燃燒效率及燃燒檢測(cè)

3.5燃燒檢測(cè)及燃燒效率《工程燃燒學(xué)》1對(duì)煙氣的檢測(cè)和計(jì)算目標(biāo)：通過(guò)對(duì)燃燒產(chǎn)物（煙氣）的成分進(jìn)行氣體分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣消耗系數(shù)和燃燒完全程度的計(jì)算方法：化學(xué)吸收法、電氣測(cè)量法、紅外吸收法和色譜分析法關(guān)鍵問(wèn)題：需要掌握空氣消耗系數(shù)和不完全燃燒熱損失的檢測(cè)計(jì)算原理和方法2測(cè)定方法-化學(xué)吸收法奧氏煙氣分析儀測(cè)定煙氣成分燃燒效率儀測(cè)定煙氣成分3煙氣成分檢測(cè)分析在使用儀器及相應(yīng)方法測(cè)量得到煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)后，需要驗(yàn)證所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性滿足氣體分析方程的數(shù)據(jù)就是有效的(誤差范圍內(nèi))β是燃料特征系數(shù)，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(biāo)’——表示是燃燒產(chǎn)物（煙氣）成分4氣體分析方程的導(dǎo)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(shí)燃燒產(chǎn)物中RO2（CO2＋SO2）的數(shù)量（注意：不要求n＝1）（2）RO’2,max定義為干理論燃燒產(chǎn)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(dǎo)出2、用煙氣成分計(jì)算RO’2,max，要計(jì)算VRO2和V0,d根據(jù)VRO2的定義，可直接寫(xiě)出依據(jù)煙氣中成分同樣可以得到V0,d和Vn,d間的關(guān)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(dá)式代入β的定義式(2)6V0,d與Vn,d的關(guān)系對(duì)于完全燃燒：Vn,d=V0,d+(Ln-L0)（此時(shí)n>=1）如果不完全燃燒：如何用產(chǎn)物成分表示Ln-L0（過(guò)剩空氣量）。一部分是n>1過(guò)剩的，一部分是由于不完全燃燒未參加反應(yīng)而剩余的，故7V0,d與Vn,d的關(guān)系因此，n>=1時(shí)，在n<1時(shí)，上式同樣成立把上式和VRO2代入RO’2,max的計(jì)算式，即可得氣體分析方程8定義RO’2,max及β的意義對(duì)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(jù)物質(zhì)守恒，煙氣中所有含C、S元素成分之和不能超過(guò)RO’2,max。如果測(cè)量的數(shù)據(jù)超過(guò)了，那就是錯(cuò)誤的。如果相差太大那么就是測(cè)量誤差大或燃燒狀況很不理想定義β就是要依據(jù)燃料本身的特征值（與燃燒過(guò)程無(wú)關(guān)）來(lái)判斷所測(cè)量煙氣成分是否具有準(zhǔn)確性實(shí)際上從式(2)看出做為檢測(cè)的特征值β和RO’2,max是一樣的，兩者有確定的簡(jiǎn)單關(guān)系，用β是為了簡(jiǎn)便9氣體分析方程的簡(jiǎn)化應(yīng)用1、如果H2’及CH4’很小，則可忽略不計(jì)，方程簡(jiǎn)化為2、如果完全燃燒，則沒(méi)有可燃成分10空氣氣過(guò)過(guò)量量系系數(shù)數(shù)的的檢檢測(cè)測(cè)計(jì)計(jì)算算11空氣氣消消耗耗系系數(shù)數(shù)的的計(jì)計(jì)算算1、、提出出問(wèn)問(wèn)題題：：空氣氣消消耗耗系系數(shù)數(shù)n值值是是一一個(gè)個(gè)很很重重要要的的指指標(biāo)標(biāo)，，對(duì)對(duì)燃燃燒燒過(guò)過(guò)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(wèn)問(wèn)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(fēng)風(fēng)現(xiàn)現(xiàn)象象，，很很難難測(cè)測(cè)定定實(shí)實(shí)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(wèn)問(wèn)題題：：需要要用用煙煙氣氣成成分分計(jì)計(jì)算算空空氣氣消消耗耗系系數(shù)數(shù)按氧平平衡原原理計(jì)計(jì)算n值按氮平平衡原原理計(jì)計(jì)算n值12方法1氧氧平衡衡原理理計(jì)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(lái)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(zhuǎn)轉(zhuǎn)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(jì)計(jì)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(chǎn)產(chǎn)物中中RO2’量的的比值值K值可根根據(jù)燃燃料成成分求求得為什么么要引引入?yún)?shù)K14引入K的意意義在引入入K前前，n值用用燃燒燒產(chǎn)物物表示示時(shí)，，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(cè)測(cè)量煙煙氣成成分時(shí)時(shí)，都都是檢檢測(cè)干干煙氣氣，一一般不不測(cè)量量H2O成分分?