工程燃烧学课件5

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1、3.5燃烧检测及燃烧效率《工程燃烧学》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方法:化学吸收法、电气测量法、红外吸收法和色谱分析法关键问题: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2测定方法-化学吸收法奥氏烟气分析仪测定烟气成分燃烧效率仪测定烟气成分3烟气成分检测分析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)β是燃料特征系数,决定于燃料成分。表3-5RO2=C

2、O2+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)(1)(3)β由右式定义(2)5气体分析方程的导出2、用烟气成分计算RO’2,max,要计算VRO2和V0,d根据VRO2的定义,可直接写出依据烟气中成分同样可以得到V0,d和Vn,d间的关

3、系3、得气体分析方程,上两式子代入定义式(1)得到RO’2,max,再将RO’2,max的表达式代入β的定义式(2)6V0,d与Vn,d的关系对于完全燃烧:Vn,d=V0,d+(Ln-L0)(此时n>=1)如果不完全燃烧:如何用产物成分表示Ln-L0(过剩空气量)。一部分是n>1过剩的,一部分是由于不完全燃烧未参加反应而剩余的,故7V0,d与Vn,d的关系因此,n>=1时,在n<1时,上式同样成立把上式和VRO2代入RO’2,max的计算式,即可得气体分析方程8定义RO’2,max及β的意义对于确定的燃料,其成分

4、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(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9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2、如

5、果完全燃烧,则没有可燃成分10空气过量系数的检测计算11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n3、解决问题:需要用烟气成分计算空气消耗系数按氧平衡原理计算n值按氮平衡原理计算n值12方法1氧平衡原理计算n值首先考虑完全燃烧1、将n值用氧气量来表示2、用烟气成分表示,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

6、=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/10013方法1氧平衡原理计算n值因此得到n值3、引入K表示理论需氧量与燃烧产物中RO2’量的比值K值可根据燃料成分求得为什么要引入参数K14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

7、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。15不完全燃烧n值修正不完全燃烧时,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RO2’16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2、根据氮平衡有3、(表达式中的量用烟气表示)根据氧平衡有17方法2氮平衡原理求n值4、(引入燃

8、料决定量代替难测量)再利用VRO2与Vn,d的关系最后得注意:N燃、VRO2由燃料成分确定18n值公式讨论特定情况的简化1、含氮量很少的燃料(固体、液体燃料、天然气、焦炉煤气等),Nfuel可忽略不计=0,则2、进一步,若完全燃烧,则19n值公式讨论3.如果进一步已知燃料中H2含量很少,比如对于无烟煤、焦炭等,则N‘2=79,故:如何证明N‘2=7920不完全燃烧热损失的

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