管道连接 |
||
1 |
空气进口/ 湿空气进口 |
|
2 |
废气出口 |
|
3 |
产生的热能 |
|
4 |
燃料进口 |
|
5 |
灰 / 渣提取(如果有的话) |
|
6 |
额外的燃料进口(如果有的话)
|
组件 21 是燃烧室和流化床燃烧的计算模块。规格值术语也作了相应的调整。
对于锅炉的燃烧室,输入的温度与控制面的温度相对应,即:
该模块执行燃烧计算。必须知道燃料的净热值和燃料分析。
烟气的热值不是由组份计算出来的,而是由燃料的热值(也可以独立于燃料成分来指定)和燃烧效率产生的。在燃气的情况下,燃烧效率总是 1,所以在这种情况下,废气中的热值为零。
根据标志 FALAM,空气比率有选择地
煤的灰分是通过排灰去除的。规格值"飞灰含量(flying ash content)"定义了烟气中包含的灰分量,这些灰分将被锅炉作为飞灰提取,因此不会通过排灰来清除。
连接 3 将有用的热量传递给连接组件。与组件 5(锅炉的水蒸气部分)一起,为了达到所需的蒸汽参数,这个值必须等于组件 5 的连接 5 处的值。这可以通过控制来实现。
辐射损失可以根据 EN12952 定义,也可以通过用户输入定义。
之前的规格值"C"具有双重功能:
当 C < 1 时,C 被用于辐射常数的值;当 C = 1、2 或 3 时,根据 DIN EN 12952,使用石油/天然气、硬煤或褐煤的值。
已应用了一个新的开关 FC。
在出口处的 NOX 和 CO 的浓度可以通过内核表达式来指定。这是由标志 FNOCON 和 FCOCON 来控制的:
标志 FCON 控制浓度(NOx 和 CO)是以体积份数还是以标准化的质量份数(mg/Nm³)给定。
在计算体积份额时,一个份额的变化总是影响到所有其他份额。为了保持一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)两者完全相同,必须在两个变量中实施递归程序,这肯定会导致计算时间大大增加。由于氮氧化物和一氧化碳的比例在实际中非常小,对其他浓度的影响也相应地小:如果氮氧化物从 1% 增加到 2%,一氧化碳(如果指定为 1%)从 1.01% 增加到 1.06%,即相对增加 5%。如果氮氧化物从 100ppm 增加到 200ppm,一氧化碳(默认为 100ppm)从 100.79 增加到 100.84ppm,即相对增加 0.05%。
在实践中,这些数值应该在 100ppm 的范围内,因此由这种影响引起的不准确性可以忽略不计。因此,这里只对 NOx 和 CO 进行了简单的计算。因此,NOCON 的改变会导致之前用 COCON 设定的 CO 含量的改变。
有一种新的模式 FSPEC = T2 从外部给定(可校核)。在校核过程中,一个外部给定的温度之前被当作一个常量变量。在这个新模式下,生成一个方程整合这个温度到其中,这样就可以进行统计学上的调谐。
对于组件 21 (带热量输出燃烧室),现在也可以使用管道类型"湿空气"而不是"空气"。但是要实现这一点,必须将组件切换到新的计算模式 FCALC = 3(见用户输入值)。
对组件 21 和组件 90 的 cp 修正系数的处理已经统一。与组件 90 一样,组件 21 也允许给渣中的灰分指定一个修正系数 CPSL 以及给废气中的灰分(飞灰)指定一个修正系数 CPFL。Ebsilon 根据 FDBR 公式计算的 cp 值要乘以这个系数。
在燃料消耗中指定 cp 修正系数并将其转移到渣管道之前只存在于组件 21 中。现在组件 90 也可以这样做,需把 CPSL 值留空。类似的,在 CPFL 为空的情况下,修正系数从空气管道转移到废气管道。
通过在燃烧室中加入石灰,可以将燃烧过程中出现的 SO2 直接粘合成 CaSO4。这个过程也可以用 Ebsilon 来体现。这里考虑了以下的化学反应:
钙化:
• Ca(OH)2 à CaO+H2O
• CaCO3 à CaO+CO2
• MgCO3 à MgO+CO2
硫的结合:
• CaO + SO2 + 0.5 O2 à CaSO4
由于这些反应通常不会完全发生,反应速率需要由用户指定。通过两个规格值 CALCR 和 DESN 以及四个内核表达式 ERCAOH2、ERCACO3、ERMGCO3 和 ERSO2。
标志 FDES 被用来控制哪些值被使用:
反应后剩余的固体按照规格分布在废气和废渣出口,就像所有不可燃的固体一样。
镁和钙是通常不被燃烧的金属。然而,由于新的组件吉布斯反应器对这些元素进行了平衡处理,它们现在已经被列入了可用物质清单。
