《浅析燃高炉煤气锅炉热值与燃气量的关系》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅析燃高炉煤气锅炉热值与燃气量的关系（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浅析燃高炉煤气锅炉热值与燃气量的关系秦小东 朱宇翔（上海威钢能源公司，上海 200431）摘要： 在全燃高炉煤气高温高压锅炉中，燃料的发热量变化较大时，锅炉的许多运行参数将发生很大变化，而其中确定燃气量与热值的关系是至关重要的。本文从锅炉热力计算书及最基本的热平衡方程出发，建立较为简单可行的数学模型，可供有关人员借鉴。关键词：传热系数；煤气量；烟气量Analysis of Relations between Heat Value and Amount of Gas in Firing BFG BoilerABSTRACT： When high temperature and pressure
2、boiler of pure firing BFG, the operation data correspond to the heat value of gas. It is very important relations between heat value and amount of gas. According to hot balance equation and heating power calculation book of boiler,build a simple mathematic model. Key word: heating transfer factor; a
3、mount of gas; amount of flue gas1. 前言高炉煤气作为冶金行业副产品被再次利用作为蒸汽锅炉的动力燃料极具意义,既可减少污染又可以节约能源,减少锅炉对动力用煤的需求1。随着冶金行业的高炉大型化，高炉煤气的产量成倍增加。纯燃高炉煤气的锅炉已由原来的中低压锅炉向高压锅炉迈进，并有向大型化发展的趋势。而同时由于高炉运行水平的改善，致使高炉煤气热值有下降的趋势。以上海威钢能源有限公司全燃高炉煤气锅炉为例，锅炉实际运行时，高炉煤气的热值只有2900 kJ/ N m3，偏离设计值3268kJ/ N m3有11%多。这样一来，给锅炉带来了较大影响，而为了更好定量分析锅炉的实际工
4、况，确定高炉煤气热值与燃气量的关系对此十分重要。2. 威钢锅炉的运行参数威钢锅炉型号为: NG-220/9.8-Q1型，由杭州锅炉厂设计制造。具体运行参数见表1。 表1运行参数名称单位设计值额定蒸发量T/H220过热蒸汽出口压力Mpa9.81过热蒸汽出口温度540锅筒工作压力Mpa11.28给水温度200推荐精选排烟温度149锅炉效率%88.3低位发热量KJ/Nm33266 高炉煤气是一种混合气体，主要成分有N2、CO 、CO2、 H2。其主要可燃成分为CO,与其它动力燃料相比它是一种低热值燃料。不同热值的高炉煤气的组分比见表2。表2 不同热值高炉煤气的成分热值kJ/ Nm3CO%CO2%H2
5、%N2%3268.23.222.43.151.331992322.92.751.4310322.523.42.451.7300621.923.92.252289821.324.21.952.63. 高炉煤气燃烧生成的烟气量3.1理论烟气量（=1）4 当只供给理论空气量且燃气完全燃烧后生成的烟气量为理论烟气量。理论烟气的组分是CO2、SO2、N2、和H2O。含有1Nm3高炉煤气完全燃烧后产生的烟气量，按以下方法计算： 三原子气体体积VRO2= VCO2+ VSO2= 0.01（CO2+CO+mCMHn+H2S）；其中VRO2，三原子气体体积；VCO2、VSO2， CO2、SO2的体积。通过计算，
6、得VRO2=0.456 Nm3/Nm3高炉煤气水蒸气体积 VH2O0=0.01H2+ H2S+n/2 CMHn+120(dg + V0da) 其中 VH2O0，理论烟气中水蒸气体积；da，空气含湿量。通过计算，得VH2O0=0.031 Nm3/Nm3高炉煤气氮气体积VN20=0.79V0+0.01N2 VN20，理论烟气中氮气的体积。通过计算，得VN20=1.008理论烟气总体积Vf0= VRO2+ VH2O0+ VN20 Vf0= 1.495 Nm3/Nm3高炉煤气3.2实际烟气量（1） 当存在过剩空气时，烟气除有CO2、SO2、N2、和H2O之外，还有过剩空气存在；当出现不完全燃烧时，烟气
7、中还将出现H2、CO等组分。推荐精选 Vf= Vf0+（-1）V0=1.495+（0.050.1）*0.626具体计算如下表1：表1：不同热值高炉煤气的实际烟气量(=1.1)热值 kJ/ Nm3V0 Nm3/Nm3VRO2 Nm3/Nm3VH2O0 Nm3/Nm3VN20 Nm3/Nm3Vf0 Nm3/Nm3Vf Nm3/Nm332680.6260.4560.0391.0081.5021.56531990.6120.4590.0340.9971.4911.55231030.5930.4590.0310.9851.4751.53530060.5740.4580.0290.9731.461.518
