O₂/CO₂气氛燃烧下燃料燃烧推算和热平衡推算方法

摘要

本发明提公开了O2/CO2气氛燃烧下的燃料燃烧推算和热平衡推算方法，包括(一)燃料燃烧计算步骤；(二)锅炉热平衡计算；本发明对传统热力计算方法相关参数、关联式进行改变，主要研究燃料燃烧计算中的燃烧计算、烟气特性计算和烟气焓的计算，外加热平衡计算，使计算公式适用于不同氧气浓度下O2/CO2燃烧方式。该方法的求解结果能作为详细研究O2/CO2燃烧过程及采用该燃烧技术锅炉设计的参照。

主权项

1.O2/CO2气氛燃烧下燃料燃烧推算和热平衡推算方法，其特征在于包括下述步骤：(一)燃料燃烧计算步骤燃料燃烧计算以单位体积的燃量为基础，包括：燃烧计算、烟气特性计算和烟气焓计算，其步骤：(1)O₂/CO₂气氛量的计算$V^0=\frac{1.866}{x}(\frac{C_{\mathrm{ar}}}{100}+0.375\frac{S_{\mathrm{ar}}}{100})+\frac{5.598}{x}\frac{H_{\mathrm{ar}}}{100}-\frac{0.700}{x}\frac{O_{\mathrm{ar}}}{100}$式中，C_ar、H_ar、S_ar、O_ar分别为燃料中碳、氢、硫、氧的收到基量；x为O2/CO2气氛中的氧气浓度，％；(2)RO2容积的计算$V_{{\mathrm{RO}}_2}^0=1.866(\frac{C_{\mathrm{ar}}}{100}+0.375\frac{S_{\mathrm{ar}}}{100})+{(1-x)}_{V^0}$(3)N2容积的计算$V_{N_2}=0.8\frac{N_{\mathrm{ar}}}{100}$式中，N_ar为燃料中氮的收到基量；(4)水容积的计算标准状况下，干O2/CO2气氛的密度为：${\rho }_g=\frac{32}{22.4}\times x+\frac{44}{22.4}\times (1-x)$则O2/CO2气氛带来的水蒸气量为：$d\times \frac{1}{0.804}\times {\rho }_g$式中，d为1kg的O2/CO2气氛中所含的水蒸汽的质量，kg/kg；故水蒸气容积为：$V_{H_{2}O}^0=11.1\frac{H_{\mathrm{ar}}}{100}+1.24\frac{W_{\mathrm{ar}}}{100}+d\times \frac{1}{0.804}\times {\rho }_g\times V^0$式中，W_ar为燃料中水分含量；(5)湿烟气量的计算$V_y^0=V_{H_{2}O}^0+V_{{\mathrm{RO}}_2}^0+V_{N_2}$(6)实际湿烟气量的计算$V_y=V_y^0+\left(\text{α-1}\right)V^0+d\times \frac{1}{0.804}\times {\rho }_g(\alpha -1)V^0$式中，α为受热面出口平均过量富氧气系数；(7)容积飞灰浓度μ＝10A_arα_fh/V_y式中，A_ar为燃料的灰分含量；α_fh为飞灰份额；(8)烟气质量$m_y=1-\frac{A_{\mathrm{ar}}}{100}+{\rho }_s\alpha V^0$式中，ρ_s为湿O2/CO2气氛的密度；${\rho }_s={\rho }_g+2.24d\times \frac{18}{22.4}$(9)湿O2/CO2气氛的焓${\left(\mathrm{c\theta }\right)}^0=(1-x){\left(\mathrm{c\theta }\right)}_{C_{2}O}+x{\left(\mathrm{c\theta }\right)}_{O_2}+d\times \frac{1}{0.804}\times {\rho }_g{\left(\mathrm{c\theta }\right)}_{H_{2}O}$h⁰＝V⁰(cθ)⁰式中，分别是烟气中1m3二氧化碳、氧气、水蒸气在温度θ℃时的焓值；(10)烟气的焓$h_y^0=V_{{\mathrm{RO}}_2}^0{\left(\mathrm{c\theta }\right)}_{{\mathrm{RO}}_2}+V_{N_2}{\left(\mathrm{c\theta }\right)}_{N_2}+V_{{\mathrm{HO}}_2}^0{\left(\mathrm{c\theta }\right)}_{H_{2}O}$式中，分别是烟气中在温度θ℃时的焓值；由于且两者比热容接近，故取(11)实际烟气焓$h_y=h_y^0+(\alpha -1)h^0+h_{\mathrm{fh}}$其中，h_fh为飞灰焓，计算如下$h_{\mathrm{fh}}=\frac{A_{\mathrm{ar}}}{100}{\alpha }_{\mathrm{fh}}{\left(\mathrm{c\theta }\right)}_h$式中，(cθ)_h是1kg灰在温度θ℃时的焓值。(二)锅炉热平衡计算(1)锅炉热效率η＝100-q₂-q₃-q₄-q₅-q₆式中：q₂、q₂、q₄、q₅、q₆分别为排烟热损失、气体不完全热损失、机械不完全热损失、散热损失、灰渣物理热损失；(2)排烟热损失$q_2=(h_{\mathrm{py}}-{\alpha }_{\mathrm{py}}{V}^0\left(\mathrm{ct}\right))\left(\frac{100-q_4}{Q_r}\right)$式中，h_py为烟气在排烟温度下的焓值；其中，α_py为排烟处的过量空气系数，计算如下：${\alpha }_{\mathrm{py}}=\frac{x}{x-(1-x)\times \frac{O_{2y}-{0.5\mathrm{CO}}_y}{100-({\mathrm{RO}}_{2y}+O_{2y}+{\mathrm{CO}}_{\text{y}})}}$式中，O_2y、CO_y、RO_2y为排烟中氧气、一氧化碳、RO₂的体积份额，％。