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)（測(cè)測(cè)量了了也不不準(zhǔn)確確）（1））引入入一個(gè)個(gè)參數(shù)K就是是為了了避免免用產(chǎn)產(chǎn)物中中的H2O’成成分?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)（2））并且常常數(shù)K可依依據(jù)燃燃料成成分求求得，，跟燃燃燒過(guò)過(guò)程無(wú)無(wú)關(guān)。15不完全全燃燒燒n值值修正正不完全全燃燒燒時(shí)，則燃燃燒產(chǎn)產(chǎn)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(yīng)應(yīng)減去去這些些可燃燃?xì)怏w體完全全燃燒燒時(shí)將將消耗耗的氧氧2、修修正RO2’。RO2’量應(yīng)應(yīng)加上上這些些可燃燃?xì)怏w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(dá)達(dá)式，變換換后不不出現(xiàn)現(xiàn)單獨(dú)獨(dú)的L0項(xiàng)，因因?yàn)樵撛撝蹬c與燃料料成分分有關(guān)關(guān)而與與煙氣氣成分分無(wú)關(guān)關(guān)2、根據(jù)氮氮平衡衡有3、（（表達(dá)達(dá)式中中的量量用煙煙氣表表示））根據(jù)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(cè)量量）再利用用VRO2與Vn,d的關(guān)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(jiǎn)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?fàn)t爐煤氣氣等）），Nfuel可忽略略不計(jì)計(jì)＝＝0，，則2、進(jìn)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(jìn)進(jìn)一步步已知知燃料料中H2含量很很少，，比如如對(duì)于于無(wú)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(cè)測(cè)計(jì)算算21不完全全燃燒燒熱損損失計(jì)計(jì)算(概念念上)定義義：當(dāng)不完完全燃燃燒時(shí)時(shí)，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(xué)學(xué)熱量量，稱稱為不不完全全燃燒燒熱損損失(數(shù)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(zhì)質(zhì)量或或體積積）燃燃料燃燃燒時(shí)時(shí)，燃燃燒產(chǎn)產(chǎn)物中中可燃燃成分分含有有的化化學(xué)熱熱占燃燃料發(fā)發(fā)熱量量的百百分?jǐn)?shù)數(shù)22不完全全燃燒燒熱損損失計(jì)計(jì)算(1)用煙煙氣表表達(dá)。。產(chǎn)物發(fā)發(fā)熱量量Q產(chǎn)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(chǎn)＝126CO’’+108H2’+358CH4’(2)消去去煙氣氣量。。引入兩兩個(gè)參參數(shù)h、P，，h稱為煙煙氣沖沖淡系系數(shù)，h越大，，n越越大，，完全全燃燒燒n＝＝1時(shí)時(shí)h＝1不完全全燃燒燒熱損損失改改寫(xiě)為為23不完全全燃燒燒熱損損失計(jì)計(jì)算(3)用燃燃料特特性參參數(shù)和和煙氣氣表達(dá)達(dá)。依據(jù)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(xí)習(xí)1已知某固固體燃料料的成分分，試推推導(dǎo)用燃料成成分表示示b的計(jì)算公公式推導(dǎo)思想想：利用用RO’2,max的定義式式及其與與b的關(guān)系首先計(jì)算算VRO2再計(jì)算VN2V0,d=VRO2+VN2利用RO’2,max=21/(1+b)可得b計(jì)算公式式25課堂練習(xí)習(xí)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(chǎn)物物的成分分分析結(jié)結(jié)果為(%)：：RO’’2=14.0，CO’=2.0，H’’2=1.0，O’’2=4.0，N’’2=79.0，試試計(jì)算：：1）該燃燃料的RO’2,max，b，K，P2）驗(yàn)算算產(chǎn)物氣氣體分析析的誤差差3）求空空氣消耗耗系數(shù)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(nèi)插值值近似法法求理論論發(fā)熱溫溫度26計(jì)算方法法首先，將將成分換換算為應(yīng)應(yīng)用成分分然后計(jì)