8、28980.5520.4550.0260.9621.4431.4984. 省煤器传热系数与烟气量的关系对于省煤器来说，管壁对蒸汽和水的放热系数2对换热系数KS 的影响很小，故在此将其忽略，即省煤器换热系数KS 只取决与烟气侧。在锅炉热力计算书中取得以下六个工况的数据2。表3 六工况的烟气量与传热系数工况110T/H工况165T/H工况190T/H工况220T/H工况220T/H（40重油）工况110T/H（20重油）烟气量V（m3/H）153158231303255742314775216934131507传热系数K（W/m2）48.658.161.868.456.535.4根据上表用回归分析
9、曲线拟合方法来建立关系。选用曲线方程为：K=CV/（D+V） 其中：C、D， 为常数；K，传热系数（W/m2）； V，烟气量（m3/h）。推荐精选用上图曲线来拟合，求出C=147；D=354017。得出 省煤器的传热系数与烟气量之间的关系式KS=147V/（354017+V）5.炉膛吸热量QL 炉膛受热面主要接受火焰的辐射热，其传热量可根据热平衡方程式来表示5 6Q= Vg（QL-I”）其中：，保热系数； Vg，高炉煤气的用量（m3/h）；QL，炉膛有效放热量；I”，炉膛出口烟气焓；4.1保热系数的计算6=1-q5/( q5+)其中： q5,锅炉的散热损失（查表）；,锅炉效率。4.2炉膛有效放
10、热量QL 的计算炉膛有效放热量是每立方高炉煤气计算的锅炉输入热量与烟气再循环的热量之和，而本锅炉没有使用烟气再循环，故炉膛有效放热量QL是锅炉输入热量Qr。Qr=Ql+Ir其中：Ql,高炉煤气的热值；Ir,高炉煤气物理显热； 4.3炉膛出口烟气焓及有效放热量的计算表表4不同热值、额定工况下，炉膛出口烟气焓及有效放热量热值kJ/ N m3QL kJ/ N m3I” kJ/ N m3（QL-I”） kJ/ N m332683525.62377.61148.131993457.12362.21094.931033361.52339.11022.430063264.92315.9949.1289831
11、57.22287.8869.46.建立给水加热及蒸发总吸热数学模型：6.1 省煤器的数据表5省煤器的数据上省煤器下省煤器合计换热面积（m2）886.520482934.5传热系数（W/m2）73.666.268.4传热温压（）261190213吸热量（KW）17029.325759.7427896.2数学模型条件：1. 在额定工况下，锅炉的炉膛出口烟温看作常数；推荐精选3. 忽略省煤器的传热温压的变化；4. 取0.994Vg（QL-I”）+ KS Ft=Di=C其中C为常数，经计算为3.88108（KJ）。建立如下计算表。表6不同热值、额定工况下，计算与实际煤气量热值kJ/ N m3（QL-I
12、”） kJ/ N m3Vf N m3/h计算煤气量Vg N m3/h实际煤气量N m3/h32681148.11.565202942.420209032001094.91.552210618.221050031031022.41.535222121.62220003006949.11.518235230.22380002898869.41.498251611.1254000实际煤气量是在运行中，收集的数据，与模型计算存在一定的误差，主要由于在建立数学模型时，忽略了省煤器的传热温压的变化及将锅炉的炉膛出口烟温看作常数。7.结论通过上述数学模型的计算，可得出在额定工况下，热值与煤气量的关系，并与实
13、际运行中数据相符。在热值大大偏离设计值时，可以为受热面校核计算时提供可靠的实际燃料量。同时根据烟气量V= Vg* Vf；可以确定热值与烟气量的关系，为对流受热面热力计算提供可靠的烟气量。如下图2参考文献：1 庄正宁，曹子栋，唐桂华，沈月芬. 50MW高压锅炉全燃高炉煤气的研究J.热能动力工程.2001.5.2 杭州锅炉厂.热力计算汇总表.98397JS1推荐精选3 黄毅新，赵剑云.220T/H高温、高压、纯燃高炉煤气锅炉设计.动力工程.1996.104 同济大学 重庆建筑大学等编. 燃气燃烧与应用M北京：中国建筑工业出版社.2000.5 容銮恩，袁镇福，刘志敏，田子平. 电站锅炉原理. 中国电力出版社.1997.6 林宗虎，徐通模. 实用锅炉手册. 化学工业出版社. 1999.作者：秦小东 联系电话： 13795477567/33709623联系地址：上海市共富三村64号601室邮编号码：201906单位：上海威钢能源有限公司 SHANGHAI WEI-GANG ENERGY CO.LTD邮编：200431 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!） 推荐精选
