工業(yè)鍋爐熱工計算三

第三章工業(yè)鍋爐熱工計算3.1煤和燃料油的燃燒計算及燃燒工況檢測3.2氣體燃料的燃燒計算及燃燒工況檢測3.3煙氣焓的計算3.4鍋爐機組的熱平衡11.燃料的燃燒？燃料中的可燃元素和氧在高溫條件下發(fā)生劇烈的氧化反應，同時放出大量熱量的過程。2.燃料的燃燒產物？煙氣、灰和渣。3.鍋爐熱工計算（燃燒計算）的任務:確定燃料燃燒時，需要的空氣量？生成的煙氣量？空氣焓、煙氣焓？24.計算基準固體燃料和液體燃料：以1kg質量燃料為基準；氣體燃料：以標準狀態(tài)下1m3體積燃料為基準。5.幾個假定空氣、煙氣所含有的各組成氣體及水蒸氣，均為理想氣體，在標準狀態(tài)下，1kmol氣體的體積為22.4m3。空氣只是氧和氮的混合氣體，其體積比為：21：79。3一、燃料燃燒所需的空氣量的計算1．理論空氣量（理論公式）1kg接收基燃料完全燃燒，而又無過剩氧存在時所需的空氣量，稱為理論空氣量。C完全燃燒反應方程式：C+O2=CO212kgC+22.4m3O2=22.4m3CO21kgC完全燃燒，需1.866m3O2，并產生1.866m3CO2?！?-1煤和燃料油的燃燒計算及燃燒工況監(jiān)測4S完全燃燒反應方程式S+O2=SO232kgS+22.4m3O2=22.4m3SO2即1kgS完全燃燒，需0.7m3O2，生成0.7m3SO2；H完全燃燒反應方程式2H2+O2=2H2O2×2.016kgH2+22.4m3O2=44.8m3H2O即1kgH完全燃燒，需5.56m3O2，生成11.1m3H2O。51kg接收基燃料中，含kg碳、kg硫、kg氫，而1kg接收基燃料中已含有kg氧，在標準狀態(tài)下其容積為：m3/kg所以，1kg接收基燃料完全燃燒時所需外界供應的理論氧氣量為：m3/kg

6理論空氣量：m3/kg

2.實際空氣量Vk實際空氣量Vk比理論空氣量多出的空氣，稱為過量空氣，二者之比稱為過量空氣系數(shù)，即：7爐膛出口過量空氣系數(shù)通常用鍋爐爐膛出口處的過量空氣系數(shù)表示鍋爐過量空氣系數(shù)的大小。=f（燃料種類、燃燒方式、燃燒設備完善程度），供熱鍋爐常用層燃爐=1.3~1.6。為了使燃料在爐內盡可能完全燃燒，實際送入爐內的空氣量總是大于理論空氣量。過量空氣系數(shù)是鍋爐運行的重要指標，它直接影響到鍋爐運行的經濟性和安全性。

8二、燃燒所生成的煙氣量1.理論煙氣量（理論公式）

燃料燃燒后生成煙氣，如過量空系數(shù)α=1，又達到完全燃燒，則煙氣中只含有CO2、SO2、水蒸氣H2O、N2四種氣體，這時煙氣的體積稱為理論煙氣量。

二氧化碳體積

1kg碳完全燃燒生成1.866m3CO2，1kg燃料中含kg碳，燃燒后為m3/kg9二氧化硫體積1kg硫完全燃燒生成0.7m3SO2，1kg燃料中含kg硫，燃燒后為m3/kg三原子氣體體積

m3/kg10理論水蒸氣體積（1）燃料中氫完全燃燒生成水蒸氣m3/kg（2）燃料中水分形成的水蒸氣m3/kg（3）理論空氣量帶入的水蒸氣11（4）燃用重油，且用蒸汽霧化時，帶入爐內的水蒸氣，霧化1kg重油消耗蒸汽量為Gwh，這部分水蒸氣的體積為1.24Gwhm3/kg。m3/kg理論氮氣體積理論空氣中的含有氮：燃料本身所含的氮：

12理論煙氣量m3/kg為干煙氣體積。132.實際煙氣量（1）過量空氣的體積（2）過量空氣中水蒸氣的體積則實際煙氣量為：14一、氣體燃料燃燒所需空氣量（1）理論空氣量（理論公式）1m3燃氣完全燃燒，且無過剩氧存在時，燃燒所需的空氣量。用符號表示，單位為m3/m3?？扇冀M分：H2、CO、CmHn和H2S。H完全燃燒反應方程式2H2+O2=2H2O2×22.4m3H2+22.4m3O2=2×22.4m3H2O1m3H完全燃燒，需0.5m3O2，生成1m3H2O?！?-2氣體燃料的燃燒計算及燃燒工況監(jiān)測15CO完全燃燒反應方程式2CO+O2=2CO22×22.4m3CO+22.4m3O2=2×22.4m3CO21m3CO完全燃燒，需0.5m3O2，生成1m3CO2。CmHn完全燃燒反應方程式CmHn+(m+n/4)O2=mCO2+n/2H2O22.4m3CmHn+(m+n/4)×22.4m3O2=m×22.4m3CO2+n/2×22.4m3H2O1m3CmHn完全燃燒，需(m+n/4)m3O2，生成mm3CO2，n/2m3H2O。16H2S完全燃燒反應方程式2H2S+3O2=2S2O+2H2O2×22.4m3H2S+3×22.4m3O2=2×22.4m3S2O+2×22.4m3H2O1m3H2S完全燃燒，需1.5m3O2，生成1m3S2O，1m3H2O。17