然而,在进行燃烧的 Ebsilon 组件中,这些元素总是被完全燃烧。在废气和炉渣中,不会有任何未燃烧的镁或钙。组件 21 和 90 中有关燃烧效率和未燃烧物质分布的规格值(和之前一样)仅适用于 C、H、O、N、S、Cl 元素。在组件 21 和 90 中规定未燃烧物质时,仍然只指 C、H、O、N、S 和 Cl 元素;未燃烧的 Mg 和 Ca 不会出现在废气中。
在组件 21 和 90 中,燃烧产物 MgO 和 CaO 根据规格值 RFLAN 分配到炉渣和废气管道,就像所有其它不可燃固体一样。
对于组件 21,有一条特征线 CT2 描述温度标称值。煤炭除湿机出口温度(除湿煤)特征线 CT2,提供比率 T2 / TBEDN。
与其它单位不同的是,在其它单位中,转换只通过某个系数进行,因此对商没有影响,而在温度转换中,有一个相加的偏移,商的值因此而改变。
可以用其它单位(°F,K)来指定这个特征线。
倾向其它温度单位系统(如°F,K)的用户必须在新的标志 FTNI 中设置所选择的温度单位,Ebsilon 内部计算用的温度单位是 °C。
另一个燃料进口(引脚 6)已被添加到该组件中,以实现两种不同燃料的操作(如石油和天然气)。一个新的计算模式(FCALC = 3)为此应用。在这种模式下,也可以使用"潮湿空气"管道类型来作为燃烧空气。
实施新计算模式是由于处理 FCALC = 2 的未燃烧物质时的复杂性。在 FCALC = 2 时,当增加另一条燃料线时,会使运行过于混乱。因此在 FCALC = 3 时,对未燃烧物质进行了简化处理:
o 在 FUB = 1 时(未燃烧物质为纯 C),ETAB 仅指燃料中的 C 份额,即燃料中 C 含量的(1-ETAB)在燃烧前被分离出来,分别加入到炉渣和废气中。
o 在 FUB = 0 时(未燃烧物质是燃料),ETAB 仅指由元素分析(C、H、O、N、S、Cl)给出的燃料部分。燃料中(C,H,O,N,S,Cl)的一部分(1-ETAB)在燃烧前被分离出来,
分别加入到炉渣和废气中。
默认情况下,在组件 21 中,热平衡是以这样的方式实现的:即从内部或外部来指定废气温度,而剩余的燃烧热在逻辑连接 3 上输出。
也可以将全部燃烧热量转移到废气中。那么转移到逻辑连接 3 上的热量就会变为 0。该模式通过设置 FSPEC = 3("使用绝热燃烧温度")来激活。
吉利炉抛物线(根据格拉茨工业大学热能工程学院 Jürgen Karl 教授的"Vorlesung Wärmetechnik II, Teil 6: Dampferzeuger"["热能工程讲座II,第6部分:蒸汽发生器"],2010年)基于对炉内能量平衡的考虑,而且它可以估算炉子出口温度。这也可以通过设置 FSPEC = 4 和 5 在 Ebsilon 中使用。
然而,这需要规范排放率 EMISS。这取决于燃料,通常为
在 FSPEC = 4 的情况下,还需要指定炉子表面 A 的规格。然后在所有负荷情况下根据 Gilli 公式来计算炉子出口温度。
在 FSPEC = 5 时,在设计情况下,炉子出口温度在规格值 TBEDN 中被指定,炉子表面通过 Gilli 公式计算。在非设计情况下,炉子出口温度根据这个表面用 Gilli 公式计算。
此外,还有一个效果系数 EFFN,它可以模拟受热面的污垢。在 FSPEC = 4 和 FSPEC = 5 的所有负荷情况下,这样使用,即在任何时候都使用有效的炉子出口温度 EFFN * A。用于计算的玻尔兹曼(Boltzmann )数(也被称为科纳科夫(Konakov )数)和绝热燃烧温度作为结果值输出。
在气体的情况下,燃料和空气完全混合,因此在任何时候都会发生完全的燃烧(只要有足够的氧气),而对于固体和液体燃料,由于燃料颗粒和液滴在燃烧室中的停留时间有限,可能会出现一定比例的燃料根本没有与空气接触,而是以未燃烧的物质离开燃烧室。燃烧效率 ETABN 用于模拟这种效应。
标志 FUB(未燃烧的物质)用于定义 ETABN 所指的燃料的成分:
例子:对 FUB = 0,在 ETABN = 99% 时,100公斤/秒的燃料由 95% 的 C 和 5% 的 H 组成,将剩下1公斤/秒的未燃烧物质(由 95% 的 C 和 5% 的 H 组成);但对 FUB = 1,只有 0.95 公斤/秒的未燃烧物质(纯 C)。在任何情况下,未燃烧物质的 NCV 都是根据成分计算的。
