燃燒效率及燃燒檢測

3.5燃燒檢測及燃燒效率《工程燃燒學》1對煙氣的檢測和計算目標：通過對燃燒產物（煙氣）的成分進行氣體分析，實現對空氣消耗系數和燃燒完全程度的計算方法：化學吸收法、電氣測量法、紅外吸收法和色譜分析法關鍵問題：需要掌握空氣消耗系數和不完全燃燒熱損失的檢測計算原理和方法2測定方法-化學吸收法奧氏煙氣分析儀測定煙氣成分燃燒效率儀測定煙氣成分3煙氣成分檢測分析在使用儀器及相應方法測量得到煙氣成分數據后，需要驗證所得數據的準確性滿足氣體分析方程的數據就是有效的(誤差范圍內)β是燃料特征系數，決定于燃料成分。表3-5RO2＝CO2＋SO2，即兩種成分之和各成分的上標’——表示是燃燒產物（煙氣）成分4氣體分析方程的導出1、定義VRO2、RO’2,max、β(存在C、S成分上限)（1）VRO2是完全燃燒時燃燒產物中RO2（CO2＋SO2）的數量（注意：不要求n＝1）（2）RO’2,max定義為干理論燃燒產物中的RO2最大理論含量（干成分%，注意n＝1）（1）（3）β由右式定義（2）5氣體分析方程的導出2、用煙氣成分計算RO’2,max，要計算VRO2和V0,d根據VRO2的定義，可直接寫出依據煙氣中成分同樣可以得到V0,d和Vn,d間的關系3、得氣體分析方程，上兩式子代入定義式(1)得到RO’2,max，再將RO’2,max的表達式代入β的定義式(2)6V0,d與Vn,d的關系對于完全燃燒：Vn,d=V0,d+(Ln-L0)（此時n>=1）如果不完全燃燒：如何用產物成分表示Ln-L0（過?？諝饬浚?。一部分是n>1過剩的，一部分是由于不完全燃燒未參加反應而剩余的，故7V0,d與Vn,d的關系因此，n>=1時，在n<1時，上式同樣成立把上式和VRO2代入RO’2,max的計算式，即可得氣體分析方程8定義RO’2,max及β的意義對于確定的燃料，其成分中含C、S元素的量是確定的，因此在煙氣中CO2＋SO2有理論上的最大值，這就是RO’2,max根據物質守恒，煙氣中所有含C、S元素成分之和不能超過RO’2,max。如果測量的數據超過了，那就是錯誤的。如果相差太大那么就是測量誤差大或燃燒狀況很不理想定義β就是要依據燃料本身的特征值（與燃燒過程無關）來判斷所測量煙氣成分是否具有準確性實際上從式(2)看出做為檢測的特征值β和RO’2,max是一樣的，兩者有確定的簡單關系，用β是為了簡便9氣體分析方程的簡化應用1、如果H2’及CH4’很小，則可忽略不計，方程簡化為2、如果完全燃燒，則沒有可燃成分10空氣氣過過量量系系數數的的檢檢測測計計算算11空氣氣消消耗耗系系數數的的計計算算1、、提出出問問題題：：空氣氣消消耗耗系系數數n值值是是一一個個很很重重要要的的指指標標，，對對燃燃燒燒過過程程有有很很大大影影響響，，需需要要確確定定2、、分析析問問題題：：正在在工工作作的的爐爐子子，，由由于于存存在在吸吸氣氣和和漏漏風風現現象象，，很很難難測測定定實實際際空空氣氣消消耗耗量量Ln，也也就就難難以以用用下下式式求求n3、、解決決問問題題：：需要要用用煙煙氣氣成成分分計計算算空空氣氣消消耗耗系系數數按氧平平衡原原理計計算n值按氮平平衡原原理計計算n值12方法1氧氧平衡衡原理理計算算n值值首先考考慮完完全燃燃燒1、將將n值值用氧氧氣量量來表表示2、用用煙氣氣成分分表示示，L0,O2為理論論需氧氧量，，完全全燃燒燒后全全部轉轉化為為RO2和H2O，那那么必必然可可以用用下式式表示示L0,O2=aVRO2+bVH2O=(aRO2’+bH2O’).Vn/100完全燃燃燒情情況下下(Ln,O2－L0,O2)為煙煙氣中中剩余余氧量量Ln,O2-L0,O2=O2’.Vn/10013方法1氧平平衡原原理計計算n值因此得得到n值3、引引入K表示理理論需需氧量量與燃燃燒產產物中中RO2’量的的比值值K值可根根據燃燃料成成分求求得為什么么要引引入參參數K14引入K的意意義在引入入K前前，n值用用燃燒燒產物物表示示時，，有H2O成分分，H2O成分分有多多少以以氣態(tài)態(tài)形式式存在在是很很不確確定的的，取取決于于溫度度在用儀儀器測測量煙煙氣成成分時時，都都是檢檢測干干煙氣氣，一一般不不測量量H2O成分分數據據（測測量了了也不不準確確）（1））引入入一個個參數K就是是為了了避免免用產產物中中的H2O’成成分數數據（2））并且常常數K可依依據燃燃料成成分求求得，，跟燃燃燒過過程無無關。