1m3燃氣中，含m3H2、m3CO、m3CmHn、m3H2S，完全燃燒時所需外界供應的理論氧氣量為：理論空氣量：（2）實際空氣量：

18二、燃燒生成的煙氣量1.理論煙氣量（理論公式）燃料燃燒后生成煙氣，如過量空系數(shù)α=1，又達到完全燃燒，則煙氣中只含有CO2、SO2、水蒸氣H2O、N2四種氣體，這時煙氣的體積稱為理論煙氣量。192.實際煙氣量20煙氣焓的組成：理論煙氣量的焓、過量空氣量的焓、飛灰的焓，即：1.理論空氣量的焓lkg固體燃料或燃料油或1m3氣體燃料完全燃燒所需的理論空氣量，在等壓下從0℃加熱到θ℃（或t℃）所需的熱量，稱為理論空氣量的焓。

§3-3煙氣焓的計算212.理論煙氣量的焓

lkg固體燃料或燃料油或1m3氣體燃料在理論空氣量下完全燃燒生成的煙氣量，在等壓下從0℃加熱到θ℃所需的熱量，稱為理論煙氣量的焓。（可查表得到）=223.過量空氣的焓：4.飛灰的焓：下列情況飛灰焓可忽略不計，否則必須計算。在層燃爐和煤粉爐中，當在流化床鍋爐中，當23對于其他情況的燃煤、燃氣、燃油鍋爐，由于煙氣中飛灰的含量很少或者根本沒有飛灰，其焓占據煙氣焓的比例很小或者為零，由此產生的誤差在工程上是可以接受的，可以不予考慮。由于鍋爐燃料不同，鍋爐各部位過量空氣系數(shù)不相同，煙氣溫度也在變化，一般煙氣焓要分別進行計算。為了計算方便一般需要預先編制焓溫表或焓溫圖。已知煙氣溫度和過量空氣系數(shù)，可以查取煙氣焓值；或者已知煙氣的焓和過量空氣系數(shù)，查取煙氣的溫度。241.研究的內容研究燃料的熱量在鍋爐中的利用情況，有效利用、熱量損失的表現(xiàn)及產生的原因。2.研究的目的尋求提高鍋爐熱效率的途徑。3.鍋爐熱平衡?為了全面評定鍋爐的工作狀況，必須對鍋爐進行測試，這種測驗稱為鍋爐熱平衡（或熱效率）試驗，如圖3-1所示?！?-4鍋爐機組的熱平衡25一、鍋爐熱平衡方程鍋爐熱平衡的基準：1kg固體燃料、液體燃料或1Nm3氣體燃料。

建立1kg燃料帶入爐內的熱量與有效利用熱和各項熱損失的平衡關系：（見圖3-2）兩邊同除以Qr，則得26式中Qr—1kg燃料帶入爐內的熱量，kJ/kg；Q1—鍋爐有效利用熱量，kJ/kg；Q2—鍋爐排煙熱損失，kJ/kg；Q3—氣體（化學）不完全燃燒熱損失，kJ/kg；Q4—固體（機械）不完全燃燒熱損失，kJ/kg；Q5—鍋爐散熱損失，kJ/kg；Q6—灰渣物理熱損失，kJ/kg；q—有效利用熱和各項熱損失的百分數(shù)。為什么熱平衡中不考慮預熱空氣用循環(huán)熱量？27二、輸入鍋爐的熱量1kg煤或燃料油帶入鍋爐的熱量：kJ/kglm3氣體燃料帶入鍋爐的熱量：kJ/m3MoreInformation28Qnet,v,ar燃料燃燒放出的熱量，即燃料的低位發(fā)熱量；燃料物理熱：hr=Cr?trQwr為外部熱源加熱空氣帶入爐內的熱量Qwh蒸汽霧化重油帶入爐內的熱量29三、鍋爐有效利用熱量有效利用熱量：飽和蒸汽鍋爐過熱蒸汽鍋爐熱水鍋爐MoreInformation30四、鍋爐的各項熱損失？？？1.排煙熱損失⑴排煙熱損失q2的形成煙氣離開鍋爐排入大氣時，煙氣溫度（過高？或過低？）>>進入鍋爐的空氣溫度，排煙所帶走的熱量損失稱為排煙熱損失。31（2）排煙熱損失的測定與計算——由于固體未完全燃燒的存在，對煙氣容積的修正。Moreq2是鍋爐熱損失的最大項，裝省煤器的水管鍋爐q2≈6~12%，不裝省煤器的水管鍋爐q2≈20%以上。322.氣體不完全燃燒熱損失(化學熱損失)