根据未燃烧颗粒的大小,它们可以随废气一起被带走,也可以沉积在炉渣中。这就是规范值 UBASH 的目的,它规定了哪种比例的未燃烧物质被送入炉渣出口(引脚 5)。
注意事项:这与飞灰的规格值 RFLAS 没有关系。RFLAS 指的是燃料的不可燃部分,也就是之前已经存在于煤中的灰分,并且规定了这些不可燃物质在废气中的比例。与此相反,未燃烧物质是可燃物质,但是没有被燃烧。
请注意:这个解释是指新的计算模式FCALC=3,它是默认激活的。旧的计算模式部分使用其他定义,在此不作进一步解释。如果存在对炉渣和飞灰中未燃烧成分浓度的测量,旧模式(FCALC = 2)可能有意义。在 FCALC = 2 时,可以指定这些浓度而不是燃烧效率。
在这个组件中,辐射损失只能按照
QLRA = C * QN^0.7
来考虑。其中系数 C 可以自由指定或根据 EN12592 规定的燃料类型来确定。QN 是设计情况下的有用热量。
由于这个公式只取决于标称值 QN,损失总是恒定的,与负荷情况、燃料的成分和 NCV、空气比率和废气温度无关。因此,它是一个相当粗略的估计。
为了实现更精确的建模,已经实现了分别计算辐射和热损失的更多变种,这些变种通过新的标志 FRAD 来设置:
基于在吉布斯反应器(组件 134)中使用的美国宇航局代码的化学平衡计算可以代替燃烧计算。新的标志 FOP 被用来切换:
在这里,平衡计算可以与组件 21 的规格选项相结合(但是,只有在新的计算模式 FCALC = 3 下):
平衡是在废气的温度和压力下计算的。然而,可以通过规格值 DTREACT(DTREACT > 0)来提高反应温度或降低反应温度(DTREACT < 0)。如果因为反应器中的停留时间太短而无法达到平衡,那么降低温度是有意义的。然而,这个功能只有在指定了废气温度(作为默认值或来自外部)的情况下才可用,而不是在使用绝热燃烧温度的情况下(见"绝热出口温度"部分)。
组件 21 中不考虑电离。
FMODE |
计算模式的标志(设计/非设计) 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 全局 =1: 局部非设计 =-1: 局部设计 |
FOP |
运行模式 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 燃烧 =1: 化学平衡(吉布斯) |
DTREACT |
反应和废气温度之间的温度差(FOP = 1) |
FCALC |
计算类型(为了与以前的 Ebsilon 版本兼容) 在版本 7.00 中,燃烧计算有一个变化,它在某些情况下会导致稍微不同的结果。出于兼容性的考虑,可以继续使用旧模式进行计算。 以下是新模式的变化:
如父工况(子工况为可选项) 表达式 =1: 燃料和空气严格分离(旧模式,2001年以前) =2: 进口 4 只用作燃料,可与空气混合(中旧模式,2001-2016) =3: 两种燃料输入均可,可与空气(FDBR 表)或潮湿空气(LibHuAirXiw)混合(新模式,2016年后) |
FSPECP |
压降的处理 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: DP12=DP12N*(M1/M1N)**2; DP14=DP45=0 =1: DP12=DP12N (konstant); DP14=DP45=0 = -1: 所有的压力都从外部定义 |
DP12N |
压降(标称) |
FALAM |
空气流量规格(使用 ALAMN) 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 定义空气比率(ALAMN)和燃料(M4)或空气流量(M1),计算其它质量流量 =1: 定义燃料(M4)和空气质量(M1),计算空气比率 ALAM(ALAMN 不重要) =-11: 定义燃料(M4)和空气质量流量(M1),以及灰分和煤渣的提取(M5)(如果有的话),可校核 |
ALAMN |
空气比(空气与空气的化学计量)(标称) |
FTYPUB |
用于设置默认值和分割未燃烧的燃料的开关(仅适用于固体燃料) 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 指定燃烧度效率(ETABN)以及炉渣和废气的分布(UBASH) =1: 指定炉渣(UBSL)和废气(UBFL)中未燃烧的百分比,以及飞灰与总灰分的比率(RFLAN) |
ETABN |
