1、燃燒學 實驗指導書2劉湘云廣東工業大學 材料與能源學院二六年七月印刷一、實驗目的：通過測定鍋爐熱效率與煙氣中有害物含量，了解氣體燃燒的熱工特性，同時學習如何調整燃料與空氣的配比，使燃燒保持最佳狀態。另外通過鍋爐熱平衡計算，可以確定最佳工況，從而保證鍋爐在熱效率最高、有害物排出量最小的條件下工作。二、實驗設備實驗臺由小型燃氣鍋爐；進口板式換熱器；進口循環水泵；熱電阻及熱電偶測溫；額定流量4m 3/h干式氣煤氣表；U 型壓力計； 0.4級標準壓力表；轉子流量計；萬能輸入8點巡檢儀等組成（不包括熱值儀、煙氣分析等分析儀）。 圖一、小型燃氣鍋爐熱工性能測試實驗臺結構簡三、實驗原理 （一）、系統流程1、

2、燃氣系統燃氣通過流量、壓力、溫度的測量后，由燃燒機（燃燒器）與空氣混合并點燃，產生的熱量與鍋爐中的水進行交換，降溫后的煙氣通過煙氣成分分析后排出鍋爐。 2、鍋爐水循環系統鍋爐中的水吸收燃氣燃燒放出的熱量溫度增高，在出口測量供水溫度，通過管道進入板式換熱器，與板式換熱器的自來水換熱（模擬采暖用戶）而降溫，然后經過浮子流量計計量循環流量，測量回水溫度后，由循環水泵泵入鍋爐進行循環。 3、生活用熱水系統生活熱水是靠自來水本身的壓力（標準規定的壓力0.1Ma ），測量溫度后，進入鍋爐本身的水水換熱器與鍋爐中的熱水進行換熱，在出口測量熱水溫度，然后經過浮子流量計計量流量排進水盆。 4、測量系統燃氣流量用

3、煤氣表計量，壓力用U 型壓力計測量。循環水流量、生活用水流量用浮子流量計計量（流量計可由用戶用重量法進行標定），生活用水入爐壓力用壓力表測量。溫度使用熱電阻傳感器測量，由巡檢儀顯示。燃氣鍋爐的熱流量、熱平衡、熱效率及衛生指標的測試 （二）、測定鍋爐的熱流量（熱負荷）單位時間內，進入燃燒設備的燃氣燃燒所放出的熱量稱為熱流量（熱負荷）。熱流量等于燃氣消耗量與燃氣低位熱值的乘積。 = qv QC （1） 燃氣燃燒所放出的熱量vq 試驗時試驗氣的消耗量， m3/h（由煤氣表讀出）；Q C 測試時采用的基準干燃氣的低位熱值MJ/Nm3。（三）、鍋爐熱效率1、鍋爐熱平衡方程式為了計算方便，對于燃氣鍋爐的熱

4、平衡，應以每標3m 燃氣為基礎進行計算。一般鍋爐的熱平衡方程式如下：12345Q Q Q Q Q Q =+（2）式中 Q 相當每標3m 燃氣的輸入熱量（kJ/標3m ）； 1Q 相當每標3m 燃氣的有效輸出熱量（kJ/標3m ） 2Q 相當每標3m 燃氣的排煙損失熱量（kJ/標3m ）3Q 相當每標3m 燃氣的化學未完全燃燒損失熱量（kJ/標3m ） 4Q 相當每標3m 燃氣的機械未完全燃燒損失熱量（kJ/標3m ） 5Q 相當每標3m 燃氣的鍋爐本體的散熱損失熱量（kJ/標3m ） 用Q 值除式(11-3,可得以百分數的熱平衡方程式如下:12345100%q q q q q += （3）11

5、2233445Q q QQ q Q Q q Q Q q Q =（4）式中 1q 鍋爐的效輸出熱量百分數(%; 2q 排煙熱損失百分數(%;3q 化學未完燃燒損失百分數(%;4q 機械未完全燃燒損失百分數(%;5q 鍋爐本體散熱損失百分數(%;在正常工作條件下, 燃氣鍋爐沒有機械損失, 所以, 400Q =4及q2、鍋爐熱效率鍋爐熱效率是指鍋爐輸出的有效熱量占消耗燃氣所具有的熱量的百分數。測定鍋爐熱效率有兩種方法:一為正平衡法; 一為反平衡法。正平衡測定法亦稱為直測測定法. 它要求直接測出鍋爐輸出有效熱量1Q 值與輸入燃氣所能發生的熱量Q 值。這樣鍋爐熱效率就等于鍋爐有效輸出熱量百分數, 即11