⑴氣體不完全燃燒熱損失q3的形成q3是由于部分CO、H2、CH4等可燃氣體未燃燒就隨煙氣排出所造成的損失。q3=f（爐子的結構、燃料特性、燃燒過程的組織、運行水平）

降低q3的有效措施：保持爐膛足夠的高溫和適量的過量空氣系數(shù)，注意爐內一次風、二次風的配比和強烈混合，保證整個火焰充滿整個爐膛。33⑵氣體不完全燃燒熱損失的測定與計算用煙氣分析儀測定煙氣中的CO、H2、CH4。

實際上煙氣中的H2，CH4的含量很少，可忽略不計?？捎煤喕竭M行計算：

343.固體不完全燃燒熱損失⑴固體不完全燃燒熱損失q4的形成

q4是由于進入爐膛的燃料，有一部分沒有參與燃燒或未燃盡而被排出爐外所造成的損失。由三部分組成：灰渣損失Qhz、漏煤損失Qlm、飛灰損失Qfh，是鍋爐熱損失中的主要項目。q4=f(燃料特性、燃燒方式、鍋爐結構、運行工況)35⑵固體不完全燃燒熱損失的測定與計算在鍋爐運行中，收集每小時的灰渣、漏煤和飛灰重量Ghz、Glm和Gfh，分析可燃物的質量百分數(shù)Chz、Clm和Cfh（%），通過試驗測定并按照下式計算kJ/kg）。（Cfh通過灰平衡法確定）當設計新鍋爐時，q4可根據燃燒方式、燃料種類由查表5-2選取。

364.散熱損失⑴散熱損失q5的形成鍋爐運行時，爐墻、鋼架、管道、其他附件的表面溫度>周圍環(huán)境溫度造成的熱量散失，稱鍋爐的散熱損失。⑵散熱損失的計算對于中、低壓鍋爐，q5可查下表。37Fs—鍋爐散熱表面積，m2；αs—鍋爐散熱表面積的放熱系數(shù)，w/m2.℃；ts，tk—散熱表面溫度和周圍空氣溫度，℃；B—燃料消耗量，kg/h；

鍋爐的散熱損失q5

38（3）保溫系數(shù)保熱系數(shù)φ：表示煙氣在煙道中的放熱量被該煙道中的受熱面所吸收的份額。假定：各煙道與整臺鍋爐的保熱系數(shù)是相等，則當沒有空氣預熱器或空氣預熱器吸熱很小時，則

395.灰渣物理熱損失

是由于鍋爐排出灰渣（一般都在600~800℃以上）造成的熱損失。

固態(tài)排渣煤粉爐，當時，可忽略不計。

40灰渣中灰分的質量占燃料總灰分質量的質量份額，當層燃爐漏煤量很少時，可近似按照計算。對于層燃爐與固態(tài)排渣煤粉，對于沸騰爐。灰渣物理熱損失的大小與鍋爐形式、燃料性質以及排渣率有關。41五、鍋爐熱效率鍋爐效率可用熱平衡試驗測定。測定方法：正平衡和反平衡。試驗條件：鍋爐穩(wěn)定運行工況下進行。421.正平衡法（正平衡效率）鍋爐效率為有效利用熱量占燃料帶入鍋爐熱量的百分比，即

正平衡只能求鍋爐效率，不能據此研究和分析影響鍋爐熱效率的各種因素。2.反平衡法（反平衡效率）在實驗過程中，測出鍋爐的各項熱損失，再計算鍋爐效率的方法，即43六、鍋爐燃料消耗量1．燃料消耗量B鍋爐每小時耗用的燃料量稱為燃料消耗量，即2計算燃料消耗量Bj考慮不完全燃燒熱損失q4的存在，實際參與燃燒反應的燃料消耗量，稱為計算燃料消耗量。44習題2，3，6~945第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機的結構和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機的管理復習思考題單擊此處輸入你的副標題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內所排送的相當?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結構分為兩大類：往復式與旋轉式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當于每日以十小時運作計算，可長達33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過。滑(葉)片式空壓機可以365天連續(xù)運轉并保證60000小時以上安全運轉的空氣壓縮機1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內。1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉子及機殼間成為壓縮空間，當轉子開始轉動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉子轉動使被吸入的空氣轉至機殼與轉子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉子不斷轉動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統(tǒng)：

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，由于結構簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機，已經得到壓縮機行業(yè)的關注和公認。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設計，使其成為當今世界最節(jié)能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機的外形第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理2）進排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3）吸氣預熱的影響由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理4）漏泄的影響內漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴密配合。5）氣體流動慣性的影響當吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設計進氣管長度，不得隨意增減進氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原