燃烧效率(标称) |
UBASH |
炉渣和废气中未燃烧物的分布。UBASH 规定了整个未燃烧物的质量百分比,它与炉渣一起排放(管道 5)。 |
FSPEC |
用于指定废气温度的标志: 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 通过设计中的规格值 TBEDN 指定,在非设计中使用特征 CT2 =1: 废气温度在循环中被定义(在组件外,恒定的) =2: 废气温度在循环中被定义为可校核(在组件外) =3: 在所有负荷情况下使用绝热燃烧温度 =4: 在所有负荷情况下使用吉尔抛物线进行计算 =5: 设计中使用 TBEDN , 非设计中使用吉尔抛物线 |
FTNI |
在 CT2 中用于计算 T2 / TBEDN 的单位 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 摄氏度 =1: 华氏度 =2: 开尔文 |
TBEDN |
废气出口温度(标称) |
RFLAN |
飞灰在总灰分中的份额(标称) |
TASHE |
炉渣温度 |
FUB |
未燃烧燃料的组份标志 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 未燃烧的燃料具有原始燃料成分 (由基本分析结果给定,但不含石灰、水和气体) =1: 未燃烧的燃料为固体碳 |
FUBSL |
使用 UBSL 的标志:指定炉渣中未燃烧的燃料 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 作为总炉渣质量的一部分 =1: 作为燃料的一部分 (燃料进口处的可燃部分,由基本分析给出,但不包括石灰、水和气体) |
UBSL |
炉渣中未燃烧的燃料部分,其确切定义取决于标志 FUBSL 的设置 |
FUBFL |
使用 UBFL 的标志:指定废气中未燃烧的燃料 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 作为废气中所有固体颗粒的百分比(灰、石灰和未燃烧物的份额) =1: 作为燃料的份数 (燃料进口处的可燃部分,由基本分析给出,但不包括石灰、水和气体) |
UBFL |
作为废气中所有固体颗粒的百分比,其确切定义取决于标志 FUBFL 的设置。 |
ASG |
气化灰分占总灰分的比例 |
FC |
辐射损失系数 C 的指定 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 使用规格值 C =1: 使用 EN12952 的值,用于燃油和燃气锅炉(0.0113) =2: 硬煤锅炉使用 EN12952 值(0.0220) =3: 褐煤和流化床锅炉使用 EN12952 值(0.0315) =-1: 根据主要燃料类型,使用 EN12952 值 |
C |
根据 EN12952,辐射损失的损失系数 |
FRAD |
辐射损失的计算方法 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 根据 EN12952 =1: 相对于当前的有用热量 =2: 相对于当前传给废气的热量 =3: 相对于燃烧的总热量 |
DQLR |
根据当前的热量输入,热量和辐射损失的损失系数 |
CPSL |
煤渣比热容的修正系数 |
CPFL |
飞灰比热容的修正系数 |
FADAPT |
使用适配性多项式 ADAPT / 适配性函数 EADAPT 的标志 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 不使用,不评估 =1: 修正 [TBED = ADAPT * TBEDN * 特征线] =2: 替换 [TBED = ADAPT * TBEDN] =1000: 不使用,但 ADAPT 被评估为 RADAPT(减少计算时间) = -1: 修正 [TBED =EADAPT * TBEDN * 特征线] = -2: 替换 [TBED = EADAPT * TBEDN] = -1000: 不使用,但 EADAPT 被评估为 RADAPT(减少计算时间) |
EADAPT |
适配函数 函数 evalexpr:REAL; |
EMISS |
辐射率 |
A |
受热面表面积 |
EFFN |
效果(标称) |
FCON |
