且常数并且常数K可依据燃料成分求得，跟燃烧可依据燃料成分求得，跟燃烧过程无关过程无关。查表。查表63获取获取1111不完全燃烧n值修正不完全燃烧，则燃烧产物中还存在不完全燃烧，则燃烧产物中还存在CO、H2、CH4等可燃成分等可燃成分1、修正、修正O2。n值公式中氧量应减去这些可燃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气体完全燃烧时将消耗的氧2、修正、修正RO2。RO2量应加上这些可燃气体量应加上这些可燃气体如果燃烧将生成的如果燃烧将生成的RO2121

10、2方法2氮平衡原理求n值1、变换、变换n值的表达式值的表达式，变换后不出现单独的，变换后不出现单独的L0项，项，因为该值与燃料成分有关而与烟气成分无关因为该值与燃料成分有关而与烟气成分无关2、根据氮平衡有根据氮平衡有2、（表达式中量用烟气表示）、（表达式中量用烟气表示）根据氧平衡有根据氧平衡有1313方法2氮平衡原理求n值3、（引入燃料决定量代替难测量）、（引入燃料决定量代替难测量）再利用再利用VRO2与与Vn,d的关系的关系最后得最后得注意：注意：Nfuel、VRO2由燃料成分确定由燃料成分确定1414n值公式讨论特定情况的简化特定情况的简化1、含氮量很少的燃料（固体、液体燃料、天然气、含氮

11、量很少的燃料（固体、液体燃料、天然气、焦炉煤气等），焦炉煤气等），Nfuel可忽略不计可忽略不计 0，则，则2、进一步，若完全燃烧，则进一步，若完全燃烧，则1515不完全燃烧热损失计算(概念上概念上)定义：定义：当不完全燃烧时，由于烟气中存当不完全燃烧时，由于烟气中存在可燃成分，因而损失一部分化学热量，称为不在可燃成分，因而损失一部分化学热量，称为不完全燃烧热损失完全燃烧热损失(数值上数值上)qchem定义：定义：不完全燃烧热损失不完全燃烧热损失qchem，表，表示单位（质量或体积）燃料燃烧时，燃烧产物中示单位（质量或体积）燃料燃烧时，燃烧产物中可燃成分含有的化学热占燃料发热量的百分数可燃成分

12、含有的化学热占燃料发热量的百分数1616不完全燃烧热损失计算(1)用烟气表达。用烟气表达。产物发热量产物发热量Qprod等于烟气中各等于烟气中各可燃成分发热量之和，假定有可燃成分发热量之和，假定有CO、H2、CH4，则，则Qprod126CO+108H2+358CH4(2)变换。变换。引入两个参数引入两个参数h、P。h称为烟气冲淡系称为烟气冲淡系数，数，h越大越大n值也越大，完全燃烧值也越大，完全燃烧n1时时h1不完全燃烧损失为不完全燃烧损失为1717不完全燃烧热损失计算(3)用燃料特性参数和烟气表达用燃料特性参数和烟气表达。依据碳平衡有。依据碳平衡有V0,d.RO2,maxVn,d.(RO2

13、+CO+CH4)则则(4)不完全燃烧损失为不完全燃烧损失为RO2,max和和P只取决于燃料成分，数据查表只取决于燃料成分，数据查表6-11818思考题2、如何推导出气体分析方程？、如何推导出气体分析方程？3、在用氧平衡原理计算、在用氧平衡原理计算n值时引入值时引入K的意义是什的意义是什么么？4、在导出气体分析方程、空气消耗系数表达式、在导出气体分析方程、空气消耗系数表达式、不完全燃烧热损失表达式过程中，指导思想是什不完全燃烧热损失表达式过程中，指导思想是什么？么？1、气体分析方程能起到检验测量数据准确性的依、气体分析方程能起到检验测量数据准确性的依据是什么据是什么？1919作业在进行煤自燃实验时，用燃烧分析仪测到的烟气在进行煤自燃实验时，用燃烧分析仪测到的烟气浓度如下，浓度如下，O2：18.5%，CO：2114ppm，CO2：2.04%，SO2：6ppm试用气体分析方程，空气消耗系数试用气体分析方程，空气消耗系数n计算式进行分计算式进行分析讨论析讨论注意：注意：(1)本题没有标准答案本题没有标准答案 (2)独立完成作业独立完成作业2020