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(jì)計(jì)算利用氣體體分析方方程來(lái)驗(yàn)驗(yàn)算誤差差分析空氣消耗耗系數(shù)不完全燃燃燒熱損損失27計(jì)算方法理論發(fā)熱溫度度的求解：1）比熱近似似法：假設(shè)發(fā)熱溫度度2100度度，則根據(jù)表表3-3，查查得煙煤燃燒燒產(chǎn)物的比熱熱為1.67，則t=Q低/V0·c，根據(jù)門門捷列夫公式式得到Q低=30031kJ/kg2）內(nèi)插值近近似法：根據(jù)Q低/V0=i=3658kJ/m3假設(shè)溫度2100度，查查表3-3得得到各成分平平均比熱，求求得產(chǎn)物的平平均比熱，即即得i’=3558kJ/m3假設(shè)溫度2200度，再再重復(fù)第二步步計(jì)算得到i’’=3746kJ/m3根據(jù)內(nèi)插值計(jì)計(jì)算法，得到到t熱28課堂練習(xí)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(chǎn)物物的成分經(jīng)分分析為(%)：RO’2=14.0,O‘2=9.0,CO’=1.2,N’’2=75.8。。試用各種計(jì)計(jì)算公式計(jì)算算n值，并比比較之。29計(jì)算方法計(jì)算的前提：：判斷成分測(cè)測(cè)量是否準(zhǔn)確確，即利用氣氣體分析方程程來(lái)檢測(cè)。當(dāng)當(dāng)誤差滿足工工程要求（<5%)時(shí)，，可計(jì)算n值值先計(jì)算RO’’2,max先計(jì)算VRO2，再計(jì)算V0,干計(jì)算得到b=-0.16根據(jù)氣體分析析方程檢驗(yàn)誤誤差30計(jì)算方法1.氧平衡法法計(jì)算n值：：L0,O2=(0.5CO+0.5H2+2CH4)/100=VRO2=(CO2+CO+CH4)/100=K=31計(jì)算方法2.氮平衡衡法計(jì)算：：對(duì)于氣體燃燃料N燃=N2如果是固體體燃料呢？？？32課堂練習(xí)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(jì)算氧氧氣消耗系系數(shù)33課后作業(yè)已知某煙煤煤含碳量（（%）Car=80，煙煙氣成分經(jīng)經(jīng)分析為（（干成分））CO’2=15.0,CO’’=3.33,試計(jì)計(jì)算其干燃燃燒產(chǎn)物生生成量349、靜夜四無(wú)無(wú)鄰，荒居居舊業(yè)貧。。。1月-231月-23Sunday,January1,202310、雨雨中中黃黃葉葉樹(shù)樹(shù)，，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(dú)獨(dú)沈沈久久，，愧愧君君相相見(jiàn)見(jiàn)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(jiàn)見(jiàn)翻翻疑疑夢(mèng)夢(mèng)，，相相悲悲各各問(wèn)問(wèn)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(guó)國(guó)見(jiàn)見(jiàn)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(dòng)出出成果，，工作出出財(cái)富。。。2023/1/114:53:0214:53:0201January202317、做前，能能夠環(huán)視四四周；做時(shí)時(shí)，你只能能或者最好好沿著以腳腳為起點(diǎn)的的射線向前前。。2:53:02下下午2:53下下午14:53:021月-239、沒(méi)有有失敗敗，只只有暫暫時(shí)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(jié)結(jié)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(méi)沒(méi)有有。。。。14:53:0214:53:0214:531/1/20232:53:02PM11、成功就是是日復(fù)一日日那一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小努力力的積累。。。1月-2314:53:0214:53Jan-2301-Jan-2312、世間間成事事，不不求其其絕對(duì)對(duì)圓滿滿，留留一份份不足足，可可得無(wú)無(wú)限完完美。。。14:53:0214:53:0214:53Sunday,January1,202313、不知香積積寺，數(shù)里里入云峰。。。1月-231月-2314:53:0214:53:02January1,202314、意意志志堅(jiān)堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥塊塊一一樣樣任任意意揉揉捏捏。。01一一月月20232:53:02下下午午14:53:021月月-2315、楚塞三三湘接，，荊門九九派通。。。。一月232:53下午午1月-2314:53January1,202316、少年十五五二十時(shí)，，步行奪得得胡馬騎。。。2023/1/114:53:0214:53:0201January202317、空山新雨后后，天氣晚來(lái)來(lái)秋。。2:53:02下午2:53下下午14:53:021月-239、楊楊柳柳散散和和風(fēng)風(fēng)，，青青山山澹澹吾吾慮