6、100Q q Q = （5）式中鍋爐熱效率(%正平衡法測熱效率直接明了, 計算也較簡單, 但是, 在實際測試工作中, 不具備測量燃氣流量的條件, 尤其對于大型鍋爐, 直接測量得到的Q 與Q 1值誤差較大。所以, 正平衡法多用于小型鍋爐及熱效率比較低的(80% <的工業鍋爐（四）、熱水產率熱水產率是指單位時間內的熱水產量。小型兩用燃氣鍋爐的額定產率是燃氣在額定壓力下燃燒，壓力98Kpa 的冷水流過小型燃氣鍋爐水-水換熱器，溫度升高25時，每分鐘的熱水量（同燃氣熱水器定義）。用下式表示：60Mg =(6式中： g 熱水產率（L/min）；M 測試時間內的熱水量（L ）； 測試時間（s ）。（

7、五）、煙氣中有害物含量煙氣中有害物含量一般用煙氣中一氧化碳含量來表示。用相應的取樣器抽取煙氣，利用氣體分析儀測定煙氣中一氧化碳含量。由于抽取煙氣時，會有空氣混入煙氣中，因而造成所測得的一氧化碳值低于實際煙氣中一氧化碳值。為了排除這一影響，需要將測得的一氧化碳值換算為過剩空氣系數=1時，煙氣中一氧化碳含量。因此，在測定煙氣樣中的一氧化碳含量的同時，還應測定其氧含量（在抽取的煙氣樣中，氧含量不得超過14%）。測定煙氣樣中一氧化碳含量和氧含量后，按下式計算過剩空氣系數=1時，煙氣中一氧化碳含量：212' "(20.9120.9O C O C O C O O =-=-(14式中：CO

8、 =1過剩空氣系數=1時，干煙氣樣中一氧化碳含量，%； CO 干煙氣樣中一氧化碳含量，%； CO 室內空氣中一氧化碳含量，%； O 2 干煙氣中氧含量，%。 （五）、實驗步驟1、檢查燃氣系統的氣密性：打開燃氣表前閥門，待U 型壓力計上升后，立即關閉改閥門。觀察U 型壓力計中液面是否變化，若下降，表明漏氣，用肥皂液檢查漏氣點并修理，在檢查，直至不漏氣為止。2、向鍋爐系統充滿水。管路不得漏水、滲水，否則應進行檢修至滿足要求為止。 3、打開電源開關，檢查溫度顯示是否正常。4、插上鍋爐電源插頭，觀察供電是否正常。在正常的情況下，關閉燃氣表前閥門，啟動鍋爐進行試運轉。這時水泵、風機、運行，燃燒機有啪 啪

9、 啪······的點火放電聲，然后會自動停機。5、打開模擬用戶換熱器的出水閥門，使有少量水流出。6、打開燃氣表前閥門，啟動燃氣鍋爐，鍋爐會正常運行，這時巡檢儀上指示的采暖回水、供水水溫將逐漸增高。調整模擬用戶換熱器的水量調節閥門及鍋爐回水閥門，使回水溫度50左右，供水溫度90左右。燃燒穩定、溫度穩定后，即可以進行測試：首先記錄煤氣表的初始讀值V 1，然后記錄供回水溫度（應每隔1分鐘或一定的時間間隔讀一次值，最后取平均值），循環水流量及室內環境等參數與表格內。7、生活用水的測試關閉模擬用戶換熱器的出水閥門，打開生活用水出水閥門，對應調節供水閥門，使壓力保持在0.1Mpa 。記錄水溫、流量參數。（六） 、數據記錄及計算 記錄計算表 姓名： 燃氣種類 燃氣壓力 室內氣壓 項目 熱 負 荷 測 定 熱 效 率 測 定 一 氧 化 碳 測試所用時間（s） 流量計初讀值 V1 流量計終讀值 V2 熱負荷 Kw 水的示值流量（L/h） 水質量流量(Kg/h 水初溫