15不完全全燃燒燒n值值修正正不完全全燃燒燒時，則燃燃燒產產物中中還存存在CO、、H2、CH4等可燃燃成分分1、修修正O2’。n值值公式式中氧氧量應應減去去這些些可燃燃氣體體完全全燃燒燒時將將消耗耗的氧氧2、修修正RO2’。RO2’量應應加上上這些些可燃燃氣體體如果果燃燒燒將生生成的的RO2’16方法2氮氮平衡衡原理理求n值1、變變換n值的的表達達式，變換換后不不出現現單獨獨的L0項，因因為該該值與與燃料料成分分有關關而與與煙氣氣成分分無關關2、根據氮氮平衡衡有3、（（表達達式中中的量量用煙煙氣表表示））根據氧氧平衡衡有17方法2氮平平衡原原理求求n值值4、（（引入入燃料料決定定量代代替難難測量量）再利用用VRO2與Vn,d的關系系最后得得注意：：N燃、VRO2由燃料料成分分確定定18n值公公式討討論特定情情況的的簡化化1、含氮量量很少少的燃燃料（（固體體、液液體燃燃料、、天然然氣、、焦爐爐煤氣氣等）），Nfuel可忽略略不計計＝＝0，，則2、進一步步，若若完全全燃燒燒，則則19n值公公式討討論3.如如果進進一步步已知知燃料料中H2含量很很少，，比如如對于于無煙煙煤、、焦炭炭等，，則N‘2=79，故故：如何證證明N‘2=7920不完全全燃燒燒熱損損失的的檢測測計算算21不完全全燃燒燒熱損損失計計算(概念念上)定義義：當不完完全燃燃燒時時，由由于煙煙氣中中存在在可燃燃成分分，因因而損損失一一部分分化學學熱量量，稱稱為不不完全全燃燒燒熱損損失(數值值上)q化定義：：不完全全燃燒燒熱損損失q化，表示示單位位（質質量或或體積積）燃燃料燃燃燒時時，燃燃燒產產物中中可燃燃成分分含有有的化化學熱熱占燃燃料發(fā)發(fā)熱量量的百百分數數22不完全全燃燒燒熱損損失計計算(1)用煙煙氣表表達。。產物發(fā)發(fā)熱量量Q產等于煙煙氣中中各可可燃成成分發(fā)發(fā)熱量量之和和，假假定有有CO、H2、CH4，則Q產＝126CO’’+108H2’+358CH4’(2)消去去煙氣氣量。。引入兩兩個參參數h、P，，h稱為煙煙氣沖沖淡系系數，h越大，，n越越大，，完全全燃燒燒n＝＝1時時h＝1不完全全燃燒燒熱損損失改改寫為為23不完全全燃燒燒熱損損失計計算(3)用燃燃料特特性參參數和和煙氣氣表達達。依據碳碳平衡有有V0,d.RO’’2,max＝Vn,d.(RO2’+CO’+CH4’)則則不完全全燃燒熱熱損失為為RO’2,max和P只取取決于燃燃料成分分24課堂練習習1已知某固固體燃料料的成分分，試推推導用燃料成成分表示示b的計算公公式推導思想想：利用用RO’2,max的定義式式及其與與b的關系首先計算算VRO2再計算VN2V0,d=VRO2+VN2利用RO’2,max=21/(1+b)可得b計算公式式25課堂練習習2已知煙煤煤成分(%)為為:Cdaf=85.32，，Hdaf=4.56，Odaf=4.07，Ndaf=1.80，Sdaf=4.25，Ad=7.78，Mar=3.0%，其其低位發(fā)發(fā)熱量為為30031kJ/kg。燃燃燒產物物的成分分分析結結果為(%)：：RO’’2=14.0，CO’=2.0，H’’2=1.0，O’’2=4.0，N’’2=79.0，試試計算：：1）該燃燃料的RO’2,max，b，K，P2）驗算算產物氣氣體分析析的誤差差3）求空空氣消耗耗系數n和不完完全燃燒燒熱損失失q化4)試用用比熱近近似法和和內插值值近似法法求理論論發(fā)熱溫溫度26計算方法法首先，將將成分換換算為應應用成分分然后計算算理論氧氧氣需要要量L0,O2和理論空空氣需要要量L0，VRO2，VN2，V0,d，則可完完成(1)的計計算利用氣體體分析方方程來驗驗算誤差差分析空氣消耗耗系數不完全燃燃燒熱損損失27計算方法理論發(fā)熱溫度度的求解：1）比熱近似似法：假設