标志:规范氮氧化物和一氧化碳的浓 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =1: 摩尔比(相对于参考氧浓度) =2: 参考氧浓度下的归一化质量比 FCON = 1 和 FCON = 2 的区别在于,对于 FCON = 2,必须为污染物份额指定某种"密度",即每体积烟气中污染物的质量(因此单位是 mg/Nm³)。用这个密度除以纯污染物的密度,得到相应的体积份数。 在实际应用时,情况 FCON = 2 的情况追溯到 FCON = 1,对 CO 使用 1.2494 kg/m³ 的恒定密度,对 NOx 使用 2.05204 kg/m³ 的恒定密度(与 NOSPL 无关)。 |
FCOCON |
计算 CO 浓度的标志 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =-1: 不计算 CO (FOP = 0)或根据平衡计算 CO(FOP = 1) =0: 通过规格值 COCON =1: 通过函数 ECOCON |
COCON |
废气中 CO 的浓度(参考 O2 浓度下的湿摩尔份数) 提示:为了重现废气管道中的 COCON 值,必须把模型设置中的参考氧气浓度改为废气管道中的氧气摩尔份数,并改变数值十字叉的属性以显示摩尔份数。由于这种计算是迭代进行的,所以只能大约达到这个值。 |
ECOCON |
废气中 CO 浓度的函数 函数 evalexpr:REAL; |
FNOCON |
计算废气中氮氧化物的标志 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =-1: 不计算氮氧化物(FOP = 0)或根据平衡计算氮氧化物(FOP = 1) =0: 通过规格值 NOCON =1: 通过函数 ENOCON |
NOCON |
废气中的氮氧化物浓度(参考 O2 浓度下的湿摩尔份数) |
ENOCON |
废气中氮氧化物浓度的函数 函数 evalexpr:REAL; |
NOSPL |
NO-分离(NO/(NO+NO2)(摩尔份数)) |
FDES |
脱硫选项 如父工况(子工况为可选项) 表达式 0: 不激活 2: 使用 ERCAOH2, ERCACO3, ERMGCO3 和 ERSO2 3: 定义 CALCR 和 MXRSO2 |
CALCR |
钙化率 |
DESN |
脱硫效率 |
ERCAOH2 |
Ca(OH)2-> CaO + H2O 转化率 函数 evalexpr:REAL; |
ERCACO3 |
CaCO3-> CaO + CO2 转化率 函数 evalexpr:REAL; |
ERMGCO3 |
MgCO3-> MgO + CO2 转化率 函数 evalexpr:REAL; |
ERSO2 |
CaO + SO2 +0.5 O2 -> CaSO4 中 SO2 的转化率 函数 evalexpr:REAL; |
FVALNCV |
净热值的校核(已弃用) 如父工况(子工况为可选项) 表达式 =0: 使用管道中的 NCV,无需校核 =1: 已弃用:NCV 取自伪测量点(可校核) |
IPS |
伪测量点的指数 |
M1N |
燃烧空气的质量流量(标称) |
QN |
有用热量(标称) |
标记为蓝色的数值是非设计计算参考量。在所使用的公式中,实际的非设计值参考这些量。
一般来说,所有的输入需要可见。通常会提供默认值。
更多关于输入域的颜色和描述的信息,请参见编辑组件\规格值。
关于设计值与非设计值以及标称值的更多信息,请参见通用\接受标称值。
特征线 1 CT2: 烟气出口温度 T2/TBEDN=f(M1/M1N) |
X-轴 1 M1/M1N 第一点 |
特征线 2 CALAM: 空气比率 (Lambda-特征线) ALAM/ALAMN=f(Q3/QN) |
X-轴 1 Q3/QN 第一点 |
矩阵 MXRSO2: 用于直接脱硫的SO2-保留 |
规格矩阵 MXRSO2 用于脱硫程度,取决于 Ca/S 摩尔关系和床层温度。 |
所有情况 |
||
M1 + M4 = M2 + M5 For FALAM=0: M5 = FAK * M4 P2 = P1 - DP P4 = P1 P5 = P4 T5 = TASHE For FSPEC=0: QLRA = C * QN^0.7 |
显示选项 1 |
显示选项 2 |
||
显示选项 3 |
显示选项 4 |
||
显示选项 5 |
点击 >> 组件 21 示例 << 加载示例。