化工原理讲稿（上册）应化第七章管式加热炉.ppt

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1、第七节燃料的燃烧一、燃料的种类、组成和发热值二、理论空气用量与过剩空气系数三、全炉热效率、燃料用量及火嘴个数的确定四、提高加热炉热效率的方法一、燃料的种类、组成和发热值1.燃料的种类气体燃料：气体燃料的来源多是生产过程中产生的利用价值不高或不足利用的轻烃催化干气、焦化干气、不凝气（烃类）等主要组成是甲烷、乙烷和少量的C3、C4第七节燃料的燃烧液体燃料大都是在生产过程中产生的重质油品常压重油、减压渣油以及原油在使用液体燃料时，要注意的问题：①雾化效果要好②燃料粘度适中液体燃料：第七节燃料的燃烧2.燃料的组成元素组成：碳（C）、氢（H）、硫（S）、氧（O）、氮（N）、水份（W）、

2、灰分（A）确定方法说明：①d420：燃料油在20℃时的相对密度－比重；②C、H、S：质量百分数，如C=86表示86%。元素分析法经验公式法第七节燃料的燃烧3.燃料的发热值定义：指1kg燃料完全燃烧时所放出的热量(1)发热值基准：气体燃料：kJ/nm3Fuel(0℃、1atm)液体燃料：kJ/kgFuel(2)分类：低发热值Ql：生成的水呈气态高发热值Qh：生成的水呈液态Qh-Ql=r水√第七节燃料的燃烧(3)发热值的计算：气体燃料Qh=Σqhi·yi，kJ/nm3FuelQl=Σqli·yi，kJ/nm3Fuel第七节燃料的燃烧液体燃料-门捷列夫公式Qh=[81C+300H+

3、26(S-O)]×4.187，kJ/kgFuelQl=[81C+246H+26(S-O)-6W]×4.187，kJ/kgFuel说明：各元素放热：C：8100kcal/kg；H：30000kcal/kg；S：2600kcal/kg；H2O：600kcal/kg；故C、H、S、O为质量百分数，如C=24，H=70，O=6。√第七节燃料的燃烧二、理论空气用量与过剩空气系数1.理论空气用量定义：1kg液体燃料或1nm3气体燃料完全燃烧时理论上需要的空气量液体燃料：每kg液体燃料燃烧所需的理论空气量为：L0=1/0.23(0.0267C+0.08H+0.01S-0.01O)=0.11

4、6C+0.348H+0.0435(S-O)kg空气/kg燃料第七节燃料的燃烧气体燃料：nm3air/nm3FuelV0=ΣV0i.yi第七节燃料的燃烧2.燃烧机理烃类：键式反应－脱氢、断链Ⅰ．烃类一般在200-300℃时开始氧化；Ⅱ．T＞400℃时供氧不足，可能发生析碳反应(结焦)析碳能力：渣油＞重油＞重柴＞轻柴＞汽油＞液化气＞天然气Ⅲ．燃烧过程：物理扩散－预混式化学反应－外混式Ⅳ．实现完全燃烧，必须供给过剩的空气第七节燃料的燃烧3.过剩空气系数(1)定义：管式炉中实际入炉空气量与理论空气量之比α对η的影响：α太小→O2供应不足→燃料燃烧不充分→热效率η↓α太大→烟气量↑→烟

5、气带走的热量↑→热损失↑→η↓→烟气中含氧量↑→炉管表面氧化↑→使用寿命↓(α每增加0.1，η降低1.5%左右)所以加热炉操作时应在确保燃料完全燃烧的前提下，尽量降低过剩空气系数。第七节燃料的燃烧①燃料性质：气体燃料：α＝1.1～1.2液体燃料：α＝1.2～1.3，提高雾化②燃烧器的性能：自然引风式：α＝1.2～1.4(国内)大能量燃烧器α＝1.1～1.15(国外)新型平行气流燃烧器α＜1.05③炉体密封性④加热炉的测控水平(2)影响过剩空气系数的主要因素第七节燃料的燃烧奥氏分析仪：将烟气中的水蒸气冷凝；用KOH、C6H3O3(焦性食子酸)测定CO2、O2含量计算公式：⒊过剩

6、空气系数的测定：第七节燃料的燃烧三、全炉热效率、燃料用量及火嘴个数的确定1.热平衡确定全炉热效率η1kg燃料：第七节燃料的燃烧说明：各项热能的确定：①热负荷Q：a.若有过热蒸汽管：Q包括过热蒸汽吸收的热量；b.反应炉：Q=油品吸热＋反应热；c.纯加热炉：②q1/Ql：a.自然通风系统：忽略；b.空气已被预热：第七节燃料的燃烧③q2/Ql：q2/Ql=f(α，Tg)，P364：Fig7-38；④qL/Ql：立式炉、圆筒炉：qL/Ql=0.02～0.05辐射室：0.01～0.03对流室：0.01～0.02第七节燃料的燃烧2.燃料用量B的确定3.火嘴数量的确定说明：①总额定喷油能力

7、/实际喷油能力＝1.2～1.35；②圆筒炉：不采用2个火嘴，火嘴间距＞1m；③必须由燃料的性质选用合适的火嘴B=Q/QlNF=B/B额第七节燃料的燃烧说明：0.5-雾化蒸汽量，kgSteam/kgFuel；若为机械雾化或用气体燃料，则不计。4.燃烧产物-烟道气流量的确定mg=(L+1+0.5)B=B(1.5+ΑL0)第七节燃料的燃烧四、提高加热炉热效率η的方法1.加热炉热效率降低的原因炉墙散热；烟气带热；燃料燃烧不完全第七节燃料的燃烧2.露点腐蚀有的燃料中含有微量的硫元素，在燃烧的过程中，硫被氧化生成二