發(fā)熱溫度度2100度度，則根據表表3-3，查查得煙煤燃燒燒產物的比熱熱為1.67，則t=Q低/V0·c，根據門門捷列夫公式式得到Q低=30031kJ/kg2）內插值近近似法：根據Q低/V0=i=3658kJ/m3假設溫度2100度，查查表3-3得得到各成分平平均比熱，求求得產物的平平均比熱，即即得i’=3558kJ/m3假設溫度2200度，再再重復第二步步計算得到i’’=3746kJ/m3根據內插值計計算法，得到到t熱28課堂練習3某高爐煤氣，，成分（%））為：CO2-10.66;CO-29.96;CH4-0.27;H2-1.65;N2-57.46。燃燒產物物的成分經分分析為(%)：RO’2=14.0,O‘2=9.0,CO’=1.2,N’’2=75.8。。試用各種計計算公式計算算n值，并比比較之。29計算方法計算的前提：：判斷成分測測量是否準確確，即利用氣氣體分析方程程來檢測。當當誤差滿足工工程要求（<5%)時，，可計算n值值先計算RO’’2,max先計算VRO2，再計算V0,干計算得到b=-0.16根據氣體分析析方程檢驗誤誤差30計算方法1.氧平衡法法計算n值：：L0,O2=(0.5CO+0.5H2+2CH4)/100=VRO2=(CO2+CO+CH4)/100=K=31計算方法2.氮平衡衡法計算：：對于氣體燃燃料N燃=N2如果是固體體燃料呢？？？32課堂練習4某天然氣在在純氧中燃燃燒，煙氣氣成分(%)為：CO’2=25.0,CO’’=24.0,O’’2=0.5,H’2=49.0,CH’’4=1.5。。試計算氧氧氣消耗系系數33課后作業(yè)已知某煙煤煤含碳量（（%）Car=80，煙煙氣成分經經分析為（（干成分））CO’2=15.0,CO’’=3.33,試計計算其干燃燃燒產物生生成量349、靜夜四無無鄰，荒居居舊業(yè)貧。。。1月-231月-23Sunday,January1,202310、雨雨中中黃黃葉葉樹樹，，燈燈下下白白頭頭人人。。。。14:53:0214:53:0214:531/1/20232:53:02PM11、以以我我獨獨沈沈久久，，愧愧君君相相見見頻頻。。。。1月月-2314:53:0214:53Jan-2301-Jan-2312、故人人江海海別，，幾度度隔山山川。。。14:53:0214:53:0214:53Sunday,January1,202313、乍乍見見翻翻疑疑夢夢，，相相悲悲各各問問年年。。。。1月月-231月月-2314:53:0214:53:02January1,202314、他他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生生白白發(fā)發(fā)，，舊舊國國見見青青山山。。。。01一一月月20232:53:02下下午午14:53:021月月-2315、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。。一月232:53下下午午1月-2314:53January1,202316、行動出出成果，，工作出出財富。。。2023/1/114:53:0214:53:0201January202317、做前，能能夠環(huán)視四四周；做時時，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點的的射線向前前。。2:53:02下下午2:53下下午14:53:021月-239、沒有有失敗敗，只只有暫暫時停停止成成功！！。1月-231月-23Sunday,January1,202310、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有結結果果，，但但是是不不努努力力卻卻什什么么改改變變也也沒沒有有。。。。14:53:0214:53:0214:531/1/20232:53:02PM11、成功就是是日復一日日那一點點點小小努力力的積累。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